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混凝土用涂料

放大字体  缩小字体 发布日期:2007-11-08  来源:《上海涂料》第45卷第6期207年6月  作者:沈国良
核心提示:混凝土用涂料

  混凝土具有很多优点:造价低、抗压强度高、安装方便、成型容易等等,因此,混凝土是建筑行业常用的材料。但混凝土也有不可克服的缺点:容易开裂、耐化学性能差、难以抵挡液体和气体的侵人等等。

  工业上使用的混凝土结构通常都需要涂装,其目的主要是为了保证混凝土的性能免受环境条件的破坏。由于混凝土本身特有的性质和特点,应用于混凝土涂装的涂料与钢结构件保护使用的涂料差别很大。

1了解混凝土的特性。确保涂装质量

  混凝土的 一些化学特性和物理特性会给涂装工作带来麻烦,应该引起管理人员、设计人员和施工人员的重视。

1.1l碱性

  混凝土呈碱性,新制混凝土构件的pH值可高达13。因此,用于混凝土涂装的涂料必须具有良好的耐碱性能‘含干性油的涂料绝对不能用于混凝土涂装,因为这种涂料接触到碱性的混凝土很快就会变质。

1.2 孔隙率高

  孔隙率高是混凝土固有的,也是无法克服的特性,由此带来的问题是,水能十分容易地渗人混凝土并进而带着碱性物质或其它可溶性盐类流动,使涂层受到破坏。因此,混凝土涂装前,其表面上的污染物必须清理干净。

1.3表面状态不佳

  混凝土原始表面很粗糙,要想做到涂层不留任何缺陷(漏涂)很难。而另一方面,混凝土表面过于光滑也不是好事,粗糙度偏低会使底层涂料的附着力降低。表1列出了几种常见的混凝土表面状态。

原则上,涂层越厚,混凝土的表面粗糙度就应该越大。

2混凝土涂装的目的

  装饰:对于大多数室外的和室内的混凝土表面,给人一种愉悦的色彩或外表十分重要。在公共场合使用的混凝土建筑,其外表质量更是受到人们高度的重视。选择合适的涂料可以使混凝土一改凝重的外表,获得所需的色彩、光泽和纹理效果,使置身其中的人们获得一个舒适的视觉环境。另外,经涂装的混凝土表面也更容易清洁。

  提高混凝土的抗渗透能力:混凝土表面都无法抵抗水汽的渗透,只是在程度上有所差异而已。长期遭受水汽侵蚀的混凝土会长霉,出现钢筋锈蚀等现象,混凝土的性能必然会因此而下降。涂层可以有效地控制水汽对混凝土的渗透以及在其中的扩散。混凝土中的水汽挥发程度可以用氯化钙测试法测定,相关的标准是AsTMF1869。

  防止混凝土受损:周围的许多因素会使混凝土很容易受到损坏,涂层就像一层盔甲,可以对混凝土提供很好的保护。防尘 : 暴 露的混凝土会逐渐变质,生成粉尘。涂层可以很有效地防止粉尘的产生。

  利于清洁:在医院和核电站的一些房间以及电子产品制造车间等地方,常会用到一些高灵敏度的仪器或设备。在食品制造车间和肉类加工车间,地面的清洁度对于保证产品的质量十分重要。这对建筑物表面的清洁工作提出了很高的要求,除了容易清洁以外,还要求具有耐洗、耐擦、耐洗涤剂、抗污等能力。因此,混凝土构筑物表面的涂装是必须的。

  改善照明:带有反光性能的环氧类和聚氨醋类涂料已经在许多飞机库和其他一些建筑物的地面上得到了应用,使现有的照明设施得到更为充分的应用。这些涂层必须具有耐燃油、耐液压油和耐润滑油的能力。为了提高涂层表面的防滑性能,涂层的表面上需要撒上一些氧化铝颗粒。

  耐化学要求:许多化学物质都会对混凝土造成破坏,选择正确的涂层能有效地保护好混凝土结构。

  电性能要求:在中央控制室、军火生产车间、芯片制造车间和溶剂仓库等地方,会有易燃易爆的气体或粉尘生成,稍有不慎,就会造成难以预料的后果。在地坪涂料中加人一些导电性填充物(如导电炭黑)可以改善涂层的导电性能,以防止静电积聚。

  警示和标志:在混凝土地面、人行道、墙面以及其他一些混凝土表面上用不同色彩的涂料制成的标志是十分醒目的信息或警示,这对交通管理以及防止危险物品或有毒物品对生命财产造成危害十分重要。

3对混凝土用涂料的要求

  混凝土与金属差别很大,用于混凝土的涂料必须按专门配方生产,使其具有专门的化学特性和物理特性。

其中主要要求有:

  良好的附着力:与混凝土直接接触的涂料必须具有良好的附着力,这是后道涂层充分发挥其性能的基础。因此,这种涂料必须具有良好的润湿和流平特性。当然,良好的附着力也离不开混凝土表面足够的粗糙度。

