CN108384337A - 混凝土底漆及其制备方法和混凝土结构体 - Google Patents

混凝土底漆及其制备方法和混凝土结构体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土底漆及其制备方法和混凝土结构体，涉及混凝土涂料技术领域。混凝土底漆包括(A)成膜物质、(B)纤维素、(C)填料以及(D)助剂；成膜物质(A)包括粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液(A1)、粒径分布在0.4‑1μm的苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的粒径分布在0.08‑0.2μm的苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)；A1、A2和A4的重量比为(1‑2):(1‑3):1。本发明底漆具有很好的抗盐碱渗析性、附着力、耐碱性、耐水性和透气性，缓解了混凝土建筑表面泛盐、泛碱对混凝土逐步腐蚀和粉化等问题。

Description

混凝土底漆及其制备方法和混凝土结构体
技术领域
本发明涉及混凝土涂料技术领域，具体而言，涉及一种混凝土底漆及其制备方法和混凝土结构体。
背景技术
众所周知，混凝土和水泥砂浆制品的表面很容易产生一种白色物质，我们称之为泛碱。泛碱长时间顽固地残留在混凝土的表面上，破坏了混凝土表面颜色的均一性，对装饰性混凝土制品的外观和观瞻性较强的混凝土建筑物表面造成了一定的损害。尤其在降水较少地区，例如新疆地区，混凝土水化保养时间较短，混凝土固化后盐碱含量较高，混凝土内部盐碱经一段时间后大量迁移到混凝土建筑表面，造成混凝土建筑表面泛盐、泛碱问题严重。
混凝土泛盐泛碱的原因主要与混凝土本身结构有关，混凝土的疏松多孔结构决定了混凝土有一定的含水率，当混凝土中的水足够多时，由于毛细作用，混凝土中的盐碱会被水带出并淤积于混凝土表面，到达混凝土表面后，随着水分蒸发，这些盐碱物质残留在混凝土表面，形成白色粉末状盐碱晶体。
为了解决这一问题，一系列表面处理方法，其中涂覆抗碱底漆就是一种，抗碱底漆需要有很好的抗盐碱渗析性，抗碱底漆施工于混凝土表面后，必须要阻止混凝土内部的盐碱源源不断的向表面渗析，并阻止混凝土内部水分消失后盐碱物质在混凝土表面形成粉末状晶体，从而避免对混凝土和混凝土装饰涂料的破坏。
但现有的混凝土抗碱底漆不仅抗盐碱渗析性能不佳，而且还附着力差、耐碱性、耐水性和透气性差的问题：
抗碱底漆施工于混凝土表面后起到阻止混凝土内部盐碱往其表面渗析，并连接混凝土与混凝土装饰涂料的作用，抗碱底漆与混凝土之间的粘接力不足，易导致抗碱底漆的脱落，从而导致抗碱底漆功能的实效和混凝土装饰涂料的脱落。
混凝土中水泥的主要成份是硅酸钙，遇水后发生水化反应，形成游离钙、硅酸和氢氧根，混凝土表现出很强的碱性，pH值可高达12，抗碱底漆直接施工于混凝土表面，当其耐碱性、耐水性不足时，将很快在强碱性环境下发生水解，从而失去抗碱底漆的作用。
因此，需要一种抗盐碱渗析性能强，且附着力良好，并能够耐水解、耐碱腐蚀和允许水汽透过的混凝土底漆。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种混凝土底漆，底漆具有很好的抗盐碱渗析性、附着力、耐碱性、耐水性和透气性，缓解了混凝土建筑表面泛盐、泛碱对混凝土的逐步腐蚀和粉化、影响混凝土建筑外墙美观性等问题。
本发明的目的之二在于提供上述混凝土底漆的制备方法，该方法简便易行，便于操作和控制，能耗小、成本低，非常适合产业化生产。
本发明的目的之三在于提供涂覆上述混凝土底漆的混凝土结构体。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种混凝土底漆，所述混凝土底漆包括以下组分：
(A)成膜物质、(B)纤维素、(C)填料以及(D)助剂；
其中，成膜物质(A)包括乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)；
乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):1。
优选地，在本发明技术方案的基础上，苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)乳液粒径分布在0.04-0.06μm；
优选地，自交联型丙烯酸乳液(A4)乳液粒径分布在0.04-0.06μm。
优选地，在本发明技术方案的基础上，乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):(0.5-1.5):1，优选为(1-2):(1-2.5):(1-1.5):1，进一步优选为(1-2):(1.5-2):(1-1.5):1。
优选地，自交联型丙烯酸乳液(A4)是通过以下方法制备得到的：
(a)将15-20重量份的丙烯酸丁酯、1-2重量份的丙烯酰胺、2-3重量份的十二烷基苯磺酸钠和50-60重量份的水在冰浴下混合均匀，形成预乳化液；预乳化液升温至50-60℃，再在2-3h内向预乳化液中滴加10-15重量份的丙烯酸丁酯、1-2重量份的丙烯酰胺和1-2重量份的十二烷基苯磺酸钠、1-2重量份的过硫酸钾，滴加完成后升温至75-80℃，保温2-4h，形成乳液I；
