CN105696475B - 一种现状桥梁结构的纳米技术防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其包括以下步骤：步骤A：将松动的混凝土去除，并对露出的钢筋进行除锈；步骤B：利用40‑80目的粗砂制备的环氧砂浆对坑洞进行修补；步骤C：进一步利用80‑120目的细砂制备的环氧砂浆对坑洞的表面进行修补。本发明的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，利用纳米涂料为SiO2的纳米颗粒，可大大提高空气的隔绝性能，该纳米涂料可在常温下固化，并且在被防护基材表面形成一层致密、稳定的防护膜，隔绝空气和水，能有效抵抗紫外线辐射、增强防护硬度、提高耐酸、耐碱性，使得被防护基材表面达到高耐候、防腐蚀、易清洁、超疏水的长期防护效果，有效的保护了钢筋混凝土，从而提高了结构的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及基材的纳米技术防护方法，尤其是涉及一种现状桥梁结构的纳米技术防护方法。
背景技术
混凝土和钢筋混凝土结构常常用于多种腐蚀介质中，混凝土和钢筋被腐蚀现象十分普遍，混凝土结构的腐蚀破坏对施工工程的耐久性造成了不利影响。本领域技术人员大多采用涂层防护来减轻或者避免其腐蚀现象的发生，通过涂覆某种材料，在混凝土表面形成一层可阻止水溶性介质进入混凝土内部的保护层来提高混凝土的耐久性。现有桥梁养护过程中，对建筑表面涂覆的材料主要有氟碳漆、聚氨酯和水泥基等，其环保性、耐酸碱和耐磨性等均不足。
涂层防护技术已日益成熟，并不断涌现出新材料、新技术，为混凝土的腐蚀防护提供了新思路，混凝土腐蚀是指由于环境作用而引起的混凝土破坏和变质。混凝土自身的化学组成及结构特点，使其极易受到腐蚀介质的影响而产生破坏。目前，国内混凝土耐久性问题不容乐观，建设部一项调查表明：我国大多数工业建筑物在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅为15-20年。据估算，我国每年由于腐蚀造成的损失约在1800-3600亿元。混凝土的耐久性问题是亟待解决的技术问题。
改善混凝土腐蚀的方法有两种：一种是提高混凝土的化学稳定性，采用高性能混凝土，改善混凝土的内部组成；另一种方法是在混凝土表面使用防护涂层，表面涂覆有防护涂料，以提高混凝土对各种腐蚀介质的综合抵抗能力。但是第一种方法存在一定的局限性。首先，高性能混凝土值得重视的性能缺陷是高的自收缩性和脆性；混凝土是一种多孔材料，海水、冰冻等环境因素对混凝土结构的腐蚀大都从表面开始，单靠混凝土自身不足以实现耐久性防护；采用高性能混凝土主要针对那些在建和拟建的建筑物，但对于大量在役的大型基础设施的腐蚀防护无能为力。
由此可见，现有的防护方法无法有效的保护混凝土的内部结构，且现有的防护涂料也无法有效的对混凝土的内部进行防护，亟待进一步改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种现状桥梁结构的纳米技术防护方法，可用于现状桥梁的养护，应用于桥梁结构表面，通过改进各个步骤顺序，以及控制合理的施工时间，使得该施工方法有效减缓混凝土的碳化，有效抵抗紫外线辐射，增强防护硬度，提高耐酸，耐碱的特性，从而提高桥梁结构的耐久性，施工效果较好。
本发明提供一种现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其包括以下步骤：
步骤A：将松动的混凝土去除，并对露出的钢筋进行除锈，并用高压水枪混凝土的结构表面进行冲洗；
步骤B：在24小时后，将环氧清漆涂覆在坑洞修补的表面上；
步骤C：利用40-80目的粗砂制备的环氧砂浆对坑洞进行修补；
步骤D：进一步利用80-120目的细砂制备的环氧砂浆对坑洞的表面进行修补；
