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2062 清水混凝土涂料

  清水混凝土涂料实际上是一种透明或半透明料,不含如钛白粉之类的有色颜料,涂于混凝土表面后,不会遮盖混凝土原来的外观,保持了混凝土原有的颜色和质感,同时具有良好的保护作用,可以防止混凝土变色、长霉、粉化和开裂,其保护寿命长达 20 年。

1 、实验部分
完整的清水混凝土体系应包括面漆、底漆和修补砂浆,这里仅讨论面漆和底漆。

1.1 透明面漆的研制
1.1.1 基料的选择
   根据国外产品的介绍,一般选择耐久性好的氟碳乳液或有机硅乳液。这里比较了一种氟碳乳液和硅树脂乳液,硅树脂乳表现出更好的抗黄变性,同时硅树脂又具有很好的透气性,最后选择了硅树脂乳液。
   氟碳乳液 A 与硅树脂涂在玻璃板上,根据 GB/T16777 — 1997 进行耐紫外试验。硅树脂在强烈紫外线照射下,几乎不变色。这是因为硅树脂是高分子、三维交联的化合物,其结构类似于石英。它们都是以硅—氧为骨架,但与石英不同的是,在硅树脂中,每四个氧原子就有一个被有机基团 R 取代。因此它可以描述为是一种有机改性的石英结构。另外,所有的硅树脂均由三官能硅单元组成,使硅树脂在化学性能上成为介于纯粹无机物和纯粹有机物之间的中间体系。
   硅氧键能比碳碳键能高很多,紫外线的能量不足以使硅氧键断裂。所以硅树脂具有很好的附着力和耐久性。硅树脂表现出比其他树脂更好的颜料润湿性,硅树脂包裹在颜填料的表面,提高了填料的耐久性。完全固化的硅树脂是三维交联的刚性网络结构,不熔不溶,其在长期处于 200 ℃ 的高温条件下,也不会有任何变化,可耐碱、耐酸雨和太阳光中的紫外线、红外线。由于其硬度很高,性能较脆,需要与线性丙烯酸乳液合用,以增加其柔韧性。从耐候性角度考虑,一般选用纯丙乳液。不同的纯丙乳液对耐黄变影响不同,需要通过实验选择。根据配方配制成不同的透明涂料,在玻璃板上制成相同厚度的涂膜,完全干燥后,根据 GB/T 16777-1997 进行耐紫外线老化试验。在照射相同时间后,测量老化前后的色差 E , E值越大,表明其耐老化性越差。

1.2 硅树脂与纯丙乳液的比例
   硅树脂和纯丙乳液按照不同的比例配制成涂料,在相同的 PVC 下,硅树脂用量越大,耐黄变性越好,但到达一定比例后,抗黄变性能增加有限,但成本增加较多,所以从经济角度考虑,选择硅树脂与纯丙比例为 1 : 1 时较好。

1.1.3 填料的选择
   因为是配制透明涂料,所以填料应选用遮盖力较低的填料,填料的粒径不宜过细,同时应选用耐候性较好的填料。

1.1.4 参考配方及性能测试 ( 见表 1 ,表 2)

1 硅树脂透明面漆参考配方

 

原材料

质量 %

1

33.3

2

HEC 纤维素

0.4

3

SILRES BS16 ( 1 : 3 )

0.1

4

多聚磷酸盐 NC

0.1

5

分散剂

0.4

6

消泡剂

0.2

7

云母

12

8

滑石粉

8

9

重钙

5

10

SILRES BS1306 憎水剂

1

11

SILRES BS43N 硅树脂乳液

20

12

纯丙乳液 B

18

13

成膜助剂

0.5

14

消泡剂

0.2

15

防腐剂

0.2

16

增稠剂

0.4

17

SILRES BS16 ( 1 : 3 )

0.2

 

合计

100

 

2 硅树脂透明涂料检测结果

项目

检测结果

吸水率( w24- 值)

0.01kg /m 2 h 0.5

水蒸汽透过率( sd- 值)

0.37m

附着力(灰砂砖)

3.4N/mm

耐擦洗性(次)

> 10000

1000 小时 QUV :人工老化

不粉化,不黄变,不褪色

疏水性

很好

耐水性

96h 无异常

涂层耐温变性( 5 次循环)

无异常

1.2 透明底漆
   清水混凝土寿命希望达到 20 年以上,在此期间不需要维护保养,所以对底漆也提出了很高的要求。要求底漆具有防水性、透气性、耐久性、加固底材,能增强与面漆的附着力,同时希望该产品是环保的、使用方便和高效的。这里选用了一种水性的膏体状的小分子硅烷,完全符合了上述要求 。这种膏体底漆的主要成分是烷基三乙基硅烷。它被喷涂到混凝土表面后,会渗透到混凝土的内部,并与湿气反应,脱去乙醇,形成三维交联的有机硅树脂网络,化学锚固在混凝土上形成一层防水层。防水层的厚度与涂布量底材的密实度有关,防水层的厚度从 2mm 到 6mm 不等。因其形态是膏体,所以其厚涂不流挂,固化后完全吸附到混凝土内部,不改变混凝土的外观,不影响混凝土的透气性,因为它不堵塞细毛孔,同时其与硅树脂面漆发生交联反应,使之有机地成为一体。表 3 显示,膏体硅烷的用量越大,渗透的深度越深,防护时间越久。

