摘 要:介紹了清水混凝土涂料的研制和應(yīng)用過程。硅樹脂清水混凝土涂料集耐久性、憎水性和透氣性于一身,同時保持了混凝土本身的外觀。討論了樹脂的種類、比例及填料對性能的影響。
關(guān)鍵詞:清水混凝土涂料;硅樹脂;耐久性;憎水性;透氣性
中圖分類號: TQ 63017 文獻標識碼:A 文章編號: 0253 - 4312 (2007) 01 - 0062 - 02
0 引 言
清水混凝土作為一種建筑風格在國外已流行好多年,它保持混凝土原有的顏色和紋理,給人以古樸凝重、自然清純的質(zhì)感。目前國內(nèi)一些著名工程也采用了清水混凝土風格,建筑外表穿上了一層透明的外衣———清水混凝土涂料。
清水混凝土涂料實際上是一種透明或半透明涂料,不含如鈦白粉之類的著色顏料,涂于混凝土表面后,不會遮蓋混凝土原來的外觀,保持了混凝土原有的顏色和質(zhì)感,同時具有很好的保護作用,可以防止混凝土變色、長霉、粉化和開裂,其保護壽命長達20年。
清水混凝土涂料因不含耐紫外線好的鈦白顏料,對基料的要求很高,一般選用有機氟或有機硅等耐久性好的樹脂。
本文中采用純硅樹脂作粘結(jié)劑,配制成了具有高耐久性、高透氣性和高憎水性的清水混凝土涂料。
1 實驗部分
完整的清水混凝土體系應(yīng)包括面漆、底漆和修補砂漿,因修補砂漿不屬于涂料范疇,這里僅討論面漆和底漆。
1. 1 透明面漆的研制
1．1．1 基料的選擇
氟碳乳液與硅樹脂乳液涂在玻璃板上, 根據(jù)GB /T16777—1997進行耐紫外線試驗。硅樹脂在強烈紫外線照射后,幾乎不變色。
這是因為硅樹脂是高分子、三維交聯(lián)的化合物,其結(jié)構(gòu)類似于石英。它們都是以硅/氧為骨架,但與石英不同的是,在硅樹脂中,每四個氧原子就有一個被有機基團R取代。因此它可以描述為是一種有機改性的石英結(jié)構(gòu)。另外,所有的硅樹脂均由三官能硅單元組成,使硅樹脂在化學性能上成為介于純粹無機物和純粹有機物之間的中間體系。
硅樹脂由30 至80個硅的T單元組成,相對分子質(zhì)量從2000至5 000,硅樹脂中還含有約2%至4%的乙氧基。這些乙氧基能相互起化學反應(yīng),或與顏、填料上的羥基,或與底材上的羥基起化學反應(yīng),生成硅氧鍵。眾所周知,硅氧鍵能比碳碳鍵能高很多,紫外線的能量不足以使硅氧鍵斷裂。所以硅樹脂具有很好的附著力和耐久性。
完全固化的硅樹脂是三維交聯(lián)的剛性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),不熔不溶,其在長期處于200 ℃的高溫條件下,也不會有任何變化,可耐堿,耐酸雨和太陽光中的紫外線、紅外線。由于其硬度很高,性能較脆,需要與線性丙烯酸乳液合用,以增加其柔韌性。從耐候性角度考慮,一般選用純丙乳液。不同的純丙乳液對耐黃變影響不同,需要通過實驗選擇。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, 根據(jù)GB /T16777—1997進行耐紫外線老化試驗。在照射相同時間后,測量老化前后的色差ΔE,ΔE值越大,表明其耐老化性越差。
1．1．2 硅樹脂與純丙乳液的比例
硅樹脂和純丙乳液按照不同的比例配制成涂料,其比例如表1。表1顯示在相同PVC下, 硅樹脂用量越大, 耐黃變性越好,但到達一定比例后, 抗黃變性能增加有限, 但成本增加較多,所以
從經(jīng)濟角度考慮,選擇硅樹脂與純丙比例為1∶1時較好。
表1 不同樹脂比例透明涂料UV老化前與老化后的色差
1．1．3 填料的選擇
因為是配制透明涂料, 所以填料應(yīng)選用遮蓋力較低的填料, 填料的粒徑不宜過細,同時應(yīng)選用耐候性較好的填料。
1．1．4 參考配方及性能測試