  施工方便 :用于混凝土的涂料必须具有良好的施工特性。涂料使用说明书中建议的施工方法和操作步骤要仔细阅读,不要轻易使用说明书中没有介绍的方法和步骤。

  良好的耐碱性能:混凝土表面的碱性很高,因此,涂料必须具有很强的耐碱性能。醇酸涂料和干性油涂料遇碱就会皂化,绝不能用于混凝土表面的涂装。

  良好的抗水能力:混凝土表面上的涂层要有良好的防水汽渗透的能力,否则,涂层的品质就会下降,混凝土内的钢筋就会很快腐蚀。但有些时候,还需要用到“会透气的”涂料,即使潮湿的混凝土表面涂上这种涂料,混凝土中的水汽也会透过涂层挥发出来。从混凝土中挥发的水汽容易使封闭性涂层发生起泡和分层。足够 的 强 度和韧性:强度好、硬度高的涂层与混凝土结合牢固,而且耐化学性能优良,但缺点是比较脆,容易开裂。韧性好的涂层抗冲击能力强,经得起混凝土膨胀或收缩造成的不利影响,但其缺点也是很明显的:硬度不高、不耐磨、耐化学性和耐水性差,结合力低。要根据使用要求和场合兼顾涂层的强度和韧性。

  合适的热胀系数:要是涂层和混凝土的热胀系数相差过大,涂层中就必然会因此而出现应力,其结果是,涂层脱落或开裂。同样的原因,不同涂料形成的相邻涂层也要考虑到二者间的热胀系数。

  良好的耐化学性能:工业用途的混凝土涂层要经得起所接触物质造成的不利影响。这些物质的浓度和温度也是涂料选择要考虑的因素。

  耐候性好 :户外混凝土表面的涂层应该具有良好的耐候性,这既是保证涂层质量的需要,也是为了防止褪色。太阳光中的紫外线会使有些种类涂料的性能受到破坏。

  良好的机械性能:涂层要经得起撞击、磨擦和车辆的碾压。

4薄涂层和厚涂层的定义

  当前 ,在 混凝土涂装行业中,尚未有薄涂层和厚涂层明确的定义。但为了讨论方便,在西方国家通常把符合以下特点的涂层称为薄涂层:

  干膜厚度不大于50林m,且未做增强处理的涂层(涂层中可以加人一些填充料)。

  使用常用施工设备喷涂的涂层,这些设备相当于用于干膜厚度不大于50林m的钢结构涂装的施工设备。

  在非 严 酷环境中使用的涂层。与薄 涂 层 对应,干膜厚度大于50林m或者在严酷环境中使用的涂层就称为厚涂层。显然 ,上 述关于薄涂层和厚涂层的定义并不恰当,但在讨论用于严酷环境中的厚涂层时还是有帮助的。

4.1薄涂层

  薄涂层虽然在很多性能方面不及厚涂层,但在非严酷环境中还能满足人们的使用要求,再加上投资费用比厚涂层要少许多,因此,在混凝土工业中还是被广泛的采用。

  薄涂层系统通常不超过2道。薄涂层的附着力强,漏涂少,能够满足一些特殊的使用要求,比如,防滑和良好的导电性能等。

4.1.1几种常用的涂料

  乳胶 类 涂 料「wate:emulsion(late、)CoatingS」:

  混凝土表面使用乳胶类涂料是为了获得良好的表面装饰效果或醒目的人行道标志图案。聚丙烯酸醋涂料的耐候性和柔韧性出众。涂料使用聚丙烯酸醋树脂作为基料可以提高抗水渗透能力。

  聚丙烯酸醋涂层内部结构有些致密,有些疏松,但大部分都质地坚实,即使混凝土表面存在细小的裂缝,也能确保在风雨交加中不发生渗水现象。内部结构不够致密的涂层容易变脏、发霉。聚丙烯酸醋弹性涂层能够有效地封闭混凝土中的裂纹,提高混凝土的防水能力。聚丙烯酸醋涂料用作底漆可以确保整个涂层良好的附着力。

  双组 分 环 氧涂料:双组分环氧涂料是通过化学反应而固化的涂料,其固体成分可高达60%一10%。双组分环氧涂层可以使混凝土具有良好的防水能力和耐化学能力。在化工企业和核电站,这种涂层使混凝土的清洁工作更加容易。胺固化环氧涂料的耐化学性能要优于聚酞胺环氧,但前者的耐水性却不及后者。双组分环氧涂料用于室外混凝土表面时,通常都要用脂肪族聚氨醋涂料作面漆。焦油 环 氧 :混凝土废水槽内壁以及相类似的混凝土表面使用焦油环氧涂层保护效果很好。城市污水管网中存在能产生二氧化硫的细菌,pH值又很低(可能跌至pH3一4以下),不能用焦油环氧作保护层。紫外线会使焦油环氧涂层粉化,发脆,失去附着力,故其不能用于室外的混凝土表面。

  氯化橡胶和乙烯涂料:用氯化橡胶和乙烯涂料来保护混凝土表面已有很多年的历史。由于这些涂料的有机挥发物含量过高,目前已没有多大的用途。室外游泳池是个例外,因为,其它涂料不具备这两类涂料的一些性能,不能满足室外游泳池的特殊要求。