(b)将乳液Ⅱ和乳液Ⅲ在2-3h内滴加到乳液I中，滴加完成后升温至80-85℃，保温2-4h后降温至室温，调节pH 6-7，得到自交联型丙烯酸乳液(A4)；
其中，乳液Ⅱ是将20-28重量份的甲基丙烯酸甲酯、1-2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和20-30重量份的水在冰浴下混合均匀得到的；
乳液Ⅲ是将3-5重量份的甲基丙烯酸、2-4重量份的N-羟甲基丙烯酰胺、1-2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、1-2重量份的过硫酸钾和15-20重量份的水在冰浴下混合均匀得到的。
优选地，在本发明技术方案的基础上，所述混凝土底漆还包括(E)环糊精-纳米银水凝胶；环糊精-纳米银水凝胶(E)是将环糊精聚合物在AgNO3溶液中混合分散30-40min后得到的水凝胶溶液；环糊精-纳米银水凝胶(E)重量占混凝土底漆总重量的3-8％，优选3-6％，进一步优选3-5％；
优选地，环糊精聚合物占AgNO3溶液的5-8％(w/v)；
优选地，AgNO3溶液的摩尔浓度为0.05-0.1mol/L。
优选地，在本发明技术方案的基础上，助剂(D)包括pH调节剂(D1)、分散剂(D2)、润湿剂(D3)、消泡剂(D4)、成膜助剂(D5)、防冻剂(D6)和杀菌剂(D7)；
优选地，pH调节剂(D1)为2-氨基-2-甲基-丙醇；和/或，分散剂(D2)为聚羧酸钠；和/或，润湿剂(D3)为辛基酚聚氧乙烯醚；和/或，消泡剂(D4)为有机硅改性矿物油；和/或，成膜助剂(D5)为十二碳酯醇；和/或，防冻剂(D6)为丙二醇；和/或，杀菌剂(D7)为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
优选地，在本发明技术方案的基础上，纤维素(B)为羟乙基纤维素；
优选地，填料(C)包括重钙(C1)和高岭土(C2)，其中重钙(C1)和高岭土(C2)的质量比为3:(2-4)；重钙(C1)粒径分布在40-60μm，高岭土(C2)粒径分布在160μm以下，且高岭土(C2)中粒径在10μm以下的粒子含有率为20-30％。
优选地，在本发明技术方案的基础上，所述混凝土底漆还包括(F)颜料；
颜料(F)包括钛白粉、中铬黄、炭黑、酞青蓝、酞青绿、钼铋黄或氧化铁红中的一种，优选钛白粉，进一步优选金红石型钛白粉。
优选地，在本发明技术方案的基础上，所述混凝土底漆包括重量份数以下组分：
(A)成膜物质45-60份、(B)纤维素8-12份、(C1)重钙6-9份、(C2)高岭土4-12份、(D1)pH调节剂0.2-0.6份、(D2)分散剂0.3-0.5份、(D3)润湿剂0.2-0.6份、(D4)消泡剂0.1-1份、(D5)成膜助剂0.05-0.2份、(D6)防冻剂0.1-0.2份、(D7)杀菌剂0.05-0.1份、任选的(E)环糊精-纳米银水凝胶3.5-5份、(F)颜料1-2份和可接受量的水；
其中，成膜物质(A)包括乳液粒径分布在0.04-0.06μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)和乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)；以及乳液粒径分布在0.04-0.06μm的自交联型丙烯酸乳液(A4)；且乳液粒径分布在0.04-0.06μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)以及乳液粒径分布在0.04-0.06μm的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):(0.5-1.5):1。
第二方面，本发明提供了一种上述混凝土底漆的制备方法，包括以下步骤：
将水与纤维素(B)、填料(C)以及助剂(D)混合、研磨，加入成膜物质(A)，混合，得到混凝土底漆；
成膜物质(A)是乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)混合得到的。
第三方面，本发明提供了涂覆上述混凝土底漆的混凝土结构体。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明底漆采用混拼0.06μm以下、0.4-1.0μm两种不同粒径或0.06μm以下、0.4-1.0μm、0.08-0.2μm三种不同粒径的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，结合0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液作为成膜物质，漆膜具有突出的渗透性和封闭性，底漆成膜后漆膜非常致密，可有效阻止混凝土内部水和盐碱直接通过漆膜，从而阻止混凝土内部的盐碱源源不断的向表面渗析，避免混凝土表面的泛碱、泛盐发生。底漆中使用一定比例的粒径在0.06μm以下乳液作为成膜物质，其具有很强的渗透性，乳液进入到混凝土孔隙固化后，抗碱底漆漆膜与混凝土之间以机械咬合、物理键的方式连接，因此抗碱底漆表现出优异的附着力。不同粒径苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液结合粒径在0.06μm以下的自交联型纯丙乳液共同作为混凝土底漆的成膜物质，成膜后漆膜中的聚苯乙烯链段、聚丙烯酸酯链段都具有较强的极性和稳定性，且自交联型纯丙乳液固化后形成三维网状结构，因此耐碱性、耐水解性优异，同时漆膜具有一定的亲水性，允许水汽透过，是一种抗盐碱渗析性能强、附着力良好，并能够耐水解、耐碱腐蚀和允许水汽透过的混凝土底漆，缓解了混凝土建筑表面泛盐、泛碱对混凝土的逐步腐蚀和粉化，影响混凝土建筑外墙美观性等问题。
