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1、市政高架桥混凝土涂料的调研报告 浙江省建筑科学设计研究院游劲秋 一、市政高架桥混凝土涂料的应用特点 近几年，在北京、天津、上海等城市新建成或经全面大修后的立交桥，很多都采用了涂料做粉刷。过去 呈裸露的混凝土表面如今又披上了一层漂亮的外衣。做这种比较大的投入，并不是单纯为了增加它的美观。 经了解主要是对混凝土实行夕h 保护，以延长建筑物的使用年限。从理论上讲，采用涂料粉刷混凝土能够形 成保护膜，堵塞混凝土结构的孔隙和微细裂缝，有效地防止自然环境对混凝土建筑结构造成的危害。 在建设科技发展尚不太成熟的阶段，人们只注重建设的速度，而往往忽视对构筑物的保护。据有关资料 介绍，仅美国在一年当中因各种结构
2、锈蚀损失就达2 5 0 0 亿美元。在英国由于钢筋锈蚀、混凝土碳化等问 题需要重建或更换的钢筋混凝土结构可占3 6 。我国自建国以来，铁路，公路、水利、桥梁建筑等各个系 统都建造了大量的混凝土构筑物。几十年后的今天结构损害情况大量存在，虽没有确切的统计，但是损失 程度是相当大的。常见的情况是混凝土构筑物投入使用十几年后，就会出现大量破损和裂缝，从而导致钢筋 锈蚀等病害。需要修补，加固、甚至改建，重建。天津在1 9 8 5 年修建了4 0 多公里的中环线公路，沿线十几 座桥梁仅服役十几年即出现了严重的损害。裸露的混凝土部分相继出现了裂缝、崩裂，有些部位甚至露出了 锈蚀的钢筋。不得已在1 9 9
3、9 年投入巨资进行整修。据介绍，维修费用每平方米高达2 0 0 0 元。 目前，世界发达国家对各类钢筋混凝土构筑物都规定有设计使用年限。英国B S 5 4 0 0 规定为1 3 0 年，美 国A A S H T O 规定为8 0 年以上。很多国家对7 0 以上的混凝土构筑物作了外保护，我国对此还未做明确规定。 但从近几年开始对一些重点工程已注意投资对混凝土进行外保护。 混凝土结构为何会出现这种问题呢? 原因在于混凝土是一种非匀质多孔性材料，决定其耐久性的内在因 素主要是混凝土的化学性质及其微观的结构缺陷。一般来讲，硅酸盐具有一定的化学惰性。混凝土缺陷主要 表现在其内部的孔隙和微细裂缝，这种孔隙
4、( 孔径大于2 5 r a m ) 又互相联通。自然空间环境中存在的二氧化 碳、水分、氯离子，酸雨等就可以通过上述孔隙和裂缝进入混凝土结构内部，造成一系列侵蚀，给裸露的混 凝土造成病害出现混凝土碳化反应、结构钢筋锈蚀，碱骨料反应，冻融破坏、腐蚀性化学物质侵蚀。如不 及时针对混凝土病害进行科学有效的维修保护运营中的构筑物轻则会出现外表层支离破碎、钢筋生锈影 响建筑物美观，重则会出现结构强度下降。严重影响人民生活及工业生产安全。 防治混凝土病害的有效措施，除发展高密实性混凝土外，还必须对其外表面进行成膜保护，如同对木制 家具、金属制品外表面进行漆膜保护一样。据国外资料介绍，在混凝土外表面进行涂膜保
5、护后。其使用寿命 是裸露水泥面的一倍。对原混凝土建筑做维修保护后使用寿命可延长2 0 3 0 年。人们可根据建筑物的使 用寿命、工程预算、对保护结果的期望、外观美学要求、施工难易程度、环境要求、安全性要求等进行方案 设计以最大限度地延长混凝土结构围护周期。 市政高架混凝土装饰保护用涂料，北京、上海和天津、杭州以及沪宁高速公路江苏段桥梁、浙江上三线 高速公路隧道采用的是一种水基型、单向可呼吸、高粘结性的有机硅丙烯酸基渗透性外墙涂料，最近上海南 北高架道路采用的是更加先进的水性聚氨酯外墙漆选用这些涂料目的主要是都具有渗透密封、防水、抗酸 碱腐蚀、高耐玷污、高耐候功能。涂刷在混凝土结构表面时，能渗透