  双组分丙烯酸醋涂料:双组分丙烯酸醋涂料是一种10%固体分的涂料,通过交联反应实现固化。改变配方,可以获得良好的耐水汽、耐化学品和抗紫外线等性能。

  双组分聚氨醋和水汽固化聚氨醋涂料:这两类涂料具有许多优异的性能,既可以生成硬度很高的涂层,也可以生成较软的、具有一定弹性的涂层,有些性能相当于环氧涂料。它们的一个共同缺点就是价格比较高。

  硅氧烷涂料:硅氧烷涂层具有很好的保色性能,而且硬度高,耐水汽性能极佳。

4.2厚涂层

  厚涂 层 大 部分用作工业性地坪涂层,这种涂层不但要经得起化学性破坏,还要具有极强的抗外力破坏的能力。作为地坪涂层时,必须经得起重型车辆的碾压,承受得起重型物件的重压。涂层 起 皱 :厚涂层在溶剂挥发或交联反应过程中都会出现不同程度的起皱现象,大致在1%一10%之间,视配方的不同而异。一些化学反应也会使涂层起皱。涂层起皱说明涂层内出现了内应力,这会导致涂层附着力下降或开裂。选用正确的树脂、填充料或强化材料可以在一定程度上控制起皱现象的发生,另外,通过多道涂层叠加达到规定的厚度要求也是控制起皱现象的好办法。

4.2.1填充料

  填充 料 在 涂料中的主要作用是提高涂层的强度,或是为了使涂层具有特殊的物理性能。石英砂是用得最为普遍的填充料,这不但是因为石英砂价格低、化学稳定性好,而且它还具有其它一些材料不能比拟的优点。石英砂的化学成分不尽相同,粒度选择余地比较大,还有不同的颗粒形状。石英砂在一些涂料中的比例可高达80%。价格比较高的填充料是碳,这在有特殊性能需求(比如导电要求)的涂层中才会使用。对于一些有特殊性能要求的涂层,还可以挑选其它一些材料来充当填充料,比方说,氧化铝填充料可以用来提高涂层的抗冲击性能。在涂料中加入碳纤维或碳纤维网不但可以使涂层具有导电性能,还可以使涂层获得更好的耐化学特性,涂层的厚度也可以提高,从而有效提升涂层的保护能力。

4.2.2强化材料

  玻璃 纤 维 是最为普遍的混凝土强化材料,大多以手工方式将一层或多层玻璃纤维织物置人混凝土内。玻璃纤维在混凝土中的比例可高达50%(质量比)。另外,增加混凝土中树脂的含量也可以提高混凝土的耐化学性能。

4.2.3几种常用的厚涂层涂料

  环氧 涂 料 :双组分环氧涂料由环氧树脂和固化剂(也叫催化剂)组成,环氧厚涂层强度高、耐用、耐磨、耐化学性能极佳,只是在酸度较高的场合不宜使用。其明显的缺点是韧性和抗紫外线能力低下。较新推出的环氧涂料,可以使用一种活性稀释剂来降低粘度,使施工更加方便。

  不饱 和 聚 酷涂料:不饱和聚酷涂层具有强度高、耐化学性能好等优点,要是在不饱和聚醋涂层中加人玻璃纤维等稳定性高的材料,其强度会进一步提高。聚酷涂层的延伸率小,要是涂层起皱,很容易出现应力开裂。聚醋树脂是由饱和酸和不饱和酸与多经基化合物通过缩合反应生成的,常用的稀释剂是苯乙烯。

  乙烯 醋 涂 料:乙烯醋涂层的性能与不饱和聚醋涂层相似,温度变化会使涂层更容易发生应力开裂。聚氨 醋 和 聚脉涂层:聚氨醋和聚脉都是双组分涂料,其中的固化剂是异氰酸盐。不同配方聚氨醋和聚脉涂料生成的涂层在性能上差别很大,这种涂层的延伸率可大于10%,是一种弹性相当好的涂层,既可以遮盖混凝土中的裂纹,也不会因混凝土伸缩而出现裂缝。这类涂层的一个很大缺点是耐化学性能差,另外,有些聚氨醋和聚脉涂层耐紫外线能力低下。

  聚硫 橡 胶 涂层:聚硫橡胶的延伸性能和抗紫外线能力都相当强,但耐化学品性能不及聚氨醋涂层和聚脉涂层。

5 结语

  为了能正确选择涂层并符合有关规定或法规,在选用涂料时我们必须了解一些混凝土的特性及其结构设计,掌握混凝土结构所处环境的特点。主要有以下几个方面的内容:

  (1) 混 凝 土的特性及其表面状态;

  (2) 混凝 土结构的设计和技术参数(大小、厚度、形状和接点位置等);

  (3 )湿 度 ;

  (4 ) 环境 温度和化学污染物;

  (5 ) 持续 暴露的时间;

  (6 )设 计 寿命和可靠性要求;

  (7 ) 交通 和其它外界条件等。

 
 
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