附图说明
图1为不同粒径苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液成膜原理图；
图2为自交联型丙烯酸乳液与不同粒径苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液成膜原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面，提供了一种混凝土底漆，包括以下组分：
(A)成膜物质、(B)纤维素、(C)填料以及(D)助剂；
其中，成膜物质(A)包括乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)；乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):1。
(A)成膜物质
成膜物质(A)包括两种或三种粒径不同的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、(A2)和任选的(A3)，(A1)乳液粒径分布在0.06μm以下，例如0.04μm、0.05μm或0.06μm，(A2)乳液粒径分布在0.4-1μm，例如0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm，(A3)乳液粒径分布在0.08-0.2μm，例如0.08μm、0.1μm、0.15μm或0.2μm。例如成膜物质(A)包括(A1)和(A2)；或，成膜物质(A)包括(A1)、(A2)和(A3)。
苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合而成，对苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的来源不作限定，可以采用市售的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，例如美国陶氏、日本昭和、广州升华、上海保立佳、巴德富、江苏日出等公司的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，也可以采用现有方法和单体聚合得到。
通过混拼0.06μm以下、0.4-1.0μm两种或0.06μm以下、0.4-1.0μm、0.08-0.2μm三种不同粒径的苯丙乳液作为主要成膜物质，如图1所示，选用0.06μm以下粒径的小粒径乳液时，抗碱底漆表现出很强的渗透性，抗碱底漆中乳液粒子可以大量渗入到混凝土表面的毛细孔中，乳液粒子成膜固化后可有效将混凝土表面的毛细孔堵塞，能够阻止盐碱沿着混凝土毛细孔逐渐往外渗透，并且其附着力优异，对提高表层混凝土强度有一定帮助。选用粒径0.4-1μm粒径的大粒径乳液时，抗碱底漆表现出一定的封闭性，乳液成膜固化后，在允许水蒸气通过的同时，阻止液态水及盐碱溶液直接通过，封闭盐碱析出能力最强。通过将小粒径乳液突出的渗透性和大粒径乳液突出的封闭性互相结合，能够显著提高漆膜的致密性，使底漆具有很好的抗盐碱渗析性。
成膜物质(A)还包括粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)。
丙烯酸乳液(纯丙乳液)是由多种丙烯酸酯类原料共聚而成的，自交联型丙烯酸乳液是指成膜时聚合物链之间能自行交联成网状结构的丙烯酸树脂，是在乳液聚合过程中引入少量交联性单体，使丙烯酸酯线性高分子链轻度交联成网状。对自交联型丙烯酸乳液的来源不作限定，可以采用市售的自交联型丙烯酸乳液，也可以采用现有方法制备得到。
如图2所示，选用粒径在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液与不同粒径混拼的苯丙乳液结合作为抗碱底漆的最终成膜物质，通过自交联型丙烯酸乳液的交联作用将抗碱底漆的成膜物质“捆绑”成一个整体，能够显著提高底漆的耐水性和耐碱性。
乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):1。
A1:A2:A4典型但非限制性的重量比例如为1:1:1、1.5:1:1、2:1:1、1:2:1、1.5:2:1、2:2:1、1:3:1、1.5:3:1或2:3:1。
本发明底漆通过采用混拼0.06μm以下、0.4-1.0μm两种不同粒径或0.06μm以下、0.4-1.0μm、0.08-0.2μm三种不同粒径的苯丙乳液，结合0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液作为成膜物质，底漆具有优秀的抗盐碱渗析性、附着力、耐候性、耐碱性、耐水性以及透气性。
(B)纤维素
对纤维素的种类不作限定，可采用本领域常规的纤维素。
典型但非限制性的纤维素例如为羟乙基纤维素。
纤维素具有较好的润湿性、分散性、粘结性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性，提升底漆的综合性能。