3 底漆涂布量与渗透深度

试样类别

硅烷用量

渗透深度 mm

每次用量 g/m 2

涂覆次数

共计用量 g/m 2

膏体硅烷

100

共两次

200

2.6

膏体硅烷

150

共两次

300

3.5

膏体硅烷

200

共两次

400

4.5

将底漆固化好的混凝土试块浸入 5mol/L 的氯化钠溶液中 48h 取出,吸干水份,将混凝土研磨粉碎后,测定其中的氯离子含量。用硅烷处理后的混凝土氯离子吸收量比未处理的混凝土氯离子吸收量降低了 90 %以上,所以用此底漆处理后的混凝土可有效地防止泛碱的发生。防止有害盐份对钢筋的腐蚀。
   使用膏体硅烷涂布后混凝土具有很低的吸水率,其吸水率比未使用膏体硅烷处理的混凝土 ( 空白 ) 的吸水率降低 95 %以上。表 4 显示膏体硅烷涂布量在 200g /m 2 ~ 400g /m 2 时,各试样吸水率值都达到国标 JTJ 275-2000 海港工程混凝土规定的不大于 0.01mm /min0.5 的要求。

4 底漆涂布量与吸水率

试样类别

硅烷用量

吸水率 / 降低比例

每次用量

涂覆次数

共计用量

吸水率

降低比例

g/m 2

 

g/m 2

mm/min 0.5

%( 对比空白 )

空白

/

/

/

0.085

0

膏体硅烷

100

共两次

200

0.0045

95

膏体硅烷

150

共两次

300

0.0030

96

膏体硅烷

200

共两次

400

0.0031

96

2 、结果与讨论

2.1 防水性
   因为混凝土属于多孔性的无机材料,在未经保护处理前,这些材料很容易吸收水分,吸水之后就会导致混凝土的碳化,钢筋锈蚀,体积膨胀而开裂,以及泛碱风化等,最终混凝土破坏失去使用功能。所以防水性是清水混凝土涂料极重要的指标。欧洲标准 ENl062-1 : 2002 《色漆和清漆抹灰层和混凝土基面上的外用涂料和涂料系统分类— 1 》,根据涂料的吸水率分为四类,其中低吸水性涂料要求吸水率 W ≤ 0.1kg /m 2 h 0.5 。硅树脂透明涂料的吸水率是 0.1kg /m 2 h 05 ,达到 ENl062-1 中最低吸水率要求。

2.2 透气性
   透气性也是混凝土用涂料的一个重要指标。在 ISO 7783-2:1999 《色漆和清漆抹灰层和混凝土基面上的外用涂料和涂料系统分类— 2 透气的测定和分类》中有明确的规定。它是用相对静止空气层厚度 Sd 在 0.14 至 1.4 之间,属于中等透气性涂料; Sd 值大于 1.4 属于低透气性涂料。
   如果外墙涂料的透气性不好,混凝土内水汽散发不出,容易导致涂料的鼓泡、开裂和脱落而失去保护功能。国外研究显示混凝土内水汽散发不出, Sd 值过大,会导致钢筋的锈蚀加剧,钢筋锈蚀导致体积增大,结果混凝土就会开裂。
   硅树脂清水混凝土涂料的实测值 Sd 是 0.37m ,属于中高透气性涂料。但在日本的清水混凝土涂料的说明书中没有透气性这项指标,而且其一般都有光涂料,其透气性相对要差。

3 、施工及应用
   该涂料不仅适用于新的混凝土建筑,而且适用于粘土砖和石材类建筑,以及古建筑的维修。目前在欧洲的一些古建筑的维修主要采用该材料。
   对于旧建筑的涂装,则根据具体情况进行分析,确定施工方案。包括:铲除粉化层、防霉杀菌处理、清净、防潮处理、修补平整、再涂底漆、涂面漆。
   对于重要的文物古迹,要尽量保持原有风貌,对于粉化疏松层可进行加固处理,不是简单的铲除清理。然后再进行涂装,使用硅树脂透明涂料可做到修旧如旧,历史的痕迹得到了保留,延长了文物古迹的寿命。

4 、结论
   硅树脂透明涂料经检测证明具有突出的耐久性,优异的防水性和透气性。不仅适用于新的混凝土建筑,保持混凝土的本色,而且适用于粘土砖和石材类建筑,还可用于古建筑的维修,做到修旧如旧。


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