CN115029062A - 一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统及其施工方法，由内到外依次为底层、中间层、面层和罩层。本发明所述保护系统通过有机硅类产品，在水的作用下发生固化和交联反应，在混凝土表面形成浸渍和超薄涂膜的立体防护层，起到保护混凝土结构、提升混凝土外观效果、亮化、抗污易清洗、养护方便等功能。

Description

一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道混凝土表面装饰装修技术领域，具体涉及一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统及其施工方法。

背景技术

目前，混凝土作为隧道的主要的建筑材料之一而被大量应用，受其组成分成影响，混凝土一般呈暗灰色，为提升隧道亮度及美观度，隧道普遍开始进行内装，如瓷砖、板材类、防火涂料、传统涂料等；但传统隧道内装因其材料性质、施工方式等原因，存在一定的优点及缺点。

比如，采用瓷砖对隧道内壁进行装饰，这类装饰的优点在于瓷砖表面具有一定的抗污易清洗性，具有一定的提亮效果，在勾缝缝隙处具有透气性；但是其缺点也非常明显，瓷砖不具有较强的抗污性能，水泥勾缝多，粘结蓬松，易渗水，膨胀系数大，与墙面相差甚大，在冷热气候下，极易开裂脱落，安全隐患极大，特别是小面积破损也必须整块替代，维修施工难度较大，交通管制时间长，易产生永久性污染无法清洗。

采用板材对隧道内壁进行装饰，隧道防火板材具有优良的不燃性，材质轻，耐酸碱等化学介质性能好，施工环境要求低，板面色泽光鲜，装饰性强，光传导性能好，外观稳定、受基层影响小，然而缺点则是这类材料的施工需要搭建龙骨，占用道路面积较大，施工复杂成本高，而且一旦破损，维修工作量大。另外，板材对基层仅仅起到的遮盖作用，无防腐、防水等保护作用，并且如果基层出现缺陷，往往会因为板材的遮盖，而无法被及时发现，从而难以及时得到处置。

采用防火涂料对隧道内壁进行装饰，优点是涂层密度小，导热率低，可有效地提高了混凝土结构的耐火极限,具有明显的消音吸音效果，在前期一定时间内具有装饰导向作用。但这种防火涂料的粘结强度低，耐水性较差，车辆在隧道通行时，会产生强风和震动，涂层长期处于隧道的潮湿环境中，易积灰、积水、甚至脱落，对行车安全造成影响，并且一定时间内装饰导向效果下降较大。

也有采用传统涂料对隧道内壁进行装饰，这类材料的优点是操作简便，经过简单培训，即可以涂刷，具有较好的耐水、耐酸碱、隔离等防护功能，以及具有一定的颜色、光泽、图案和平整性等装饰功能。但由于混凝土表面封闭体系，易起鼓破损，易因环境温度湿度变化、基层出现结构变化、裂缝等病害时，涂层因此起皮掉块、延展、破损，易风化，耐久性差。不属憎水体系，不耐冲洗，抗污清洗性能一般，尾汽等污染加重，行车导向效果减弱，维修时交通管制时间较长。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统及其施工方法，以解决现有技术隧道内装中存在耐久性差、清洗不便、亮化程度不够、不易维修、成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，由内到外依次为底层、中间层、面层和罩层；

所述底层按重量份计包括如下原料：硅烷乳液50-70份、硅氧烷乳液15-30份、消泡剂1-2份、流平剂1-4份；

所述中间层按重量份计包括如下原料：硅树脂乳液20-40份、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液30-60份、PH调节剂0.001-2份、有机硅憎水剂0.05-2份、分散剂2-6份、消泡剂1-2份、流平剂1-4份、成膜助剂5-10份及可接受量的水；

所述面层按重量份计包括如下原料：硅树脂乳液40-60份、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液20-35份、PH调节剂0.001-2份、有机硅憎水剂1-5份、分散剂2-6份、消泡剂1-2份、流平剂1-4份、成膜助剂5-10份及可接受量的水；

