CN104530972B - 一种混凝土表面保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土表面保护领域，涉及一种耐久性防腐混凝土表面保护系统，所述保护系统包括底漆、中漆、面漆和罩面漆四部分，其中：所述底漆主要由硅烷乳液、硅氧烷乳液、分散剂、防腐剂及水组成；所述中漆主要由硅树脂乳液、硅氧烷乳液、成膜助剂、分散剂、防腐剂及水组成；所述面漆主要由硅树脂乳液、丙烯酸乳液和/或改性丙烯酸乳液、分散剂、防腐剂、成膜助剂及水组成；所述罩面漆主要由氟硅树脂聚合物、分散剂、防腐剂、成膜助剂及水组成；该保护系统可浸渍在混凝土表面3‑8mm，固化交联后形成保护层，具有优异的透气、憎水、浸渍、耐候、抗冻融、防腐蚀性能，预防混凝土过早碳化、病变，提高耐候性，从而延长了混凝土的耐久实用性。

Description

一种混凝土表面保护系统

技术领域

本发明属于混凝土表面保护领域，特别涉及一种耐久性防腐混凝土表面保护系统。

背景技术

混凝土材料从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，人们似乎总是乐于追求强度的不断提高。但是大量混凝土结构过早破坏的事实表明，高强度并不意味着高耐久性。混凝土结构在服役过程中，不可避免地受到周围环境的物理、化学和生物作用，而混凝土自身的多孔性为外界有害离子的侵入提供了通道，使混凝土材料性能劣化和衰退，进而危害混凝土结构的性能。由于混凝土耐久性不足，引起结构过早失效以至破坏崩塌的事件在国内外随处可见，而治理效果似乎并不十分显著。

耐久性问题伴随着混凝土结构的整个服役过程，其后果不仅仅导致巨大的经济损失，还可能引发严重的社会问题。因此，新建的钢筋混凝土结构物采取必要的防护措施对改善和提高混凝土结构的耐久性及延长其服役寿命具有十分重要的意义。大量研究和工程实践表明，混凝土的耐久性能劣化多与水有关，因此，防水成为提高混凝土结构耐久性的重要手段。

专利EP 0538555公开一种用于浸渍无机材料特别是建筑材料的包括有机硅化合物的水乳液，乳化剂选用了阴离子表面活性剂和含硅官能团的表面活性剂。但是该专利所述乳液需通过高压乳化机制备，能耗高。

专利CN102134443A公开了一种含有硅树脂乳液、硅氧烷添加剂和甲基硅酸钾的混凝土保护剂，但该材料中具有大量的去离子水，会严重影响材料在立面结构的施工效果，必须多次重复涂抹，并且该材料的防水能力有限，不能保证混凝土结构长期防水要求。

专利CN200710187907.3公布了一种建筑物表面用有机硅防水乳液，是在催化剂三乙胺或吡啶或N,N-二甲基苄胺作用下，将改性的含羟基或氨基的硅（氧）烷与硅烷偶联剂通过乳化剂乳化制得，但该有机硅防水乳液的疏水集团为支链或支链磺酰氯结构，在较为恶劣的环境下使用，乳液的性能较差。

专利CN201010131848.X公开了一种有机硅混凝土防护剂，其主要由烷基硅烷低聚物、乳化剂、氨基硅烷增粘剂和水制备而成，该保护剂渗透能力强，与混凝土吸收的水分迅速交联聚合成大分子硅氧烷，不阻塞混凝土结构中的毛细管和孔隙，有良好的透气性，但涂装该保护剂的制备工艺较为复杂，能耗较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土表面保护系统，该保护系统包括底漆、中漆、面漆和罩面漆四部分，该保护系统可浸渍在混凝土表面3-8mm，固化交联后形成保护层，具有优异的透气、憎水、浸渍、耐候、抗冻融、防腐蚀性能，预防混凝土过早碳化、病变，提高耐候性，从而延长了混凝土的耐久实用性。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种混凝土表面保护系统，所述保护系统包括底漆、中漆、面漆和罩面漆四部分，其中：