(C)填料
对填料的种类不作限定，可采用本领域常规的填料。
典型但非限制性的填料例如为滑石、重钙、高岭土等。
通过加入填料改变漆料的物理和化学性质，改善漆料的贮存性能和施工性能，提高涂膜的机械强度、耐磨性、抗紫外线性、隔热性和抗龟裂性等。
(D)助剂
对助剂的种类不作限定，可采用本领域常规的助剂。
典型但非限制性的助剂例如为pH调节剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂、杀菌剂等。
通过加入不同助剂能够进一步改善漆料施工性和漆膜性能。
本发明所述的“包括”，意指混凝土底漆的组分除成膜物质、纤维素、填料和助剂外，还可以包括其他任选的组分，这些其他组分赋予混凝土底漆不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
本发明通过采用混拼0.06μm以下、0.4-1.0μm两种不同粒径或0.06μm以下、0.4-1.0μm、0.08-0.2μm三种不同粒径的苯丙乳液，结合0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液作为成膜物质，复配纤维素、填料、助剂等，得到的底漆施工于混凝土表面后，具有突出的渗透性和封闭性，可有效阻止混凝土内部盐碱往表面渗析，外部水分进入混凝土，同时对混凝土基面有优良的附着力，并能够耐水解、耐碱腐蚀和允许水汽透过，缓解了混凝土建筑表面泛盐、泛碱对混凝土的逐步腐蚀和粉化、影响混凝土建筑外墙美观性等问题。
在一种优选的实施方式中，苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)乳液粒径分布在0.04-0.06μm。
优选地，自交联型丙烯酸乳液(A4)乳液粒径分布在0.04-0.06μm。
将粒径分布控制在一定范围内，混凝土底漆的抗盐碱渗析性和附着力能够获得较好水平。
在一种优选的实施方式中，乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):(0.5-1.5):1，优选为(1-2):(1-2.5):(1-1.5):1，进一步优选为(1-2):(1.5-2):(1-1.5):1。
A1:A2:A3:A4典型但非限制性的重量比例如为1:1:0.5:1、1.5:1:0.5:1、2:1:0.5:1、1:2:0.5:1、1.5:2:0.5:1、2:2:0.5:1、1:3:0.5:1、1.5:3:0.5:1或2:3:0.5:1、1:1:1:1、1.5:1:1:1、2:1:1:1、1:2:1:1、1.5:2:1:1、2:2:1:1、1:3:1.5:1、1.5:3:1.5:1或2:3:1.5:1。
通过采用三种不同粒径的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，将粒径在0.06μm以下、0.08-0.2μm、0.4-1.0μm的三种乳液以特定的比例混拼在一起，底漆抗泛碱、抗盐析的能力优于单独使用一种乳液的底漆，并与特定比例的0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液配合使用，底漆在满足耐水性、耐碱性、耐候性的同时，具有优秀的抗盐碱渗析性和强附着力。
在一种优选的实施方式中，自交联型丙烯酸乳液(A4)是通过以下方法制备得到的：
(a)将15-20重量份的丙烯酸丁酯、1-2重量份的丙烯酰胺、2-3重量份的十二烷基苯磺酸钠和50-60重量份的水在冰浴下混合均匀，形成预乳化液；预乳化液升温至50-60℃，再在2-3h内向预乳化液中滴加10-15重量份的丙烯酸丁酯、1-2重量份的丙烯酰胺和1-2重量份的十二烷基苯磺酸钠、1-2重量份的过硫酸钾，滴加完成后升温至75-80℃，保温2-4h，形成乳液I；
(b)将乳液Ⅱ和乳液Ⅲ在2-3h内滴加到乳液I中，滴加完成后升温至80-85℃，保温2-4h后降温至室温，调节pH 6-7，得到自交联型丙烯酸乳液(A4)；
其中，乳液Ⅱ是将20-28重量份的甲基丙烯酸甲酯、1-2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和20-30重量份的水在冰浴下混合均匀得到的；
乳液Ⅲ是将3-5重量份的甲基丙烯酸、2-4重量份的N-羟甲基丙烯酰胺、1-2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、1-2重量份的过硫酸钾和15-20重量份的水在冰浴下混合均匀得到的。
步骤(a)中采用丙烯酸类软单体丙烯酸丁酯作为预乳化单体，通过分阶段加料方式形成乳胶类结构形态的核部分，步骤(b)采用丙烯酸类硬单体甲基丙烯酸甲酯作为预乳化单体，形成乳胶类结构形态的壳部分，将壳部分预乳化单体加入，使单体有充分时间向核乳胶粒内部渗透，核乳胶粒内部不断富含壳部单体，这种壳核结构的丙烯酸乳液乳液稳定，疏水性好，同时烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯作为功能单体提高涂层的耐水性和附着力，通过加入自交联单体，制备得到能够在室温下进行交联的丙烯酸乳液，在乳液成膜过程中能够进一步发生交联，提高漆膜表面的致密性，阻隔水和氧气的进入，提高乳液的耐腐蚀性能。