硅樹脂透明面漆的參考配方為:水, 33．3% (質(zhì)量分數(shù),下同) ; HEC纖維素, 014%; SILRES BS16 ( 1∶3) , 0．1%;多聚磷酸鹽NC, 0．1%;分散劑, 0．4%;消泡劑, 0．2%;云母, 12%;滑石粉, 8%; 重鈣, 5%; SILRES BS1306 憎水劑, 1%; SILRESBS43N 硅樹脂乳液, 20%;純丙乳液B, 18%;成膜助劑, 0．5%;消泡劑, 0．2%;防腐劑, 0．2%;增稠劑, 0．4%; SILRES BS16 (1∶3) , 0．2%;合計, 100。
硅樹脂透明涂料檢測結(jié)果如下: 吸水率(w24 - 值) :0．01 kg/m2 ·h015 ;水蒸汽透過率( sd - 值) : 0．37 m; 附著力(灰砂磚) : 3．4 N ·mm - 1 ;耐擦洗性: > 100 00次;人工老化(QUV, 1 000 h) :不粉化,不黃變,不褪色;疏水性:很好;耐水性(96 h) :無異常;涂層耐溫變性(5次循環(huán))無異常。
1. 2 透明底漆
清水混凝土的壽命希望達到20年以上,在此期間不需要維護保養(yǎng), 所以對底漆也提出了很高的要求。要求底漆具有防水性、透氣性、耐久性、加固底材,能增強與面漆的附著力,同時希望該產(chǎn)品是環(huán)保的、使用方便。這里選用了一種水性的膏體狀的小分子硅烷,完全符合了上述要求。
這種水性膏體底漆的主要成份是烷基三乙氧基硅烷。它被噴涂到混凝土表面后,會滲透到混凝土的內(nèi)部,并與濕氣反應(yīng),脫去乙醇,形成三維交聯(lián)的有機硅樹脂網(wǎng)絡(luò),化學錨固在混凝土上,形成一層防水層。防水層的厚度與涂布量底材的密實度有關(guān),防水層的厚度從2 mm到6 mm不等。因為其形態(tài)是膏體,所以其厚涂不流掛,固化后完全吸附到混凝土內(nèi)部,不改變混凝土的外觀,不影響混凝土的透氣性,因為它不堵塞毛細孔,同時其與硅樹脂面漆發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),使之有機地成為一體。
底漆涂布量與滲透深度、氯離子吸收量和吸水率的關(guān)系如表2、表3和表4所示:
從表2可看出,膏體硅烷的用量越大,滲透的深度越深,防護時間越久。
從表4的數(shù)據(jù)可以看出:使用膏體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體硅烷處理的混凝土(空白)的吸水率降低95%以上。表4顯示膏體硅烷涂布量在200～400 g/m2 時,各試樣吸水率值都達到國標JTJ 275—2000海港工程混凝土規(guī)定的不大于0．01 mm /min015的要求。
2 施工與應(yīng)用
該涂料不僅適用于新的混凝土建筑,如房屋、橋梁,而且適用于粘土磚和石材類建筑,以及古建筑的維修。目前在歐洲的一些古建筑的維修主要采用該涂料。
對于新的混凝土建筑,其施工工序主要包括:底材清理清洗,修補平整,涂底漆,涂面漆。
對于舊建筑的涂裝,則根據(jù)具體情況進行分析,確定施工方案。包括:鏟除粉化層,防霉殺菌處理,清凈,防潮處理,修補平整,再涂底漆,涂面漆。
對于重要的文物古跡,要盡量保持原有風貌,對于粉化疏松層可進行加固處理,不是簡單的鏟除清理。然后再進行涂裝,使用硅樹脂透明涂料可做到修舊如舊,歷史的痕跡得到了保留,延長了文物古跡的壽命。
3 結(jié) 語
硅樹脂透明涂料經(jīng)檢測證明具有突出的耐久性,優(yōu)異的防水性和透氣性。不僅適用于新的混凝土建筑,保持混凝土的本色,而且適用于粘土磚和石材類建筑,還可用于古建筑的維修,做到修舊如舊。