所述底漆主要由硅烷乳液、硅氧烷乳液、分散剂、防腐剂及水组成；

所述中漆主要由硅树脂乳液、硅氧烷乳液、成膜助剂、分散剂、防腐剂及水组成；

所述面漆主要由硅树脂乳液、丙烯酸乳液和/或改性丙烯酸乳液、分散剂、防腐剂、成膜助剂及水组成；

所述罩面漆主要由氟硅树脂聚合物、分散剂、防腐剂、成膜助剂及水组成。

本发明所述的保护系统，在其所述的底漆、中漆、面漆和罩面漆中均可以选择加入一种或多种颜料和/或填料进行任意色彩演绎，即本发明的保护系统根据需要可形成全透明、半透明和有机硅保护性装饰等多种工艺，如所述颜料可选择钛白粉、氧化铁颜料、氧化铬绿和复合颜料中的一种或多种；所述填料可选择石英砂、碳酸钙、高岭土、分子筛粉、滑石粉、硅灰石粉和重晶石粉中的一种或多种。

本发明所述的保护系统，在其所述的底漆、中漆、面漆和罩面漆中均不添加填料或颜料时，可形成全透明工艺系统即四层均为透明的，全透明保护系统不遮盖混凝土的表面，保证了混凝土自然良好的表面效果，便于后期混凝土结构监测。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述底漆按重量份计主要由硅烷乳液50-80份，硅氧烷乳液15-30份，分散剂 2-6份，防腐剂 0.5-5份及可接受量的水组成。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述中漆按重量份计主要由硅树脂乳液20-30份，硅氧烷乳液60-80份，成膜助剂5-10份，分散剂 2-6份，防腐剂 0.5-5份及可接受量的水组成。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述面漆按重量份计主要由硅树脂乳液60-80份，丙烯酸乳液和/或改性丙烯酸乳液10-20份，分散剂 2-6份，防腐剂 0.5-5份，成膜助剂5-10份及可接受量的水组成。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述罩面漆按重量份计主要由氟硅树脂聚合物60-80份，分散剂2-6份，防腐剂0.5-5份，成膜助剂5-10份及可接受量的水组成。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述硅烷乳液为甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述硅氧烷乳液为聚甲基三乙氧基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基三甲氧基硅氧烷和环甲基硅氧烷中的一种或多种。

本发明所述的硅树脂乳液是具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷，其类型主要包括有甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、低苯基甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、自干型有机硅树脂、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂、自干型环保有机硅树脂、环保型有机硅树脂、不粘涂料有机硅树脂、高光有机硅树脂、苯甲基透明硅树脂、甲基透明有机硅树脂、云母粘接硅树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂、硅树脂溶液、有机硅-环氧树脂、有机硅聚酯树脂、耐溶剂型有机硅树脂、有机硅树脂胶粘剂、氟硅树脂硅树脂密封剂、耐高温甲基硅树脂、自干型有机硅绝缘漆、甲基MQ硅树脂、乙烯基MQ硅树脂、硅丙树脂涂料等等。

进一步，所述的一种混凝土表面保护系统，所述丙烯酸乳液为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中的一种或多种；本发明所述的改性丙烯酸乳液包括各种类型的改性丙烯酸乳液，具体优选为有机硅改性丙烯酸乳液、氟碳改性丙烯酸乳液和环氧改性丙烯酸乳液中的一种或多种。

本发明的成膜助剂没有具体限制，可以采用市售的各种适用于丙烯酸类涂料或硅树脂涂料的成膜助剂，这对于本领域技术人员是已知的。在本发明中，优选的，所述成膜助剂为醇酯类溶剂。

本发明的分散剂没有具体限制，可以采用市售的各种适用于丙烯酸类涂料或硅树脂涂料的分散剂，这对于本领域技术人员是已知的。在本发明中，优选的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

本发明的防腐剂没有具体限制，可以采用市售的各种适用于丙烯酸类涂料或硅树脂涂料的防腐剂，这对于本领域技术人员是已知的。在本发明中，优选的，所述防腐剂为异噻唑啉防腐剂。