通过使用采用该方法制备得到的自交联型丙烯酸乳液制得的底漆耐水性和耐腐蚀性能更佳，同时附着力性能进一步提升，综合性能更好。
在一种优选的实施方式中，混凝土底漆还包括(E)环糊精-纳米银水凝胶；环糊精-纳米银水凝胶(E)是将环糊精聚合物在AgNO3溶液中混合分散30-40min后得到的水凝胶溶液；环糊精-纳米银水凝胶(E)重量占混凝土底漆总重量的3-8％，优选3-6％，进一步优选3-5％。
(E)环糊精-纳米银水凝胶
环糊精-纳米银水凝胶是将环糊精聚合物在AgNO3溶液中混合分散一定时间后得到的。
环糊精聚合物是由多个环糊精单元存在于高分子链上即构成了环糊精聚合物(高聚物，CDP)，典型的环糊精聚合物为环糊精交联聚合物，是主体环糊精通过适当的交联剂交联后得到的，对环糊精交联聚合物的来源不作限定，可采用市售的环糊精交联聚合物，如β-环糊精交联聚合物，或采用常规方法制备得到。
环糊精聚合物因其具有亲水性的高极性基团羟基且呈三维网状结构能够进一步提升底漆的耐碱性、耐水解性，同时漆膜水汽透过能力进一步增强。
将环糊精聚合物在AgNO3溶液中混合分散环糊精聚合物表面羟基能够吸附Ag+，吸附Ag+的环糊精聚合物具有一定的抗菌能力，因此，可提升底漆的抗老化性，提高底漆使用寿命。
优选地，环糊精聚合物占AgNO3溶液的5-8％(w/v)，例如5％、6％、7％或8％，w/v指环糊精聚合物质量与AgNO3溶液体积的比值。
优选地，AgNO3溶液的摩尔浓度为0.05-0.1mol/L，例如0.05mol/L、0.06mol/L、0.07mol/L、0.08mol/L、0.09mol/L或0.1mol/L。
优选地，混合分散时间例如为30min、35min或40min。
在一种优选的实施方式中，助剂(D)包括pH调节剂(D1)、分散剂(D2)、润湿剂(D3)、消泡剂(D4)、成膜助剂(D5)、防冻剂(D6)和杀菌剂(D7)；
优选地，pH调节剂(D1)为2-氨基-2-甲基-丙醇；和/或，分散剂(D2)为聚羧酸钠；和/或，润湿剂(D3)为辛基酚聚氧乙烯醚；和/或，消泡剂(D4)为有机硅改性矿物油；和/或，成膜助剂(D5)为十二碳酯醇；和/或，防冻剂(D6)为丙二醇；和/或，杀菌剂(D7)为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
通过选用特定的助剂，能够获得综合性能好的混凝土底漆。
在一种优选的实施方式中，纤维素(B)为羟乙基纤维素。
羟乙基纤维素通用性强，粘结性好。
在一种优选的实施方式中，填料(C)包括重钙(C1)和高岭土(C2)，其中重钙(C1)和高岭土(C2)的质量比为3:(2-4)；重钙(C1)粒径分布在40-60μm，高岭土(C2)粒径分布在160μm以下，且高岭土(C2)中粒径在10μm以下的粒子含有率为20-30％。
重钙(C1)和高岭土(C2)的质量比例如为3:2、1:1或3:4，其中重钙(C1)粒径分布在40-60μm，例如40μm、50μm或60μm，高岭土(C2)粒径分布在160μm以下，例如150μm、100μm、50μm或10μm，高岭土(C2)中粒径在10μm以下的粒子含有率为20-30％，例如20％、25％或30％。
通过控制重钙和高岭土粒径以及小粒径比例，增强填料功能和底漆附着效果。
在一种优选的实施方式中，混凝土底漆还包括(F)颜料；
颜料(F)包括钛白粉、中铬黄、炭黑、酞青蓝、酞青绿、钼铋黄或氧化铁红中的一种，优选钛白粉，进一步优选金红石型钛白粉。
优选地，一种典型的混凝土底漆包括重量份数以下组分：
(A)成膜物质45-60份、(B)纤维素8-12份、(C1)重钙6-9份、(C2)高岭土4-12份、(D1)pH调节剂0.2-0.6份、(D2)分散剂0.3-0.5份、(D3)润湿剂0.2-0.6份、(D4)消泡剂0.1-1份、(D5)成膜助剂0.05-0.2份、(D6)防冻剂0.1-0.2份、(D7)杀菌剂0.05-0.1份、任选的(E)环糊精-纳米银水凝胶3.5-5份、(F)颜料1-2份和可接受量的水；
其中，成膜物质(A)包括乳液粒径分布在0.04-0.06μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)和乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)；以及乳液粒径分布在0.04-0.06μm的自交联型丙烯酸乳液(A4)；且乳液粒径分布在0.04-0.06μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)以及乳液粒径分布在0.04-0.06μm的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):(0.5-1.5):1。
成膜物质重量份数例如为45份、50份、55份或60份，纤维素重量份数例如为8份、10份或12份，重钙重量份数例如为6份、7份、8份或9份，高岭土重量份数例如为4份、6份、8份、10份或12份，pH调节剂重量份数例如为0.2份、0.4份或0.6份，分散剂重量份数例如为0.3份、0.4份或0.5份，润湿剂重量份数例如为0.2份、0.4份或0.6份，消泡剂重量份数例如为0.1份、0.5份或1份，成膜助剂重量份数例如为0.05份、0.1份或0.2份，防冻剂0.1份、0.15份或0.2份，杀菌剂0.05份、0.08份或0.1份，任选的环糊精-纳米银水凝胶重量份数例如为3.5份、4份或5份，颜料重量份数例如为1份、1.5份或2份。可接受量的水指本领域底漆可允许加入的水量，例如为30份、40份、50份、60份或70份。
