CN111794548A

CN111794548A - 一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系及其防腐蚀应用

Info

Publication number: CN111794548A
Application number: CN202010615085.XA
Authority: CN
Inventors: 马秀敏; 孙丛涛; 侯保荣
Original assignee: Institute of Oceanology of CAS
Current assignee: Institute of Oceanology of CAS
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: CN111794548B

Abstract

本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系及其防腐蚀应用，更特别涉及海洋工程混凝土结构的涂装防护应用。涂层依次为渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆。本发明钢筋混凝土表面裂缝追随性涂层的防腐蚀应用通过六道工序完成，本发明的钢筋混凝土裂缝追随性涂层不但具有裂缝追随性好、抗拉强度高和预防基体开裂等优异的力学性能，还具有耐碱性、耐老化性和抗氯离子渗透性优异的防护性能，施工过程具有周期短、操作简单的特点，是一种有利于现场实施且提高混凝土结构寿命的有效方法。

Description

一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系及其防腐蚀应用

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系及其防腐蚀应用，更特别涉及海洋工程混凝土结构的涂装防护应用。

背景技术

混凝土是由水泥、砂石和外加剂等组成的一种无机材料，坚硬耐磨，是目前世界上应用量最大，使用最广的结构材料。随着我国海洋工程建设的快速发展,钢筋混凝土结构被广泛的应用在各种沿海建筑中，例如码头、跨海大桥、海底隧道等大型建筑均是以钢筋混凝土结构为主。

在海洋环境中，裸露的混凝土结构表面长期受海水浸泡、干湿交替、日光曝晒、沿海盐雾、海生生物及潮湿空气的腐蚀，混凝土表面会存在着大量的毛细孔及各种原因造成的细微缝隙。在混凝土孔隙中渗透的水分通常以饱和的氢氧化钙溶液形式存在，其中还含有一些氢氧化钠和氢氧化钾，pH值约为12.5，同时海水环境下又含有较高浓度的氯离子，在这种环境下日积月累混凝土逐步形成表面多孔的腐蚀面，如果腐蚀介质进一步渗透到钢筋并造成锈蚀就会对建筑的结构严重破坏，造成巨大的损失。另一方面，沿海地区昼夜温差大，混凝土材料自身的抗张强度相对较低，使得表面会不可避免地出现裂纹。因此，为解决关键部位腐蚀防护的难题，表面涂装防护材料的抗侵蚀介质(氧、氯化物和水等)渗透性、抗裂性、裂缝追随性成为检验混凝土涂装防护材料的重要指标，这具体涉及到了涂层体系良好的致密性、耐候性、柔韧性和延展性。

现有技术经常用到的混凝土涂装防护材料有：环氧树脂涂料、氯化橡胶涂料、丙烯酸涂料、环氧煤沥青涂料、聚氨酯涂料、煤焦油沥青涂料等。这些防护材料均存在品质脆、韧性差、抗冲击性差、涂层与基体或涂层间附着性附着性差、防护寿命短、环保性差等缺点，特别是当混凝土基层出现裂缝时，其表面的防护涂层会随之开裂，失去防护作用。根据近几年公开的相关技术，按照JT/T821.3-2011标准进行的混凝土表面裂缝追随性测试的涂层配套体系多数都集中在1.0～1.3mm的范围，并没有十分明显的改善。

目前，环氧树脂常见的增韧方法有：橡胶弹性体增韧、热塑性树脂(TP)增韧环氧树脂、互穿聚合物网络(IPNs)增韧环氧树脂、超支化聚合物(HBP)改性环氧树脂、致热性液晶聚合物(TLCP)改性环氧树脂、核/壳结构聚合物(CSLP)增韧环氧树脂以及改性纳米粒子引入等。但这些增韧环氧树脂的研究很少针对混凝土防护涂料，更缺少在该领域的工程实践应用。

因此，为达到降低防腐涂层的维护成本、消除腐蚀产生的安全隐患和提高建筑结构的使用寿命的目的，急需开发一种应用于沿海环境的混凝土建筑表面防护材料，其不仅需要具有良好力学性能、防潮性、防水性和防腐蚀性，同时也要具有先进性、安全性、经济性和适应性以适用于工程实践。