本发明的混凝土表面保护系统，底漆主要由硅烷乳液和硅氧烷乳液复配，形成一种透明的具有良好流动性的液体，不改变混凝土原有外观特点，涂刷在混凝土结构后可快速渗透，具有优异的防水、耐候、耐污性能；中漆主要由硅氧烷乳液与硅树脂乳液复配，具有优异的防水、耐候、耐污自洁、防腐性能，能有效保持基材的色泽和光泽，从而达到长久的保持建筑物的光泽和外观；面漆主要由硅树脂乳液与丙烯酸乳液和/或改性丙烯酸乳液复配，具有环保、透明、不燃、浸渍、单向呼吸、不粉化，反复施工无障碍等性能，从而提高保护系统的防腐蚀、抗冻融能力；所述罩面漆主要由氟硅树脂聚合物、分散剂、防腐剂、成膜助剂及水组成。本发明保护系统的四种漆协同作用，不仅能修复混凝土的表面色差，保持混凝土的自然质感和肌理；其中还可添加颜料和/或填料进行任意色彩演绎，大大提高混凝土的防腐蚀、抗冻融能力，能有效保持基材的色泽和光泽20年不变，从而达到长久的保持建筑物的光泽和外观，并且延长了混凝土的耐久实用性，从根本上降低混凝土的维修成本。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。以下实施例中所用的试剂均来自商业购买。

所述颜料选用钛白粉，填料选用碳酸钙与高岭土按重量比1：1比例混合的混合物。

以下实施例中，按照“合成树脂乳液外墙涂料国家标准(GB)GB/T9755-2001”测试材料耐碱、耐沾污等性能。

实施例1底漆的制备

所述底漆按重量份计主要由以下组分组成：

甲基三乙氧基硅烷 55 g；

聚甲基三乙氧基硅氧烷15 g；

十二烷基硫酸钠 2 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 1 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以1000rpm搅拌速度先进行搅拌15min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中按每秒3-5滴的滴加速度滴加甲基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以1000rpm进行搅拌45min即得。

实施例2底漆的制备

所述底漆按重量份计主要由以下组分组成：

异丁基三乙氧基硅烷 75g；

聚甲基三乙氧基硅氧烷25 g；

十二烷基硫酸钠3 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 2 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以2000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以2000rpm进行搅拌30min即得。

实施例3底漆的制备

所述底漆按重量份计主要由以下组分组成：

甲基三乙氧基硅烷 25g，异丁基三乙氧基硅烷50 g；

聚甲基三乙氧基硅氧烷10 g，环甲基硅氧烷10 g；

十二烷基硫酸钠4 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 3 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷和环甲基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以2000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加甲基三乙氧基硅烷与异丁基三乙氧基硅烷的混合液，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以2000rpm进行搅拌30min即得。

实施例4 中漆的制备

所述中漆按重量份计主要由以下组分组成：

硅树脂乳液：甲基苯基硅树脂20g；

硅氧烷乳液：聚甲基三乙氧基硅氧烷65 g；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂6 g；

分散剂：十二烷基硫酸钠3 g；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮1 g；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将硅树脂乳液和适量的水加入容器内，控制转速为1000rpm搅拌25min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌50min，得到溶液Ⅱ，然后控制转速为2500rpm，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加硅氧烷乳液，滴加完毕后搅拌50min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例5中漆的制备

所述中漆按重量份计主要由以下组分组成：

硅树脂乳液：苯甲基透明硅树脂28 g；

硅氧烷乳液：聚二甲基硅氧烷75 g；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂8 g；

分散剂：十二烷基硫酸钠4 g；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮2 g；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将硅树脂乳液和适量的水加入容器内，控制转速为1000rpm搅拌25min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌50min，得到溶液Ⅱ，然后控制转速为3000rpm，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加硅氧烷乳液，滴加完毕后搅拌50min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例6中漆的制备

所述中漆按重量份计主要由以下组分组成：

硅树脂乳液：甲基苯基硅树脂25 g；

硅氧烷乳液：聚甲基三乙氧基硅氧烷40、环甲基硅氧烷40 g；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂8 g；

分散剂：十二烷基硫酸钠6 g；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮4 g；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将硅树脂乳液和适量的水加入容器内，控制转速为1000rpm搅拌30min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌50min，得到溶液Ⅱ，然后控制转速为3000rpm，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加硅氧烷乳液，滴加完毕后搅拌60min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例7面漆的制备

所述面漆按重量份计主要由以下组分组成：

硅树脂乳液：苯甲基透明硅树脂乳液60g；

丙烯酸乳液：硅丙乳液12 g；

分散剂：十二烷基硫酸钠2 g；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮1 g；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂6 g；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将硅树脂乳液，丙烯酸乳液和适量的水加入容器内，控制转速为1000rpm搅拌20min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌45min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例8面漆的制备