所述罩层按重量份计包括如下原料：硅树脂70-90份、硅油5-15份、交联剂1-5份、催化剂0.2-1份、抗老化剂0.5-2份、消泡剂0.1-2份。

本发明还提供了一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统的施工方法，包括如下施工步骤：

步骤1：基底修补处理：

对作为基底的混凝土表面进行打磨和填平；

步骤2：底层材料施工：

根据上述原料进行备料，按照连续喷涂和刷涂，或者辊涂，将底层材料涂在基底上，施工完毕后24小时内混凝土表面不得接触明水；

步骤3：中间层施工：

根据上述原料进行备料，先对经过步骤2处理后的混凝土表面进行调色，调整修补过多的补位以及色差严重的区域，在对表面进行打磨，便于墙体吸收中间层材料以及使中间层材料涂抹更加均匀，最后将中间层材料涂在打磨后的墙体表面；

步骤4：面层材料施工：

(1)根据上述原料进行备料；

(2)采用滚涂方式涂抹两遍，滚涂均匀，期间不能加水；

(3)采用两倍水稀释面层材料，同时搅拌均匀后，使用喷涂或滚涂方式涂抹两遍，涂抹均匀；

步骤5：罩层材料施工：

根据上述原料进行备料，待面层材料完全干燥后进行喷涂或滚涂进行施工；如果采用滚涂方式，滚涂均匀，涂刷过程中不能加水；

步骤6：特殊部位的处理：

对出现错模和禅缝的部位进行处理。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述保护系统针对隧道混凝土表面内装的要求，通过底层、中间层、面层和罩层来改善隧道混凝土表面，底层材料利用硅烷乳液和硅氧烷乳液复配，在混凝土基面具有一定的渗透性、良好的附着力、憎水等性能；中间层材料主要由硅树脂乳液、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液及有机硅憎水剂复配，与底层材料及面层材料就有良好的相容性，具有优异的防水、耐洗刷、韧性、附着力等性能；面层材料主要由硅树脂乳液、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液及有机硅憎水剂复配，具有优异的耐候、附着力、耐洗刷、抵抗化学介质侵蚀、抗污等性能；罩面层材料主要由硅烷/硅氧烷基有机硅浓缩液及聚二甲基硅氧烷等材料复配，在体系表面可形成具有较大反光系数、质感明显、有效提升色泽鲜艳度、抗污易清洗的表面涂层。

2、本发明所述保护系统可以在混凝土表面形成2-8mm的憎水层保护层，并且依据《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T 304-2011)，可达到耐水性96h无异常、耐碱性48h无异常、附着力(划格法)0级，特别是可清洗级别墨汁、油性记号笔及喷漆均可达到1级或2级，实现隧道混凝土亮化、耐久、抗污易清洗及长效防护。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

一、实施例

表1底层的原料(重量份数)

表2中间层的原料(重量份数)

表3面层的原料(重量份数)

表4罩层的原料(重量份数)

本发明在对隧道内壁装饰材料进行研究后发现，底层材料在原材料选取时，主要考虑利用有机硅材料在混凝土表面优良的浸渍性，底层材料可以浸入混凝土表面一定深度(2-8mm，受混凝土密实度不同，浸渍深度略有不同)，生成一定深度的立体憎水层，在混凝土中永久存在，赋予混凝土良好的防护性能。与此同时，可在混凝土表面可形成一层超薄涂层，与基面及中间层材料均具有良好的附着力。

中间层材料需要同时与底层材料、面层材料都具有良好的交联相容性，而且还需具有良好的调色性，满足客户的装饰需求，利用硅树脂乳液、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液良好的成膜性及对颜填料的包裹性，有效修复混凝土浇筑过程中产生的小蜂窝、麻面等瑕疵，也能对混凝土表面颜色进行调整，使修复后的混凝土表面整体颜色与基面均匀一致，但不影响基材的透气性，具有不变色不粉化的特点。

面层材料需要选用具有优良耐候、耐水、耐化学介质等性能的水稀释性硅树脂乳液，有机硅形成的硅树脂保护层中，有机硅聚合物以高键能的Si-0键结构为主链。这一结构决定了有机硅形成的硅树脂装饰层具有很好的耐高低温、耐洗刷、耐候、抗臭氧等性能。