发明内容

基于以上待解决的问题，本发明目的在于提供一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系及其制备和防腐蚀应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，涂层依次为渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆。

所述渗透型环氧树脂封闭底漆为底漆主剂与底漆固化剂，按质量比为1:0.5-2的比例调配；

所述底漆主剂中，按质量百分比计：20-25％环氧树脂A、20-25％环氧树脂B、10-15％环氧树脂C、10-20％环氧树脂增韧剂、余量为溶剂；

所述底漆固化剂中，按质量百分比计：20-25％胺类固化剂、偶联剂1-3％，余量为溶剂。

所述底漆主剂组分中，环氧树脂A为环氧当量为225-235EEW的氢化双酚A型环氧树脂(SF-3000)，环氧树脂B为环氧当量为330-370EEW的小分子聚醚型环氧树脂(EP-4000)，环氧树脂C为环氧当量为580-670EEW的硅橡胶改性环氧树脂(S-16)，环氧树脂增韧剂为高分子长链型多羟基化合物YM-004或GK-D410或GK-D411中的一种，溶剂为异丁醇和甲基异丁基酮中的一种。

底漆固化剂组分中，所述胺类固化剂为聚醚胺固化剂D-230、D-400、D-2000和D-5000中的一种或几种；偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷和二氯甲基三乙氧基硅烷中的一种；溶剂为异丁醇和甲基异丁基酮中的一种。

所述无溶剂环氧树脂腻子为腻子主剂和腻子固化剂，按主剂：固化剂＝5:1-2的质量比例调配；

所述腻子主剂，按质量份计：35-40份环氧树脂腻子填补胶、30-33份滑石粉、9-11份重质碳酸钙、8-10份轻质碳酸钙、5-7份钛白粉、0.2-0.4份有机膨润土和2-6份稀释剂；

所述腻子固化剂，按质量份计：6-10份聚酰胺树脂、25-35份聚醚改性胺、35-40份滑石粉、13-15份重质碳酸钙、8-12份轻质碳酸钙、0.2-0.4份有机膨润土、0.1-0.3份炭黑。

腻子主剂中环氧树脂腻子填补胶为德国WEICON公司的环氧树脂腻子填补胶产品(Epoxy Resin Putty)；

腻子主剂中稀释剂为二甲基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚或甲苯基缩水甘油醚；

腻子固化剂中聚酰胺树脂是胺值为200-420mgKOH/g，分子量为600-1000的低分子聚酰胺树脂，为陶氏公司的产品V140，V125或V115中的一种；

腻子固化剂中聚醚改性胺是胺值为300-350mgKOH/g的聚醚改性胺树脂，为亨斯迈(广州)公司的产品Aradur3225、Aradur3226或Aradur3238中的一种或几种；

腻子主剂和/或腻子固化剂组分中，所述滑石粉细度为400-1200目，重质碳酸钙细度为800-1200目，轻质碳酸钙细度为800-1200，钛白粉细度为500-900目，机膨润土为200-600目，炭黑细度为400-1200目。其中，有机膨润土是浙江青虹新材料有限公司的801-D、801-A、881-B和CP-1中的一种或几种。

所述聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆为改性主剂和固化剂，改性主剂与固化剂按质量比为6-10:1的比例调配；

所述改性主剂中，按照重量百分比计：聚醚改性环氧树脂30-65％、颜料20-40％、填料5-15％、防沉剂0.2-3％、分散剂0.2-3％、消泡剂0.1-1％和溶剂8-20％；

所述固化剂是聚醚胺固化剂。

所述聚醚改性环氧树脂是将二异氰酸酯和聚醚发生加成反应制得的端异氰酸酯预聚体与环氧丙烯酸树脂发生交联反应，形成一种互穿型网络聚合物。

所述聚醚改性环氧树脂：

1)在氮气保护下，将二异氰酸酯和聚醚进行加成反应，得到端异氰酸酯预聚体；其中，聚醚的羟基物质当量和二异氰酸酯的异氰酸酯基物质当量配比为1:1.2-2.0，其中加成反应温度是70～90℃，反应时间为2-3h；