所述面漆按重量份计主要由以下组分组成：

硅树脂乳液：环氧改性有机硅树脂乳液78 g；

丙烯酸乳液：纯丙乳液16 g；

分散剂：十二烷基硫酸钠5 g；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮2 g；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂8 g；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将硅树脂乳液，丙烯酸乳液和适量的水加入容器内，控制转速为1000rpm搅拌20min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌45min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例9面漆的制备

所述面漆按重量份计主要由以下组分组成：

硅树脂乳液：环氧改性有机硅树脂乳液80 g；

丙烯酸乳液和改性丙烯酸乳液：纯丙乳液10 g、氟碳改性丙烯酸乳液5 g；

分散剂：十二烷基硫酸钠5 g；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮3 g；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂6 g；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将硅树脂乳液，丙烯酸乳液，改性丙烯酸乳液和适量的水加入容器内，控制转速为1000rpm搅拌20min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌45min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例10罩面漆的制备

所述罩面漆按重量份计主要由以下组分组成：

氟硅树脂聚合物60份；

分散剂：十二烷基硫酸钠3份；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮2份；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂5份；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将氟硅树脂聚合物和适量的水加入容器内，控制转速为800-1000rpm搅拌15-30min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌30-60min，得到溶液Ⅱ，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例11

所述罩面漆按重量份计主要由以下组分组成：

氟硅树脂聚合物70份；

分散剂：十二烷基硫酸钠5份；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 4份；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂6份；

颜料25份；

填料22份；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将氟硅树脂聚合物和适量的水加入容器内，控制转速为800-1000rpm搅拌15-30min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌30-60min，得到溶液Ⅱ，然后控制转速为2000-3000rpm，向溶液Ⅱ中加入颜料和填料，搅拌30-60min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例12

所述罩面漆按重量份计主要由以下组分组成：

氟硅树脂聚合物75份；

分散剂 ：十二烷基硫酸钠5份；

防腐剂：1，2-苯并异噻唑啉-3-酮2份；

成膜助剂：醇酯十二成膜助剂8份；

颜料27份；

填料30份；

以及可接受量的水。

制备方法具体为：

在室温下，先将氟硅树脂聚合物和适量的水加入容器内，控制转速为800-1000rpm搅拌15-30min，得到溶液Ⅰ，保持转速不变，向溶液Ⅰ中加入分散剂、成膜助剂、防腐剂，搅拌30-60min，得到溶液Ⅱ，然后控制转速为2000-3000rpm，向溶液Ⅱ中加入颜料和填料，搅拌30-60min，最后加水调节至所需粘度即得。

实施例13-18混凝土表面保护系统

按照表1的配方组合成本发明的混凝土表面保护系统，分别测试材料耐碱、耐沾污等性能，结果如表2所示。

表1

表2 材料性能测试结果

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种混凝土表面保护系统，其特征在于，所述保护系统包括底漆、中漆、面漆和罩面漆四部分，其中：

所述底漆按重量份计由硅烷乳液50-80份，硅氧烷乳液15-30份，分散剂2-6份，防腐剂0.5-5份及可接受量的水组成；

所述中漆按重量份计由硅树脂乳液20-30份，硅氧烷乳液60-80份，成膜助剂5-10份，分散剂2-6份，防腐剂0.5-5份及可接受量的水组成；

所述面漆按重量份计由硅树脂乳液60-80份，丙烯酸乳液和/或改性丙烯酸乳液10-20份，分散剂2-6份，防腐剂0.5-5份，成膜助剂5-10份及可接受量的水组成；

所述罩面漆按重量份计由氟硅树脂聚合物60-80份，分散剂2-6份，防腐剂0.5-5份，成膜助剂5-10份及可接受量的水组成；

所述成膜助剂为醇酯类溶剂；所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土表面保护系统，其特征在于，所述硅烷乳液为甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土表面保护系统，其特征在于，所述硅氧烷乳液为聚甲基三乙氧基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基三甲氧基硅氧烷和环甲基硅氧烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土表面保护系统，其特征在于，所述丙烯酸乳液为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中的一种或多种；所述改性丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液、氟碳改性丙烯酸乳液和环氧改性丙烯酸乳液中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土表面保护系统，其特征在于，所述防腐剂为异噻唑啉防腐剂。