罩层材料选用具有自交联潮气固化硅树脂，利用其与硅油、封端聚醚等组分分子结构的结合，形成致密的定向排列非极性基团，给予涂层极低的表面张力。无色透明，可以保持底下涂层自然肌理，不粘油污，使用后易于清除表面的污渍痕迹。并且该产品为永久性涂层，涂鸦清除后，无需像市场常见牺牲涂料一样需要重涂、且仅具备单一性能的问题。同时具备优良的防涂鸦、抗粘贴、提亮、增加质感、耐久及抗污易清洗等功能。

采用表1～3中的原料分别制成底层材料、中间层材料、面层材料和罩层材料，并采用如下施工方法进行施工处理：

步骤1：基底修补处理：对作为基底的混凝土表面进行打磨和填平，具体操作如下：

用角磨机打磨(必须打磨的情况下)比较影响目视效果的部位，严重缺陷以及明显超差部位需要先用角磨机打磨平整后，再抗裂砂浆整体刮平处理后再进行修补；

残留在墙体的金属(细小钢筋、铁丝、小螺钉、钉子)是形成锈斑的罪魁祸首，施工前一定要彻底除去。需要修补的地方，用布块就可以擦掉的东西来做标记，避免使用弄脏混凝土表面的墨水等；

对错台比较集中的地方不得已进行补修时，修补用材料采用修补腻子，其颜色应于混凝土表面颜色尽可能一致；如果难以达到一致，其颜色应比混凝土表面颜色稍浅；

混凝土表面直径大于5mm以上的孔洞和宽度大于0.3mm以上的裂缝需进行充填修补；对于一些较小的缺陷，如小于5mm的孔洞，必须进行修补，并且以修补越平越好为原则；根据多年的经验以及清水专业的共识，通常采取距墙面5m远处观察，以肉眼看不到缺陷为衡量标准；

错模部位的高度差5mm以上：由于用轮机打磨的地方，涂装后颜色与周围不同，因此,尽量不要用砂轮磨，而用錾刀铲平,确实需要砂轮机磨平，磨后需用水泥灰奖修补平整；

打磨后的部位需要用调配的专用腻子抹平填充，同时立即刮掉多余的腻子；

一般瑕疵不做修补,对于原墙面污染、漏浆等明显的缺陷处，应作适当修补，修补后应无特别明显色差；

整体上要求面层基本平整，颜色自然，阴阳角的棱角整齐平直；对混凝土表面油迹、锈斑、明显裂缝、流淌及冲刷污染痕迹等明显缺陷需进行处理；明显的蜂窝、麻面和孔洞需要处理；露筋、锈斑、钢丝外露等现象要作修补处理；

禅缝原则上不进行修补，以避免破坏禅缝的自然效果；

明缝修补：明缝明显缺陷应考虑作适当修补；

所有修补工艺应尽量保持混凝土的原貌，无明显处理痕迹；

打磨处理：对所有清水的表面都需要用砂布进行精细打磨，打磨必须彻底，要打出混凝土原始的基底光泽显露出来；对修补过多的部位打磨更要精细、打平，若由于打磨出现腻子脱落现象，则需要重新调配多加胶的腻子进行修补、打磨，直至完成。

步骤2：底层材料施工：根据表1～3进行备料，按照连续喷涂和刷涂，或者辊涂，将底层材料涂在基底上，施工完毕后24小时内混凝土表面不得接触明水，具体操作如下：

根据施工面积准备足量的底层材料，应按照连续喷涂、刷涂，或辊涂实施。涂刷时应采用单向涂刷的方法进行施工，在立面部位施工时应自下而上地进行涂刷，以避免遗漏。建议采用无气喷涂设备进行施工；两遍之间的间隔时间至少为6小时。施工完毕24小时内混凝土表面不得接触明水。

步骤3：中间层施工：根据表1～3进行备料，先对经过步骤2处理后的混凝土表面进行调色，调整修补过多的补位以及色差严重的区域，在对表面进行打磨，便于墙体吸收中间层材料以及使中间层材料涂抹更加均匀，最后将中间层材料涂在打磨后的墙体表面，具体操作为：