2)将上述获得端异氰酸酯预聚体与环氧丙烯酸树脂按质量比为3:7均匀混合，混合后加混合物质量0.08-0.12wt％的交联剂和混合物质量0.04-0.08wt％的扩链剂，反应生成互穿型网络聚合物，即为聚醚改性环氧树脂；其中，互穿聚合反应的温度为60-90℃，反应时间为0.5-1h。

步骤(1)所用二异氰酸酯为涂料用芳香族或脂肪族的二异氰酸酯；所用聚醚采用聚醚多元醇(PPG)。其中，芳香族或脂肪族的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种；聚醚多元醇(PPG)为N-210、N-220和N-204中的一种。

步骤(2)所用环氧丙烯酸树脂固含量为50-70wt％，羟值为80-100mgKOH/g；所用交联剂为三羟甲基丙烷；所用扩链剂为1，4-丁二醇。

步骤(1)具体操作为：先将聚醚在125-135℃恒温下真空脱水0.5h-2h，然后，在氮气保护下降至常温，再缓慢升温至70-90℃并缓慢滴加入二异氰酸酯，滴加时间控制在0.2h-0.8h，在70-90℃温度下进行加成反应，时间为2-3h；

步骤(2)具体操作为：端异氰酸酯预聚体和环氧丙烯酸树脂按比例配制，升温至60-90℃，保温1.5-2h，再加入交联剂和扩链剂在60-90℃进行互穿聚合反应时间为0.5-1h；

改性主剂中颜料的是云母氧化铁，粒径为200～1000目；

改性主剂中填料为滑石粉、重钙、轻钙、钛白粉中的任意一种或任意比例的几种，细度均为400-1200目；

改性主剂中防沉剂是有机膨润土和气相二氧化硅之一或任意比例的混合物，其中有机膨润土浙江青虹新材料有限公司的801-D、801-A、881-B和CP-1中的一种或几种，气相二氧化硅为赢创德固赛公司的产品A-200；

改性主剂中分散剂是涂料常用的助剂，如德国毕克化学公司(BYK Chemie)的Disperbyk103、Disperbyk106、Disperbyk107、Disperbyk110或Disperbyk111中的一种；

改性主剂中消泡剂是涂料常用的助剂，如德谦化学公司的Defom5300/5400/5500、德国毕克化学的BYK-052、BYK-053、BYK-055、BYK-057、BYK-065、BYK-066N、BYK-070、BYK-071、BYK-077、BYK-085或BYK-088中的一种；

改性主剂中溶剂为甲苯、丁醇、二甲苯、丁酮、乙基溶纤剂中一种或几种。

固化剂组分中聚醚胺固化剂为D-230、D-400、D-2000和D-5000中的一种或几种；

所述弹性聚氨酯面漆分为A组分和B组分，A组分和B组分按1-1.5:1质量比调配；

所述A组分，按照重量百分比计：饱和聚酯树脂15-25％、羟基丙烯酸树脂10-20％、聚天门冬氨酸酯树脂10-20％、柔性树脂5-10％、气相二氧化硅1-3％、钛白粉3-8％、填料10-20％、抗氧剂0.3-1％、分散剂0.4％-0.8％，余量为溶剂；

B组分为异氰酸酯固化剂。

A组分中饱和聚酯树脂为酸值为30-34mgKOH/g的高分子量线型饱和聚酯树脂；羟基丙烯酸树脂羟值45-55mgKOH/g、酸值0.5-3mgKOH/g；聚天门冬氨酸酯树脂为F420和F520中的一种；柔性树脂为可挠性环氧树脂E-15；气相二氧化硅为赢创德固赛公司的产品A-200；钛白粉细度为500-900目；填料为是细度为400-1200目的滑石粉和云母粉任意比例的混合物；抗氧剂为4-甲基-6-叔丁基苯酚和2.2-流代双-6-叔丁基对甲酚中的一种；分散剂为德国毕克化学公司(BYK Chemie)的Disperbyk103、Disperbyk106、Disperbyk107、Disperbyk110或Disperbyk111中的一种；溶剂为二甲苯、环己酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种的混合。