6、扩散到其结构内，堵塞混凝土的毛细空 4 9 洞，防止空气重的有害气体、雨水、雾气渗入结构层中，锈蚀钢筋、碳钢等预埋在混凝土中的金属抵御各 类化学物质的侵蚀。同时装饰性鲜明，具备优异的耐候性能、长久的使用寿命和方便的施工性能。 为什么没有选择建筑外墙涂料中使用最多的丙烯酸乳胶漆是因为在丙烯酸乳胶漆中，聚合物以球形颗 粒分散于水中每个颗粒由不同数量的丙烯酸高分子聚合物所组成。它是一个非均相体系当水蒸发后球型 颗粒必须经过一系列物理化学过程，才能形成无数气孔的完整漆膜。乳胶漆在所有P V C 情况下都存有空气空 洞( 气孔) ，甚至乳胶漆清漆也存在气孔，极易造成外界物质的渗入，从而达不到又g 混凝土
7、的保护作用。 所以，根据市政高架桥混凝土涂料的应用特点，从建筑外墙涂料中可以筛选出符合要求的产品。 二、适合市政高架混凝土涂料的种类 高性能涂料是混凝土桥梁装饰保护最理想的材料，所谓高性能涂料必须具备以下性能： 【1 ) 粘结力强：能与桥梁混凝土表面牢固地结合，不会因热胀冷缩和日晒雨淋而发生变化。 ( 2 ) 渗透封闭性好：涂刷在混凝土结构表面时，能渗透扩散到其结构内，堵塞混凝土的毛细孔洞。 ( 3 ) 良好的耐候性：经长期日晒雨淋，不褪色，不粉化不剥落，使用寿命应在8 年以上。 ( 4 ) 良好的耐水性：涂料成膜后，不怕水洗、雨淋，污染后容易清洗。 ( 5 ) 耐酸、耐碱：一是耐大气酸雨侵蚀
8、，二是喇混凝土内部碱性腐蚀。 ( 6 ) 耐玷污性好：作为桥梁装饰面涂料应具备一定的抗污染功能，不容易沾灰尘，即便有少量灰尘， 也应易被雨水冲净。 【7 ) 良好的施工性能：常温施工，无需加热，不含对人体有害有挥发性溶剂，无需复杂的机械设备。 综上所述，再结合各地同类工程的应用实例，有两种外墙涂料复合要求。 【一) 水性聚氨酯外墙漆 由于我国的空气粉尘含量较高，时有酸雨降临，目前常用的丙烯酸类外墙涂料使用后出现了一些问题。 相比之下水性聚氨酯外墙漆的性能相当优越。聚氨酯材料是世界化学材料界公认的可适用于任何污染严重 环境的材料，聚氨酯材料成膜后不易沾灰、污染物不能渗透能有效保护混凝土结构。另外
9、，它还有耐雨 水冲刷和漆膜韧性好的特点能在一定范围内调节弹性。因此，国家建材局编制的2 0 0 0 年新型建材与制 品发展导向目录将水性聚氨酯涂料列为重点发展类产品。最近，上海市南北高架道路进行涂刷时，也采用 了这种新型涂料，为高架道路披上了“新装 水性聚氨酯外墙漆具体的优越性能表现在： 1 绿色环保：单组份水性涂料，无毒无害。 2 、耐玷污性优异：漆膜表面丰满、细腻、滑爽是世界公认的可适用于任何严重污染环境的材料。聚 氨酯表面极性低不易沾灰尘。致密的漆膜表面使得污染物不能渗透，容易清洗。 3 、耐老化性极佳：脂肪族聚氨酯没有对紫外光敏感的基因，涂层的耐紫外光性能大幅提高。使用寿命 远远超过其
10、它涂料不易粉化变色。 4 、优良的韧性：聚氨酯高聚物直间形成非环和环型氢键交联，使漆膜具有高度的机械耐磨性和韧性， 经得起长期雨水冲刷并能克服基层表面裂纹。按实际需要漆膜弹性可作调节。 5 、附着力强：聚氨酯的聚合物粒子的粒径细小均匀，乳液粒子远远小于丙烯酸类乳液粒子，渗透封闭 性好。除了物理交联还有很强的化学交联过程。粘结性能广泛。 6 、耐化学性：聚氨酯材料不同于传统的丙烯酸材料具有优异的耐酸性和其它化学物质，能抵抗酸雨 和有害气体侵蚀。 5 0 7 ，施工性好：遮盖力强，涂布率高，流平性佳。漆膜色泽均匀，施工效率高。 8 ，防霉抗藻：聚氨酯材料的高度交联，其独特的致密性和憎水性，能自然防