步骤E：在步骤D完成后，再在所述表面上涂覆一层环氧清漆；
步骤F：在步骤E完成后的24小时后，再在所述表面上涂覆一层环氧面漆；
步骤G：完成步骤F的24小时后，在所述表面上涂覆第二层环氧面漆；
步骤H：完成步骤G后的48小时后，在所述表面上再涂覆一层纳米硅涂层。
本发明的一个实施例中，所述步骤C中，所述40-80目的粗砂制备的环氧砂浆的制备方法为：
配制混合粉料：其中，20-40目砂：40-80目砂：425普通硅酸盐水泥的重量比为3:3:2，将上述成分搅拌混合均匀形成混合粉料；
配制环氧混合物溶液：其中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3；
将所述混合粉料和所述混合物溶液均匀混合得到粗砂制备的环氧砂浆，所述环氧砂浆中，环氧树脂：固化剂：水：20-40目砂：40-80目砂：水泥的重量比为1:1.5:3:13:13:8。
本发明的一个实施例中，所述步骤D中，所述80-120目的细砂制备的环氧砂浆的制备方法为：
配制混合粉料：其中，40-80目砂：80-120目砂：425普通硅酸盐水泥的重量比为3:3:2，将上述成分搅拌混合均匀形成混合粉料；
配制环氧混合物溶液：其中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3；
将所述混合粉料和所述混合物溶液均匀混合得到细砂制备的环氧砂浆，所述环氧砂浆中，环氧树脂：固化剂：水：40-80目砂：80-120目砂：水泥的重量比为1:1.5:3:13:13:8。
本发明的一个实施例中，所述步骤B中，所述环氧清漆中，环氧树脂：固化剂：水的质量比为1:1.5:3.5。
本发明的一个实施例中，所述步骤F中，所述环氧面漆中，环氧树脂：固化剂：水的质量比为1:3:1.2。
本发明的一个实施例中，所述步骤H中，所述纳米硅涂层中，A组分：B组分的质量比为：3:1，且所述A组分和所述B组分混合均匀，3小时后使用，其中，所述A组分包括有粘结剂25％-55％、颜料17-35％、填充剂5-25％、助剂5-10％、复合纳米分散液2-13％以及溶剂13-28％；
所述B组分包括粒径小于100纳米的SiO22-4％，载体94-98％。
本发明的一个实施例中，所述环氧砂浆、所述环氧清漆、所述环氧面漆以及所述纳米硅涂层的施工条件为环境的相对湿度85％以下，环境温度大于5℃。
本发明的一个实施例中，所述步骤D中，对环氧砂浆修补完，已经碳化的混凝土表层进行打磨。
本发明的一个实施例中，还包括步骤I：完成步骤H后的48小时后，在局部需重点防腐的表面上再涂覆第二层纳米硅涂层。
本发明的一个实施例中，所述环氧面漆包括树脂、固化剂和颜填料；
其中，所述颜填料包括色浆和粉料；所述粉料包括金红石钛白粉、沉淀硫酸钡和蜡粉。
本发明的有益效果为：
本发明的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，通过对砂石的合理选择以及施工顺序的控制和施工时间的控制，达到了涂料在最佳的时间进行涂覆，保证了涂料使用的最佳效果，能够达到最好的耐久性，同时本发明还采用纳米SiO2的纳米涂料，采用双组份，该纳米涂料基于SiO2的性能的稳定性，且其纳米级的颗粒组成较致密，可大大提高空气的隔绝性能，该纳米涂料可在常温下固化，并且在被防护基材表面形成一层致密、稳定的防护膜，隔绝空气和水，能有效抵抗紫外线辐射、增强防护硬度、提高耐酸、耐碱性，使得被防护基材表面达到高耐候、防腐蚀、易清洁、超疏水的长期防护效果，有效保护了钢筋混凝土，从而提高了混凝土结构的耐久性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的现状桥梁结构的纳米技术防护方法具体实施例示意图；
图2是本发明的现状桥梁结构的纳米技术防护方法另一实施例的示意图。
具体实施方式