B组分中，异氰酸酯固化剂为缩二脲N-75。

所述渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆中的固化剂中添加离子液体；其中，离子液体为1-丁基-3-甲基氯代咪唑、1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑、1-丁基,3-甲基氟硼酸咪唑或1-丁基,3-甲基硝酸咪唑中的一种或几种。

具体为：所述底漆固化剂中，按质量百分比计：20-25％胺类固化剂、3-5％离子液体、偶联剂1-3％，余量为溶剂。

所述腻子固化剂，按质量份计：6-10份聚酰胺树脂、25-35份聚醚改性胺、5-8份离子液体、35-40份滑石粉、13-15份重质碳酸钙、8-12份轻质碳酸钙、0.2-0.4份有机膨润土、0.1-0.3份炭黑。

所述中涂漆固化剂是聚醚胺固化剂与离子液体按5-8:1的质量比混合。

所述面漆B组分为异氰酸酯固化剂与离子液体按5-8:1的质量比混合。

一种所述涂层的应用，所述涂层在作为钢筋混凝土裂缝追随性涂层防腐蚀涂层的应用。

一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层防腐蚀应用，将待保护混凝土钢筋的破损部位进行修复，修复后进行表面处理，处理后依次涂覆渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆，进而实现涂层体系对混凝土钢筋裂缝追随性的防腐蚀应用。

所述底漆使用量为80-150g/m²；

所述腻子使用量为400-800g/m²；

所述中涂漆干膜厚度需达150um-300um；

所述面漆干膜厚度80um-150um。

进一步的说，包括以下六道工序：

1)损坏部位修复工序：混凝土破损及空鼓部位用锤子敲击除去混凝土结构表面破损、空鼓的混凝土，然后用修补砂浆进行修补，最后将表面打磨平整；钢筋腐蚀部位先敲击除去腐蚀钢筋表面的混凝土，用打磨机除去腐蚀钢筋表面腐蚀部分，再用钢筋保护剂对钢筋进行涂刷，然后用修补砂浆进行修补，最后将表面磨平。

2)表面处理工序：打磨表面除去混凝土表面的突起物、异物、高低平面的差异等，用空气吹、高压水充分清洁表面，用热风吹干，至基层平整、洁净、干燥；

3)底漆工序：底涂涂装采用辊涂(或喷涂)；对边角、接缝等难刷部位进行预涂后，再大面积滚涂，涂刷1-2次，单次成膜时间大于2h，底漆使用量为80-150g/m²。

4)腻子工序：主剂与固化剂按比例混合后涂刷于上述底漆表面，1h内完成涂刷，施工时可使用稀释剂适当调节腻子粘度，施工过程中做到有缝隙的地方填充平整，用80目砂纸打磨，抹布除灰，使整个墙面(或立柱)表面光滑平整，找平腻子进行3-7天的自然养护，增加其弹性与硬度，腻子使用量为400-800g/m²。

5)中涂涂刷工序：主剂与固化剂按比例混合，4h内完成涂刷，采用横向竖向交叉的辊涂方法，涂刷2-4次，单次成膜时间大于2h，对难刷位置可刷涂，干膜厚度需达150um-300um。

6)面涂工序：主剂与固化剂按比例混合，6h内完成涂刷，辊涂1-2次面漆，干膜厚度80um-150um。

本发明具有的有益效果：

本发明钢筋混凝土裂缝追随性防腐蚀涂层体系中四种涂料主剂组分的选材与开发均围绕提高涂层体系裂缝追随性为主。而与传统涂料的固化组分相比，配套体系的四种涂料固化组分中均添加占固化有效成分12-20wt％的离子液体。离子液体中含有活性羟基、羟基亲水、烷基亲油在涂料中有很强的分散性，可作为一种有效的溶剂组分；离子液体中含有活性N原子,可起辅助固化作用,还具有一定的催化性和加固作用；同时，离子液体与环氧基团交联密度较大,形成较为致密的三维网络结构,增韧性大大加强,从而有效提高了涂层体系的裂缝追随性、耐冲击性和附着力。