指派专人调整颜色，调整尽量一次面积较大；中间层材料的使用必须谨慎，必须先调整修补过多的部位以及色差严重区域，然后整体用手做出混凝土水化反应的纹理出来，大致一致后才能进行整体调整；中间层材料一定要清晰、透彻，对于严重部位允许保留一部分颜色不一致的情况，避免因为局部而影响整体；调整完毕后，必须用砂纸背面把调整材细小的颗粒打磨掉，这样便于墙体吸收以及更加均匀。

步骤4：面层材料施工：

(1)根据表1～3进行备料；

(2)采用滚涂方式涂抹两遍，滚涂均匀，期间不能加水；

(3)采用两倍水稀释面层材料，同时搅拌均匀后，使用喷涂或滚涂方式涂抹两遍，涂抹均匀。

具体操作如下：

1.下涂材：2遍，采用滚涂方式，滚涂均匀，不得有漏涂(不能加水)；

2.上涂材：2遍，采用喷涂或滚涂方式，喷涂/滚涂均匀，不得有漏涂(2倍水稀释，必须搅拌均匀，否则出现涂装后表面效果不均匀现象)。

步骤5：罩层材料施工：根据表1～3进行备料，待面漆完全干燥后进行喷涂或辊涂施工，采用辊涂方式，要求辊涂均匀且不得有漏涂，涂刷过程中不得加水。

步骤6：特殊部位的处理：对出现错模和禅缝的部位进行处理，具体操作如下：

①.错模的处理

a.对于错模小于3毫米的情况，对清水混凝土而言不需要做处理；

b.对于大于等于3毫米的情况，根据实际情况处理，一种是正常打磨可以实现的的，就采取打磨的方法，使之在远处感觉不到明显的缺陷；

c.其它处理方法同大面。

②.禅缝的处理

对错位的禅缝进行修补，使之保持一致，不论是横向还是竖向。

二、性能对比

1、性能测试

隧道混凝土表面抗污亮化保护系统实施例11-16，按照表5进行材料搭配组合，分别进行相应的技术指标检测，表6为测试结果，主要参考标准为《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T304-2011)。

表5材料系统搭配

	底层	中间层	面层	罩层
					实施例11	实施例1	实施例1	实施例1	实施例1
实施例12	实施例2	实施例1	实施例2	实施例2
					实施例13	实施例3	实施例2	实施例3	实施例3
实施例14	实施例1	实施例2	实施例1	实施例1
					实施例15	实施例2	实施例3	实施例2	实施例2
实施例16	实施例3	实施例3	实施例3	实施例3

表6材料性能测试结果

2、项目日常管养案例

从已实施的某高速公路项目管养数据来看，数据选取了相邻两条长度相近隧道，一条隧道表面内装使用瓷砖作为对比例，另一条隧道采用本发明的实施例1和上述施工方法进行施工，两者施工时间相近。

在后期管养运行中，为保持较清洁外观，使用瓷砖隧道一年内需清洗次数2次，折合1Km长度计算，每次需要水车台班4车次、人数18人次、清洗剂40Kg、工期3天；使用本发明实施例1的内装隧道一年内只需清洗次数1次，折合1Km长度计算，每次清洗需要水车台班2车次、人数9人次、清洗剂25Kg、工期1天，使用本发明内转隧道日常保养费用是内装瓷砖的1/4，并且工期更短，减少对交通影响。而且内装瓷砖在清洗1-2次后，清洗效果开始明显下降，使用本发明内装清洗后在较长时间内仍能保持清洁如新，具有良好抗污易清洗的同时，具有优良的耐洗刷性。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，由内到外依次为底层、中间层、面层和罩层；

所述底层按重量份计包括如下原料：硅烷乳液50-70份、硅氧烷乳液15-30份、消泡剂1-2份、流平剂1-4份；

所述中间层按重量份计包括如下原料：硅树脂乳液20-40份、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液30-60份、PH调节剂0.001-2份、有机硅憎水剂0.05-2份、分散剂2-6份、消泡剂1-2份、流平剂1-4份、成膜助剂5-10份及可接受量的水；