本发明现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其包括以下步骤：
步骤A：将松动的混凝土去除，并对露出的钢筋进行除锈，用高压水枪对混凝土结构表面进行冲洗；
步骤B：在24小时后，将环氧清漆涂覆在坑洞修补的表面上；
步骤C：利用40-80目的粗砂制备的环氧砂浆对坑洞进行修补。具体的，本步骤中，40-80目的粗砂制备的环氧砂浆的制备过程为：配制混合粉料：其中，20-40目砂：40-80目砂：425普通硅酸盐水泥的重量比为3:3:2，将上述成分搅拌混合均匀形成混合粉料；配制环氧混合物溶液：环氧混合物溶液中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3；然后，将混合粉料和环氧混合物溶液均匀混合得到粗砂制备的环氧砂浆，该环氧砂浆中，环氧树脂：固化剂：水：20-40目砂：40-80目砂：水泥的重量比为1:1.5:3:13:13:8。
具体的操作过程中，首先，在容器中加入含有多元胺成分的固化剂，再倒入环氧树脂，将环氧树脂和固化剂按照规定的组分配比进行搅拌均匀，然后加入少量水搅拌至环氧树脂完全融化，然后，边搅拌边加入水，直到形成均匀的混合溶液。倒入已经称量好的砂和水泥，搅拌均匀，最终形成粗砂制备的环氧砂浆，该环氧砂浆中，环氧树脂A组分质量：B组分质量：水：20-40目砂：40-80目砂：水泥的质量比为1:1.5:3:13:13:8。
步骤D：利用80-120目的细砂制备的环氧砂浆进一步对坑洞的表面涂覆平整，本步骤中，80-120目的细砂制备的环氧砂浆的制备方法为：配制混合粉料：其中，40-80目砂：80-120目砂：425普通硅酸盐水泥的重量比为3:3:2，将上述成分搅拌混合均匀形成混合粉料；配制环氧混合物溶液：其中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3；将混合粉料和混合物溶液均匀混合得到细砂制备的环氧砂浆，其中，环氧树脂：固化剂：水：40-80目砂：80-120目砂：水泥的重量比为1:1.5:3:13:13:8。
本步骤中，利用细砂制备的环氧砂浆主要在步骤D中对坑洞修补后，进一步的对混凝土的表面进行平整，修补后，混凝土的表面应平整，四周应抹平。具体的，对环氧砂浆修补完的已经碳化的表层混凝土进行打磨。
步骤E：将环氧清漆涂覆在坑洞修补的表面上，环氧清漆需在配置1小时内使用完毕，其中，环氧清漆中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3.5。本步骤中，通过将环氧清漆涂覆在坑洞修补的表面上，环氧清漆可渗透到混凝土里面去，用于填补微小的孔隙，从而可更好的将混凝土的表面进行密封，阻止外界水分的渗入。具体的，在配制环氧清漆时，将环氧树脂和环氧固化剂混合，再加少量的水，搅拌均匀后，再进一步加水，搅拌，直到将上述溶液搅拌均匀。本步骤中，较好的控制了施工作用的时间，使得环氧清漆具有最佳的作用效果，对内层的密封性能更好，可以使得其具有更好的耐久性能。
步骤F：在步骤E完成的24小时后，再在表面上涂覆一层环氧面漆，该环氧面漆包括树脂、固化剂和颜填料，其中，颜填料包括色浆和粉料，粉料为金红石钛白粉、沉淀硫酸钡和蜡粉的混合物，配制的环氧面漆需要在1小时内涂覆完成，涂覆完成时的颜色可根据国家标准色卡进行选择。本步骤中，所采用的环氧面漆包括环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:3:1.2。
步骤G：在步骤F完成后的24小时后，再在表面上涂覆一层环氧面漆，配制好的环氧面漆需要在1小时内用完，涂覆完成时的颜色与第一层环氧面漆的颜色相同。环氧面漆配制的过程中，需要将环氧树脂和固化剂组分混合搅拌均匀，然后加入水，再进一步搅拌均匀使用。
通过步骤F和步骤G涂覆两遍环氧面漆后，混凝土表面不仅覆盖完全，而且着色均匀，美观度大大增强。