此外，涂层由底漆到面漆的四层还分别具有封闭性、平整性、防腐性和耐候性的功能。其中，渗透型环氧封闭底漆，即保证了在基体的渗透性，又可有效提升基层强度，降低基层开裂风险；无溶剂环氧腻子和改性高延展性防腐中涂漆不仅具有优良的裂缝追随性能，而且与相邻各层间结合力强；配合的弹性聚氨酯面漆使涂层体系具有优异的耐碱、耐盐雾、耐老化等性能。

本发明的渗透型环氧封闭底漆包含氢化双酚A型环氧树脂和小分子聚醚型环氧树脂，涂料渗透性强，能渗透并修复混凝土表面裂缝及毛细孔，使混凝土面层形成一层密封的整体防水结构层，而底漆组分中硅橡胶改性环氧树脂组分具有提高裂缝追随性和提升基层强度的作用。

本发明涂层中的环氧腻子是无溶剂腻子，滑石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、有机膨润土、钛白粉和炭黑等填料的比例高于60％，体系具有很好的贮存稳定性及触变性；

本发明涂层中聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆，其中聚醚改性环氧树脂由丙烯酸改性环氧树脂再经过聚醚改性得到，发生交联反应后，这种网络聚合物由于网络间的相互缠结，发生强迫互容、协同作用，使其具有优异的裂缝追随性，漆膜断裂伸长率提高明显，且能够阻止外界腐蚀因子的侵蚀；

本发明涂层中弹性聚氨酯面漆使用的饱和聚酯树脂、羟基丙烯酸树脂、聚天门冬氨酸酯树脂和柔性树脂都具有自身的高弹性特点，并有较好的相容性，不但有利于提高面漆层的弹性，同时还有利于提高填料与基料的相容性，使涂层的耐候性更佳；

利用本发明的涂层不仅有利于降低维护成本和延长混凝土结构使用寿命，而且在防腐蚀应用上施工艺简单、装饰效果优良，特别适用于海洋工程混凝土结构的涂装防护。

附图说明

图1为本发明是实例13提供的涂层附着强度测试效果图，其中，A、B和C为三组平行样品。

图2为本发明是实例13提供的耐碱性实验图。

图3为本发明是实例13提供的涂层耐碱性效果图，其中，A、B和C为三组平行样品。

图4为本发明是实例13提供的涂层耐盐雾效果图，其中，A、B和C为三组平行样品。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明技术方案做进一步描述。

本发明钢筋混凝土裂缝追随性涂层，包括渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆四种防护涂料，体系不但具有裂缝追随性好、抗拉强度高和预防基体开裂等优异的力学性能，还具有耐碱性、耐老化性和抗氯离子渗透性优异的防护性能。

下述实施例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购买。

具体实施中，以下(1)-(4)根据涂层的不同作用单独对其在混凝土表面进行相关标准的测试。

(1)实施例1-3

本发明实施例1-3渗透型环氧树脂封闭底漆主剂和固化剂组成由表1和表2所示。

表1底漆主剂配方组成

表1中环氧树脂增韧剂为高分子长链型多羟基化合物YM-004。

底漆主剂制备：按原料配方将氢化双酚A型环氧树脂、小分子聚醚型环氧树脂、硅橡胶改性环氧树脂、环氧树脂增韧剂和溶剂投入到分散搅拌釜中，搅拌均匀出料即可。

表2底漆固化剂配方组成

表2中偶联剂为二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷。

底漆固化剂制备：按原料配方将聚醚胺固化剂D-230、1-丁基-3-甲基氯代咪唑、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、异丁醇投入到分散搅拌釜中，搅拌均匀出料即可。