成膜物质组成与上文中描述一致，不再赘述。
该典型的混凝土底漆具有突出的渗透性和封闭性，抗盐碱渗析能力强，且附着力、耐碱性、耐水性和透气性优秀，有效避免混凝土表面的泛碱、泛盐发生。
根据本发明的第二个方面，提供了一种上述混凝土底漆的制备方法，包括以下步骤：
将水与纤维素(B)、填料(C)以及助剂(D)混合、研磨，加入成膜物质(A)，混合，得到混凝土底漆；
成膜物质(A)是乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)混合得到的。
该方法简便易行，便于操作和控制，能耗小、成本低，非常适合产业化生产。
优选地，混凝土底漆的制备方法，包括以下步骤：
将水、纤维素和pH调节剂混合搅拌，加入填料、分散剂、湿润剂和杀菌剂混合研磨，最后加入成膜物质、成膜助剂、防冻剂和消泡剂混合搅拌、过滤，成品包装，得到混凝土底漆。
根据本发明的第三个方面，提供了一种涂覆上述混凝土底漆的混凝土结构体。
混凝土结构体由于涂覆上述混凝土底漆，能够有效缓解其表面泛盐、泛碱造成的腐蚀和粉化等问题。
为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例对本发明方法和效果做进一步详细的说明。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1-6涉及到的原料可选用以下厂家产品：
自交联型丙烯酸乳液：巴德富RS-308乳液粒径分布0.04-0.06μm；江苏日出TBH-2乳液粒径分布0.04-0.06μm；江苏日出TRC-4369乳液粒径分布0.04-0.06μm；江苏日出TRC乳液粒径分布0.04-0.06μm。
苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液：巴德富RS-64乳液粒径分布0.4-1μm；巴德富RS-306乳液粒径分布0.08-0.2μm；巴德富RS-309乳液粒径分布0.04-0.06μm；保立佳BLJ-531乳液粒径分布0.4-1μm；保立佳BLJ-641乳液粒径分布0.04-0.06μm；江苏日出TR-2乳液粒径分布0.4-1μm；江苏日出TD-615D乳液粒径分布0.08-0.2μm；广州升华SH-902乳液粒径分布0.04-0.06μm。
实施例1-6
实施例1-6的原料组成见表1。
具体组分如下：
(A)成膜物质
A1苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液：乳液粒径分布0.04-0.06μm；
A2苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液：乳液粒径分布0.4-1μm；
A3苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液：乳液粒径分布0.08-0.2μm；
A4自交联型丙烯酸乳液：乳液粒径分布0.04-0.06μm；
(B)纤维素
B1羟基纤维素；
(C)填料
C1重钙：粒径分布40-60μm；
C2高岭土：粒径分布160μm以下，且粒径在10μm以下的粒子含有率为20-30％；
(D)助剂
D1pH调节剂：2-氨基-2-甲基-丙醇；
D2分散剂：聚羧酸钠；
D3润湿剂：辛基酚聚氧乙烯醚；
D4消泡剂：有机硅改性矿物油；
D5成膜助剂：十二碳酯醇；
D6防冻剂：丙二醇；
D7杀菌剂：5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；
(E)环糊精-纳米银水凝胶：将β-环糊精交联聚合物在0.1mol/L的AgNO3溶液中混合分散30min得到；β-环糊精交联聚合物占AgNO3溶液的5％(w/v)；
(F)颜料
F1金红石型钛白粉；
(G)水。
表1各实施例配方组成
注：表中皆以组分重量份计。
按照如下步骤制得：
将水、纤维素和pH调节剂混合搅拌，加入填料、颜料、分散剂、湿润剂和杀菌剂，研磨分散至细度≤30微米，最后加入成膜物质、成膜助剂、防冻剂和消泡剂混合搅拌、过滤，成品包装，得到混凝土底漆。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，采用自制的自交联型丙烯酸乳液，制备方法如下：
(1)将15重量份的丙烯酸丁酯、2重量份的丙烯酰胺、2重量份的十二烷基苯磺酸钠和60重量份的水在冰浴下混合均匀，形成预乳化液；预乳化液升温至50℃，再在3h内向预乳化液中滴加15重量份的丙烯酸丁酯、2重量份的丙烯酰胺和1重量份的十二烷基苯磺酸钠、1重量份的过硫酸钾，滴加完成后升温至80℃，保温4h，形成乳液I；
(2)将2重量份的甲基丙烯酸甲酯、1重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和25重量份的水在冰浴下混合均匀得到的乳液Ⅱ；
(3)将4重量份的甲基丙烯酸、3重量份的N-羟甲基丙烯酰胺、2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、1重量份的过硫酸钾和20重量份的水在冰浴下混合均匀得到的乳液Ⅲ；