步骤H：完成步骤G的48小时后，在表面上涂覆第一层纳米硅涂层，本步骤中，纳米硅涂层中，A组分：B组分的重量比为：3:1，且A和B组分需均匀混合，3小时后使用。其中，A组分包括有粘结剂25％-55％、颜料17-35％、填充剂5-25％、助剂5-10％、复合纳米分散液2-13％以及溶剂13-28％；B组分包括粒径小于100纳米的SiO22-4％，载体94-98％。载体为二甲苯、乙二醇、丁醇中的一种或几种。溶剂为异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、丁醇、去离子水或氢氧化钠中的一种或几种。粘结剂为有机硅树脂。颜料为海泡石粉、硅藻土、玻璃微球、氧化锆粉、高岭土或者玻璃鳞片中的一种或几种。填充剂为滑石粉、石英粉中的一种或几种。
本发明采用上述的纳米硅涂料以后，该纳米硅涂料隔绝空气的性能效果好，具有很好的防腐性能，防止紫外线的照射，并且具有很好的使用上的耐久性。
步骤I：完成步骤H后的48小时后，在局部需重点防腐的表面上涂覆第二层纳米硅涂层。
纳米硅涂料具体的制备方法为：其中，纳米涂料中，A组分：B组分的总量比为3:1。具体操作中，先倒入A组分，再倒入B组分然后搅拌均匀，混合后，静置3小时以后，进行涂刷。通过步骤H和步骤I中对混凝土表面进行涂刷，混凝土表面涂覆有两层纳米硅涂料，从而具有非常好的防腐蚀性能，以及能够较好的防止人为在其表面进行涂鸦，影响美观。
较佳的，环氧砂浆、环氧清漆、环氧面漆以及纳米硅涂层的施工条件为：环境的相对湿度85％以下，环境温度大于5℃。
本发明中，步骤B至步骤H中，经过大量的实验证明，较好的控制每个步骤的施工时间间隔，较好的控制环氧清漆、环氧面漆以及纳米涂料的涂覆时间，达到了最佳的涂覆效果，有效保护了混凝土的内部结构，形成高耐候、防腐蚀、耐碱性，提高了混凝土结构的耐久性。
实施例1
请配合参阅图1和图2所示，现状桥梁结构的纳米技术防护方法具体应用实施例。
首先将现状桥梁结构表面已松动的混凝土3凿除，并对露出的钢筋1进行除锈，刷阻锈剂，并采用本发明的粗砂制备环氧砂浆2对凿除的坑洞进行修补，修补完后，再利用细砂制备的环氧砂浆进一步对混凝土表层21进行补齐，平整，补齐平整完毕后，对表层已碳化的混凝土进行打磨。
表层处理完后涂刷一层环氧清漆4的作为封闭底漆，再进一步刷两层带颜色的环氧面漆5，最后在混凝土表面采用纳米涂料涂覆，形成第一层纳米涂料层6，局部需重点防护处涂刷第二层纳米涂料层7。
实施例2
请配合参阅图2所示，在混凝土的表面涂覆第一遍环氧清漆4，24小时后涂覆第二遍带颜色的环氧面漆，再24小时后涂覆第三遍带颜色的环氧面漆5，48小时后涂覆第一层纳米涂料层6，再过48小时后局部涂覆第二层纳米涂料层7，最终形成混凝土内部以及表面的防护层，该防护层可有效抵抗紫外线辐射、增强防护硬度、提高耐酸、耐碱性。实验证明本发明的施工方法具有更好的防护效果。比现有的施工方法，具有更好的耐久性，更有效的保护混凝土的内部结构。
本发明的纳米涂料为SiO2的纳米颗粒，采用双组份，该纳米涂料基于SiO2的性能的稳定性，且其纳米级的颗粒组成较致密，大大提高了空气的隔绝性能，该纳米涂料可在常温下固化，并且在被防护基材表面形成一层致密、稳定的防护膜，隔绝空气和水，有效抵抗紫外线辐射、增强防护硬度、提高耐酸、耐碱性，使得被防护基材表面形成高耐候、防腐蚀、易清洁、超疏水的长期防护效果的保护层，有效的保护了钢筋混凝土，从而提高了混凝土结构的耐久性。
以上仅为本发明的较佳实施例，不得以此限定本发明实施的保护范围，因此凡参考本发明的说明书内容所作的简单等效变化与修饰，仍属本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：将松动的混凝土去除，并对露出的钢筋进行除锈，并用高压水枪混凝土的结构表面进行冲洗；
步骤B：在24小时后，将环氧清漆涂覆在坑洞修补的表面上；