11、霉抗藻，无需添加防霉剂。 ( 二) 有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料。 有机硅材料是一种典型的半无机高分子，有机硅树脂的骨架是与石英和玻璃相同的硅氧烷键( s i 一0 一s i ) 构成的一种无机聚合物正是这种无机高分子结构特点使它材料不能同时具备的一系列优良性能。由于以硅 氧烷键( s i 一0 一s i ) 为骨架，因此热分解温度高，通常在2 5 0 以下都稳定。由于难以产生由紫外线引起的 游离基反应，也不宜产生氧化反应因此耐候性极佳与硅酸盐材料同寿命。由于分子中甲基的排列使其具 有憎水性，因此其材料的吸水性小。在国外有机硅材料本身就是作为混凝土的保护材料。 采用有机硅捌脂改性能够弥补丙烯酸
12、树脂性能的不足。 首先，解决了丙烯酸外墙涂料涂层抗污染能力不足这个首要问题，目前的许多户外涂料工程往往在短 短一、二年后便被污染，影响了建( 构) 筑的美观。有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料，涂层界面如同荷叶表 面，脏水在界面瞬间滚落很难滞留即使灰尘堆积也容易清洗，不易形成永久性污染。 其次。由于有机硅树脂具有极佳的耐酸性，有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料表面具有耐酸雨性能够保 护混凝土结构。因为杭州是我国酸雨危害最严重的8 个城市之一，据市环保局统计，1 9 9 8 年杭州市区的酸 雨率为7 2 4 8 ，降雨的平均p h 值为4 5 2 ，属硫酸型重酸雨区，因酸雨造成的损失占全市生产总值的3 -
13、4 。 第三，有机硅树脂的表面张力极低能够渗透入混凝土内部，抵御各类化学物质的侵蚀。 第四有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料大幅度地提高了水性涂料的耐水性。 第五有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料具有极好的抗粘附防招贴性能大多数水性粘结剂粘贴的招贴纸 极易剥离，不留痕迹。对于墨汁的涂写，就像涂写于蜡的表面既有强烈的心力抑制作用，也极易清除。从 技术措施上消除了乱贴乱写“城市牛皮癣”的人为破坏问题。特别适合需要长期保洁管理的使用特点。 三，产品真伪的鉴别方法 由于目前国内涂料产品鱼龙混杂，有很多是以丙烯酸外墙涂料假冒有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料充斥 市场也有不少仅含极少量的有机硅树脂成分的丙烯酸外墙涂料完全
14、达不到对丙烯酸改性的作用。用水性 聚氨酯外墙漆作为新产品，很多用户还不了解，所以，鉴别真伪成为关键。 水性聚氨酯外墙漆鉴别方法： 由于水性聚氨酯外墙漆的漆膜特别致密。表面使得污染物不能渗透，容易清洗。所以在水性聚氨酯外墙 漆和丙烯酸外墙涂料样板表面涂上墨汁，停留5 分钟后用水冲洗，效果完全不同。 有机硅树脂改性丙烯酸外墙涂料鉴别方法： 高级硅丙漆产品在国外有专门的技术要求。从施工好的该涂料实际情况来看，憎水性能极佳。德国指标 要求外墙面吸水性K ( k g m 2 h O 5 ) 0 5 ，而高级硅丙漆K 为0 0 4 。也就是说，高级硅丙漆的涂层表面体 现为有机硅树脂的性能，而非丙烯酸树脂的
15、，所以在该涂料样板表面倒上水后，涂层表面表现为极佳的憎水 效果，否则就不是高级硅丙漆，至少是用有机硅含量比较低的乳液生产的完全达不到又寸丙烯酸改性的作用。 但同时，也要防止涂层表面极佳的憎水效果是普通的丙烯酸外墙涂料中掺加低熔点蜡乳液造成的，所以 产品样板必须经受1 2 0 1 Z 烘箱5 小时后再观察其憎水效果的试验，由于有机硅树脂热分解温度高，通常在2 5 0 以下都稳定。而低熔点蜡乳液5 01 3 以上就开始挥发，根本无法经受上述试验，憎水效果完全丧失。 另一方面，要防止涂层表面极佳的憎水效果是在普通的丙烯酸外墙涂料上外罩有机硅材料。因为外罩有 机硅材料是不能渗入到混凝土内起到保护作用所以，产品样板必须现场监督制样，防止以假乱真。 5 1