所述面层按重量份计包括如下原料：硅树脂乳液40-60份、丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液20-35份、PH调节剂0.001-2份、有机硅憎水剂1-5份、分散剂2-6份、消泡剂1-2份、流平剂1-4份、成膜助剂5-10份及可接受量的水；

所述罩层按重量份计包括如下原料：硅树脂70-90份、硅油5-15份、交联剂1-5份、催化剂0.2-1份、抗老化剂0.5-2份、消泡剂0.1-2份。

2.根据权利要求1所述隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，在底层的原料中，硅烷乳液中的活性物包括甲基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或多种，其中活性物的质量百分比为50%；硅氧烷乳液中的活性物包括聚二甲基硅氧烷和环甲基硅氧烷中的一种或两者组合，其中活性物的质量百分比为50%；流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂；消泡剂为有机硅消泡剂。

3.根据权利要求1所述隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，在中间层的原料中，硅树脂乳液为环氧改性有机硅树脂水溶液，环氧改性有机硅树脂的质量百分比为50%；丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、氟碳改性丙烯酸乳液、环氧改性丙烯酸乳液中的一种或多种，所述丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液为固含量40-50%的水溶液；PH调节剂为甲基硅酸钾；有机硅憎水剂为甲基硅酸钠；分散剂为十二烷基硫酸钠；消泡剂为矿物油类消泡剂；流平剂为聚氨酯类流平剂；成膜助剂为醇脂类溶剂。

4.根据权利要求1所述隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，在面层的原料中，硅树脂乳液为甲基苯基有机硅树脂水溶液，甲基苯基有机硅树脂的质量百分比为42%；丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、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，所述丙烯酸乳液/或改性丙烯酸乳液为固含量40-50%的水溶液；PH调节剂为甲基硅酸钾；有机硅憎水剂为甲基硅酸钠；分散剂为十二烷基硫酸钠；消泡剂为矿物油类消泡剂；流平剂为聚氨酯类流平剂；成膜助剂为醇脂类溶剂。

5.根据权利要求1所述隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，在罩层的原料中，硅树脂为硅烷封端硅树脂；羟基硅油为聚二甲基硅氧烷；交联剂为三甲氧基硅丙基氨基甲酸酯-封端聚醚；催化剂为氨基硅烷；抗老化剂按照质量百分比计算包括20%的受阻酚抗氧剂、40%的苯酚和40%的双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌-啶基)癸二酸酯；消泡剂为有机硅消泡剂。

6.根据权利要求1所述隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，在所述中间层中加入颜料，所述颜料包括钛白粉、氧化锌、氧化铁、酞青蓝、炭黑和复合颜料中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述隧道混凝土表面抗污亮化保护系统，其特征在于，在中间层中加入填料，所述填料包括云母粉、石英粉、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种。

8.一种隧道混凝土表面抗污亮化保护系统的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：

步骤1：基底修补处理：

对作为基底的混凝土表面进行打磨和填平；

步骤2：底层材料施工：

根据权利要求1进行备料，按照连续喷涂和刷涂，或者辊涂，将底层材料涂在基底上，施工完毕后24小时内混凝土表面不得接触明水；

步骤3：中间层施工：

根据权利要求1进行备料，先对经过步骤2处理后的混凝土表面进行调色，调整修补过多的补位以及色差严重的区域，在对表面进行打磨，便于墙体吸收中间层材料以及使中间层材料涂抹更加均匀，最后将中间层材料涂在打磨后的墙体表面；

步骤4：面层材料施工：

（1）根据权利要求1进行备料；

（2）采用滚涂方式涂抹两遍，滚涂均匀，期间不能加水；

（3）采用两倍水稀释面层材料，同时搅拌均匀后，使用喷涂或滚涂方式涂抹两遍，涂抹均匀；

步骤5：罩层材料施工：

根据权利要求1进行备料，待面层材料完全干燥后进行喷涂或滚涂进行施工；如果采用滚涂方式，滚涂均匀，涂刷过程中不能加水；

步骤6：特殊部位的处理：

对出现错模和禅缝的部位进行处理。