制备渗透型环氧树脂封闭底漆：

将底漆主剂与底漆固化剂按1:1的质量比例调配，即得到渗透型环氧树脂封闭底漆。

除去底漆固化剂配方中的1-丁基-3-甲基氯代咪唑组分，作为比较例1。

表3实施例1-3性能检测结果

由上述实施例可见，以上添加离子液体的实施例1-3较比较例1的附着力提高12.5-28.1％。

(2)实施例4-6

本发明实施例4-6中无溶剂环氧腻子配方主剂和固化剂组成由表4和表5所示。

表4腻子主剂配方组成

表4中环氧树脂腻子填补胶、稀释剂和有机膨润土分别为德国WEICON公司的环氧树脂腻子填补胶、二甲基缩水甘油醚和浙江青虹新材料有限公司产品881-B。

腻子主剂制备：环氧树脂腻子填补胶加入在容器中，加入稀释剂，搅拌15min，转速控制在300r/min，然后依次加入钛白粉、轻质盐酸钙、重质碳酸钙、有机膨润土、滑石粉，每种加入后均需搅拌10min，转速控制在1000r/min，全部加完后，再搅拌25min。

表5腻子固化剂配方组成

表5中聚酰胺树脂购自陶氏公司的产品V125，聚醚改性胺购自亨斯迈公司的产品Aradur3225。

腻子固化剂制备：常温下，先加入聚酰胺树脂、聚醚改性胺和1-丁基-3-甲基氯代咪唑在容器中搅拌15min，转速控制在300r/min，然后依次加入重质碳酸钙、轻质碳酸钙、炭黑、有机膨润土、滑石粉，每种加入后均需搅拌10min，转速控制在1000r/min，全部加完后，再搅拌25min。

制备无溶剂环氧腻子：

将腻子主剂与腻子固化剂按10:3的质量比例调配，即得到无溶剂环氧腻子。

除去腻子固化剂配方中的1-丁基-3-甲基氯代咪唑组分，作为比较例2。

表6实施例4-6性能检测结果

由上述实施例可见，以上添加离子液体的实施例4-6较比较例2的附着力提高23.8-47.6％。

(3)实施例7-9

本发明实施例7-9中改性高延展性防腐中涂漆配方改性主剂由表7所示。

表7中改性高延展性防腐中涂漆主剂配方组成

表7中气相二氧化硅、分散剂和消泡剂分别为德固赛公司的产品A-200、德国毕克化学公司的Disperbyk103和德国毕克化学公司的BYK-052。

中涂漆改性主剂中聚醚改性环氧树脂的制备：

步骤①，在氮气保护下，将600g聚醚多元醇(PPG)N-210真空脱水40min，缓慢滴加190g甲苯二异氰酸酯(TDI)，控制温度在80℃，进行2h的加成反应，得到端异氰酸酯预聚体。

步骤②，将上述获得240g端异氰酸酯预聚体与560g环氧丙烯酸树脂(3:7的质量比)均匀混合后，加入0.8g的三羟甲基丙烷和0.5g的1，4-丁二醇，在80℃的干燥箱中脱气40min，常温固化8h，得到聚醚改性环氧树脂。

D230聚醚胺固化剂与1-丁基-3-甲基氯代咪唑按5:1的质量比混合作为改性高延展性防腐中涂漆配方中的固化剂。

制备高延展性防腐中涂漆：

将改性主剂与固化剂按9:1的质量比例调配，得到高延展性防腐中涂漆。

除去固化剂配方中的1-丁基-3-甲基氯代咪唑组分，作为比较例3。

表8实施例7-9性能检测结果

由上述实施例可见，以上添加离子液体的实施例7-9较比较例3的附着力提高6.9-24.1％，断裂延伸率提高33.8-93.8％，裂缝追随性提高7.4-15.2％。

(4)实施例10-12

本发明实施例10-12中弹性聚氨酯面漆A组分配方由表9所示。

表9面漆A组分配方组成

表9中分散剂为德国毕克化学公司(BYK Chemie)的Disperbyk103。

面漆A组分制备：常温下，在乙酸丁酯中加入饱和聚酯树脂、羟基丙烯酸树脂、聚天门冬氨酸酯树脂F420和可挠性环氧树脂E-15在容器中搅拌15min，转速控制在300r/min，然后依次加入气相二氧化硅、钛白粉、滑石粉、云母粉、4-甲基-6-叔丁基苯酚和分散剂，每种加入后均需搅拌10min，转速控制在1000r/min，全部加完后，再搅拌25min。