(4)将乳液Ⅱ和乳液Ⅲ在2h内滴加到乳液I中，滴加完成后升温至85℃，保温2h后降温至室温，调节pH 6，得到自交联型丙烯酸乳液。
按照JG/T210-2007测定实施例制得的混凝土底漆性能，结果见表2。
表2
试验例乳液类型对底漆性能的影响
对比例1
成膜物质采用有机硅改性的苯丙乳液，其余成分与实施例1相同。
对比例2
成膜物质采用有机硅改性的纯丙乳液，其余成分与实施例1相同。
对比例3
成膜物质采用纯丙乳液，其余成分与实施例1相同。
对比例4
成膜物质采用环氧改性的纯丙乳液，其余成分与实施例1相同。
试验例乳液粒径对底漆性能的影响
对比例5
成膜物质选用乳液粒径分布0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，其余成分与实施例1相同。
对比例6
成膜物质选用乳液粒径分布0.4μm以上的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，其余成分与实施例1相同。
对比例7
成膜物质选用乳液粒径分布0.06-0.4μm之间的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，其余成分与实施例1相同。
试验例成膜物质对底漆性能的影响
对比例8
成膜物质中不含A4，其余成分与实施例1相同。
对比例制得的混凝土底漆性能结果见表3。
表3
由表2、表3可以看出，本发明得到的底漆具有很好的抗盐碱渗析性、附着力、耐碱性、耐水性和透气性，能够有效缓解混凝土建筑表面泛盐、泛碱对混凝土逐步腐蚀和粉化等问题。
对比例1-4通过使用不同类型的乳液进行抗盐碱渗析性试验对比后发现：
使用有机硅改性的苯丙乳液、有机硅改性的纯丙乳液制成的底漆，其耐候性、耐水性优异，但其抗盐碱渗析性不能满抗碱底漆的要求，且其和混凝土装饰涂料的粘接性不足，易脱落。使用纯丙乳液、环氧改性的纯丙乳液制成的底漆，其与混凝土的粘接性、耐水性突出，但其耐碱性和抗盐碱渗析性不能满抗碱底漆的要求。使用苯丙乳液制成的抗碱底漆，其耐水性、耐碱性、耐候性、抗盐碱渗析性均较优异。
对比例5-6通过使用不同类型的乳液进行抗盐碱渗析性试验对比后发现：
在使用等量乳液含量的条件下，将粒径在0.06μm以下的苯丙乳液与粒径在0.4μm以上的苯丙乳液混拼后制成的底漆，其抗泛碱、抗盐析的能力均优于单独使用以上任意一种乳液制成的抗碱底漆。这是由于当选用粒径在0.06μm以下苯丙乳液时，抗碱底漆表现出很强的渗透性，抗碱底漆中乳液粒子可以大量渗入到混凝土表面的毛细孔中，乳液粒子成膜固化后可有效将混凝土表面的毛细孔堵塞，能够阻止盐碱沿着混凝土毛细孔逐渐往外渗透，并且其附着力优异，对提高表层混凝土强度有帮助。当选用粒径0.4μm以上苯丙乳液时，抗碱底漆表现出一定的封闭性，乳液成膜固化后，在允许水蒸气通过的同时，阻止液态水及盐碱溶液直接通过，封闭盐碱析出能力最强。而选用粒径在0.06-0.4μm之间的苯丙乳液时，其渗透性和抗盐碱渗析的封闭性均不及以上两种粒径的乳液制成的抗碱底漆。选用粒径0.06μm以下或0.4μm以上的乳液制成的抗碱底漆，均能够满足耐水性、耐碱性、耐候性的同时，具有一定的抗盐碱渗析性。
对比例8不含自交联型丙烯酸乳液，底漆的耐水性、耐碱性以及透水性不好，这是由于自交联型丙烯酸乳液的交联作用将抗碱底漆的成膜物质“捆绑”成一个整体，提高抗碱底漆的耐水性和耐碱性，且成膜后漆膜中的聚苯乙烯链段、聚丙烯酸酯链段都具有较强的极性和稳定性，且自交联型纯丙乳液固化后形成三维网状结构，因此耐碱性、耐水解性优异，同时漆膜具有一定的亲水性，允许水汽透过。
进一步分析可知，实施例1-4比实施例5底漆的抗盐碱性能更好，可见通过采用混拼0.06μm以下、0.4-1.0μm两种不同粒径或0.06μm以下、0.4-1.0μm、0.08-0.2μm三种不同粒径的苯丙乳液得到底漆的耐盐碱性更加优异。实施例6加入环糊精-纳米银，漆膜透水性能更佳。实施例7采用自制的自交联型丙烯酸乳液，该乳液性能更佳，底漆耐碱性、耐水性和透气性进一步提升。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种混凝土底漆，其特征在于，所述混凝土底漆包括以下组分：
(A)成膜物质、(B)纤维素、(C)填料以及(D)助剂；
其中，成膜物质(A)包括乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)；
乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):1；
优选地，苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)乳液粒径分布在0.04-0.06μm；
优选地，自交联型丙烯酸乳液(A4)乳液粒径分布在0.04-0.06μm。
2.根据权利要求1所述的混凝土底漆，其特征在于，乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):(0.5-1.5):1，优选为(1-2):(1-2.5):(1-1.5):1，进一步优选为(1-2):(1.5-2):(1-1.5):1。
3.根据权利要求1所述的混凝土底漆，其特征在于，自交联型丙烯酸乳液(A4)是通过以下方法制备得到的：