步骤C：利用40-80目的粗砂制备的环氧砂浆对坑洞进行修补；
步骤D：进一步利用80-120目的细砂制备的环氧砂浆对坑洞的表面进行修补；
步骤E：在步骤D完成后，再在所述表面上涂覆一层环氧清漆；
步骤F：在步骤E完成后的24小时后，再在所述表面上涂覆一层环氧面漆；
步骤G：完成步骤F的24小时后，在所述表面上涂覆第二层环氧面漆；
步骤H：完成步骤G后的48小时后，在所述表面上再涂覆一层纳米硅涂层。
2.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述步骤C中，所述40-80目的粗砂制备的环氧砂浆的制备方法为：
配制混合粉料：其中，20-40目砂：40-80目砂：425普通硅酸盐水泥的重量比为3:3:2，将上述成分搅拌混合均匀形成混合粉料；
配制环氧混合物溶液：其中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3；
将所述混合粉料和所述混合物溶液均匀混合得到粗砂制备的环氧砂浆，所述环氧砂浆中，环氧树脂：固化剂：水：20-40目砂：40-80目砂：水泥的重量比为1:1.5:3:13:13:8。
3.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述步骤D中，所述80-120目的细砂制备的环氧砂浆的制备方法为：
配制混合粉料：其中，40-80目砂：80-120目砂：425普通硅酸盐水泥的重量比为3:3:2，将上述成分搅拌混合均匀形成混合粉料；
配制环氧混合物溶液：其中，环氧树脂：固化剂：水的重量比为1:1.5:3；
将所述混合粉料和所述混合物溶液均匀混合得到细砂制备的环氧砂浆，所述环氧砂浆中，环氧树脂：固化剂：水：40-80目砂：80-120目砂：水泥的重量比为1:1.5:3:13:13:8。
4.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述步骤B中，所述环氧清漆中，环氧树脂：固化剂：水的质量比为1:1.5:3.5。
5.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述步骤F中，所述环氧面漆中，环氧树脂：固化剂：水的质量比为1:3:1.2。
6.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述步骤H中，所述纳米硅涂层中，A组分：B组分的质量比为：3:1，且所述A组分和所述B组分混合均匀，3小时后使用，其中，所述A组分包括有粘结剂25％-55％、颜料17-35％、填充剂5-25％、助剂5-10％、复合纳米分散液2-13％以及溶剂13-28％；
所述B组分包括粒径小于100纳米的SiO22-4％，载体94-98％。
7.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述环氧砂浆、所述环氧清漆、所述环氧面漆以及所述纳米硅涂层的施工条件为环境的相对湿度85％以下，环境温度大于5℃。
8.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述步骤D中，对环氧砂浆修补完，已经碳化的混凝土表层进行打磨。
9.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于还包括步骤I：完成步骤H后的48小时后，在局部需重点防腐的表面上再涂覆第二层纳米硅涂层。
10.根据权利要求1所述的现状桥梁结构的纳米技术防护方法，其特征在于，
所述环氧面漆包括树脂、固化剂和颜填料；
其中，所述颜填料包括色浆和粉料；所述粉料包括金红石钛白粉、沉淀硫酸钡和蜡粉。
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