缩二脲N-75与1-丁基-3-甲基氯代咪唑以5:1的质量比混合作为为面漆的B组分。

制备弹性聚氨酯面漆：

将A组分和B组分按1:1的质量比例调配，得到弹性聚氨酯面漆。

除去B组分配方中的1-丁基-3-甲基氯代咪唑组分，作为比较例4。

表10实施例10-12性能检测结果

由上述实施例可见，以上添加离子液体的实施例10-12较比较例4的附着力提高13.6-45.5％。

实施例13

利用上述实施例制备获得的各种体系对待处理裂缝钢的筋混凝土进行防腐处理，防腐蚀应用包括以下六道工序：

2)表面处理工序：使用角磨机打磨表面除去混凝土表面的突起物、异物、高低平面的差异等，用空气吹、高压水充分清洁表面，用热风吹干，至基层平整、洁净、干燥；

3)渗透型底漆工序：采用实施例1的底涂对上述处理后的混凝土涂装采用辊涂(或喷涂)；对边角、接缝等难刷部位进行预涂后，再大面积滚涂，涂刷2次，单次成膜时间大于2h。

4)腻子工序：将实施例5中的腻子主剂与固化剂按上述要求的比例混合，获得的无溶剂环氧树脂腻子涂刷于上述底漆表面，需在1h内完成涂刷，施工时可使用二甲基缩水甘油醚稀释剂适当调节腻子粘度，施工过程中在有缝隙的地方填充平整，用80目砂纸打磨，抹布除灰，使整个墙面(或立柱)表面光滑平整，找平腻子进行7天的自然养护。

5)中涂漆涂刷工序：将实施例8中的中涂漆主剂与固化剂按上述要求的比例混合，获得的聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆涂刷于腻子表面且需4h内完成涂刷，采用横向竖向交叉的辊涂方法，涂刷4次，单次成膜时间大于2h，对难刷位置可刷涂。

6)面涂工序：将实施例10中的A组分与B组分按上述要求的比例混合，获得的弹性聚氨酯面漆涂刷于中涂漆表面且需6h内完成涂刷，横向竖向交叉辊涂各1次，单次成膜时间大于2h。

表11涂层防腐蚀应用各层用量或干膜厚度要求

工艺	用量或涂层干膜厚度
		底漆	100g/m<sup>2</sup>
腻子	500g/m<sup>2</sup>
		中涂	200±5um
面涂	100±5um

本实施例选用实施例1中的渗透型环氧树脂封闭底漆、实施例5中的无溶剂环氧树脂腻子、实施例8中的聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和实施例10中的弹性聚氨酯面漆作为原料。

按照本发明防腐蚀应用体系或相应标准要求，选用施例1、5、8和10其中的几种制作配套涂层体系，进行如下测试。

配套涂层性能测试：

附着强度测试

尺寸为70×150×20mm的混凝土按本发明防腐蚀应用配套体系涂装好，在70×150mm单面上进行涂刷，做三组平行试样，在23±2℃、湿度50％的条件下养护7天后进行拉开法附着力试验。

按GB/T5210-2006要求进行三次测试，如附图1，混凝土被拔下，但涂层并未从混凝土上剥离，混凝土被拔下时的强度分别为7.2MPa、7.3MPa、6.9MPa。

根据JG/T335-2011《混凝土结构防护用成膜型保护涂料》中的要求，涂层与混凝土之间的粘结强度要大于等于1.5MPa，日本土木协会和日本道路协会标准规定大于5MPa的涂层满足海洋环境要求，可以看出该配套涂层体系具有优异的附着性能，符合要求。

耐碱性测试

尺寸为70×70×20mm的混凝土按本发明防腐蚀应用配套体系涂装好，在70×20mm的两个对立面上进行涂刷，其它面用环氧树脂封闭，做三组平行试样，将试块在23±2℃、湿度50％的条件下养护14天后进行抗氯离子渗透试验。

实验方法：

将混凝土试块浸泡在饱和的Ca(OH)₂溶液中，耐碱性实验图示见附图2，其中试块约15mm浸泡在Ca(OH)₂溶液中，5mm部分在大气中，30天以后拿出。

实验结果如附图3所示，涂层表面均很光滑，无气泡、膨胀等现象。

耐盐雾性测试

尺寸为70×70×20mm的混凝土按本发明防腐蚀应用配套体系涂装好，在70×20mm的两个对立面上进行涂刷，其它面用环氧树脂封闭，做三组平行试样，将试块在23±2℃、湿度50％的条件下养护7天后进行耐盐雾试验。