(a)将15-20重量份的丙烯酸丁酯、1-2重量份的丙烯酰胺、2-3重量份的十二烷基苯磺酸钠和50-60重量份的水在冰浴下混合均匀，形成预乳化液；预乳化液升温至50-60℃，再在2-3h内向预乳化液中滴加10-15重量份的丙烯酸丁酯、1-2重量份的丙烯酰胺和1-2重量份的十二烷基苯磺酸钠、1-2重量份的过硫酸钾，滴加完成后升温至75-80℃，保温2-4h，形成乳液I；
(b)将乳液Ⅱ和乳液Ⅲ在2-3h内滴加到乳液I中，滴加完成后升温至80-85℃，保温2-4h后降温至室温，调节pH 6-7，得到自交联型丙烯酸乳液(A4)；
其中，乳液Ⅱ是将20-28重量份的甲基丙烯酸甲酯、1-2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和20-30重量份的水在冰浴下混合均匀得到的；
乳液Ⅲ是将3-5重量份的甲基丙烯酸、2-4重量份的N-羟甲基丙烯酰胺、1-2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、1-2重量份的过硫酸钾和15-20重量份的水在冰浴下混合均匀得到的。
4.根据权利要求1所述的混凝土底漆，其特征在于，所述混凝土底漆还包括(E)环糊精-纳米银水凝胶；环糊精-纳米银水凝胶(E)是将环糊精聚合物在AgNO3溶液中混合分散30-40min后得到的水凝胶溶液；环糊精-纳米银水凝胶(E)重量占混凝土底漆总重量的3-8％，优选3-6％，进一步优选3-5％；
优选地，环糊精聚合物占AgNO3溶液的5-8％(w/v)；
优选地，AgNO3溶液的摩尔浓度为0.05-0.1mol/L。
5.根据权利要求1-4任一项所述的混凝土底漆，其特征在于，助剂(D)包括pH调节剂(D1)、分散剂(D2)、润湿剂(D3)、消泡剂(D4)、成膜助剂(D5)、防冻剂(D6)和杀菌剂(D7)；
优选地，pH调节剂(D1)为2-氨基-2-甲基-丙醇；和/或，分散剂(D2)为聚羧酸钠；和/或，润湿剂(D3)为辛基酚聚氧乙烯醚；和/或，消泡剂(D4)为有机硅改性矿物油；和/或，成膜助剂(D5)为十二碳酯醇；和/或，防冻剂(D6)为丙二醇；和/或，杀菌剂(D7)为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
6.根据权利要求1-4任一项所述的混凝土底漆，其特征在于，纤维素(B)为羟乙基纤维素；
优选地，填料(C)包括重钙(C1)和高岭土(C2)，其中重钙(C1)和高岭土(C2)的质量比为3:(2-4)；重钙(C1)粒径分布在40-60μm，高岭土(C2)粒径分布在160μm以下，且高岭土(C2)中粒径在10μm以下的粒子含有率为20-30％。
7.根据权利要求1-4任一项所述的混凝土底漆，其特征在于，所述混凝土底漆还包括(F)颜料；
颜料(F)包括钛白粉、中铬黄、炭黑、酞青蓝、酞青绿、钼铋黄或氧化铁红中的一种，优选钛白粉，进一步优选金红石型钛白粉。
8.根据权利要求1-4任一项所述的混凝土底漆，其特征在于，所述混凝土底漆包括重量份数以下组分：
(A)成膜物质45-60份、(B)纤维素8-12份、(C1)重钙6-9份、(C2)高岭土4-12份、(D1)pH调节剂0.2-0.6份、(D2)分散剂0.3-0.5份、(D3)润湿剂0.2-0.6份、(D4)消泡剂0.1-1份、(D5)成膜助剂0.05-0.2份、(D6)防冻剂0.1-0.2份、(D7)杀菌剂0.05-0.1份、任选的(E)环糊精-纳米银水凝胶3.5-5份、(F)颜料1-2份和可接受量的水；
其中，成膜物质(A)包括乳液粒径分布在0.04-0.06μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)和乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)；以及乳液粒径分布在0.04-0.06μm的自交联型丙烯酸乳液(A4)；且乳液粒径分布在0.04-0.06μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)以及乳液粒径分布在0.04-0.06μm的自交联型丙烯酸乳液(A4)的重量比为(1-2):(1-3):(0.5-1.5):1。
9.一种权利要求1-8任一项所述的混凝土底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水与纤维素(B)、填料(C)以及助剂(D)混合、研磨，加入成膜物质(A)，混合，得到混凝土底漆；
成膜物质(A)是乳液粒径分布在0.06μm以下的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A1)、乳液粒径分布在0.4-1μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A2)、任选的乳液粒径分布在0.08-0.2μm的苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液(A3)、以及乳液粒径分布在0.06μm以下的自交联型丙烯酸乳液(A4)混合得到的。
10.涂覆权利要求1-8任一项所述的混凝土底漆的混凝土结构体。
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