按照ISO 12944-1999要求对三组试样进行试验，盐雾测试条件：5％的中性盐雾，实验周期为1200h。

实验结果如附图4所示，可见漆膜无变化。

裂缝追随性测试

以上配套涂层体系按JT/T821.3-2011要求制样并测试，做三组平行试样。

试样在温度23℃，湿度50％，保养14天后的测试结果，分别为：1.97mm、1.88mm、1.90mm，平均值约为1.92mm；试样在温度50℃，湿度95％，保养1个月的测试结果，分别为：1.42mm、1.55mm、1.45mm，平均值约为1.47mm。在严酷的条件下保养1个月后，涂层的裂缝追随性虽然有所降低，但涂层仍然保持着良好的裂缝追随性。

根据日本道路检查协会标准，裂缝追随性不小于0.4mm，即能满足混凝土涂料的要求。因此，本发明开发的涂层体系在常规条件和严酷条件下均具有优异的裂缝追随性。

由上述可见，在本发明各层特定的成分、各层特定的比例以及相应涂装工艺下，开发的钢筋混凝土裂缝追随性配套涂层体系不仅克服了以往混凝土涂层弹性不足的缺点，还发挥了渗透型环氧树脂封闭底漆层的封闭性，无溶剂环氧树脂腻子层的平整性，聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆层的耐蚀性以及弹性聚氨酯面漆层的耐候性。其中，实施的附着强度测试和裂缝追随性测试结果均满足海洋环境的的使用标准，实施的耐碱性测试和耐盐雾性测试均光滑，无气泡、膨胀，无开裂、脱落等现象，整体上可对钢筋混凝土提供最大限度的保护。

同时按照本发明中记载将成分中的颜料、填料、固化剂、分散剂和消泡剂可按照发明内容中记载或现有报道记载进行替换，并按照本发明成分比例和涂装方法的记载进行制备所得涂料同样能够达到上述各实施例记载的效果。

Claims

1.一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，涂层体系依次为渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆。

2.权利要求1所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述渗透型环氧树脂封闭底漆为底漆主剂与底漆固化剂，按质量比为1:0.5-2的比例调配；

3.如权利要求1所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述无溶剂环氧树脂腻子为腻子主剂和腻子固化剂，按主剂：固化剂＝5:1-2的质量比例调配；

4.如权利要求1所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆为改性主剂和固化剂，改性主剂与固化剂按质量比为6-10:1的比例调配；

所述固化剂是聚醚胺固化剂。

5.如权利要求4所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述聚醚改性环氧树脂是将二异氰酸酯和聚醚发生加成反应制得的端异氰酸酯预聚体与环氧丙烯酸树脂发生交联反应，形成一种互穿型网络聚合物。

6.如权利要求5所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述聚醚改性环氧树脂：

7.如权利要求1所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述弹性聚氨酯面漆分为A组分和B组分，A组分和B组分按1-1.5:1质量比调配；

B组分为异氰酸酯固化剂。

8.按权利要求1-7任意一项所述的钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系，其特征在于，所述渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆中的固化剂中添加离子液体；其中，离子液体为1-丁基-3-甲基氯代咪唑、1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑、1-丁基,3-甲基氟硼酸咪唑或1-丁基,3-甲基硝酸咪唑中的一种或几种。

9.一种权利要求1所述涂层体系的应用，其特征在于：所述涂层在作为钢筋混凝土裂缝追随性涂层防腐蚀涂层的应用。

10.一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系防腐蚀应用，其特征在于，将待保护混凝土钢筋的破损部位进行修复，修复后进行表面处理，处理后依次涂覆渗透型环氧树脂封闭底漆、无溶剂环氧树脂腻子、聚醚改性环氧树脂高韧性中涂漆和弹性聚氨酯面漆，进而实现涂层体系对混凝土钢筋裂缝追随性的防腐蚀应用。