專利名稱：一種用于鐵路客運專線混凝土基材表面處理的材料體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由底漆、封孔膩子和修補膩子組成的鐵路客運專線聚脲防護層施工前混凝土基材表面處理的材料體系。
背景技術(shù)：
鐵路客運專線建設(shè)是我國社會經(jīng)濟發(fā)展重點工作之一。"十一五"期間，我國將建成約7000km的鐵路客運專線。國務(wù)院常務(wù)會議通過的《綜合交通網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃》指出，到2020年我國鐵路網(wǎng)總里程將達到120000km以上，其中客運專線15000km以上。在客運專線中混凝土橋梁占線路總長50%以上，其服役壽命一般要求在100年以上，而橋面防水層是提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的重要手段。與傳統(tǒng)鐵路不同，鐵路客運專線采用無碴軌道，要求防水層不僅具有防滲、抗裂的基本性能，還要能經(jīng)受高速、重載、交變沖擊等火車高速行駛帶來的沖擊。
聚脲防水材料是以噴涂聚脲彈性體技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的，是一種全新的混凝土防水材料，施工后能夠形成整體致密、連續(xù)無接縫的高強度、高彈性涂層，同時還具有優(yōu)異的耐磨性、抗沖性、抗開裂、耐紫外以及耐高低溫性能，能滿足鐵路客運專線的特殊要求。此外，噴涂聚脲技術(shù)對表面凹凸、拐角等不規(guī)則斷面有很好的適應(yīng)性，是不規(guī)則斷面較多的無碴軌道防水處理的最佳選擇。
《京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件》(科技基(2009) 54號)規(guī)定，聚脲涂層噴涂前要對鐵路客運專線混凝土橋面進行拋丸處理，清理掉混凝土表面的浮漿、粉塵、油污、雜物等，并制造一定的粗糙面；再根據(jù)環(huán)境條件和基材情況合適選用配套底漆，起到與聚脲層連接的作用。然而從鐵路客運專線現(xiàn)場可以看到，經(jīng)過打磨和拋丸處理后，混凝土表面仍存在大量大小不一的孔洞和局部不平整等缺陷。底漆夠封閉混凝土基材的針眼、微裂紋和氣泡等缺陷，并滲透到混凝土基材中改善涂層附著性，但是，對于較大孔洞以及噴涂后殘聯(lián)孔洞等缺陷不能完全封閉。這樣在聚脲噴涂時在孔洞部位放熱、鼓泡，產(chǎn)生大量針孔缺陷，無法形成連續(xù)完整涂層，影響整體防護效果。因此，橋梁混凝土表面進行處理時，必須采用由底漆和配套膩子組成的合適的材料體系，才能使混凝土基材表面平整光滑且表面涂層易于附著，滿足聚脲層噴涂施工的要求。
鐵路客運專線混凝土基材表面處理材料已成為保障鐵路客運專線聚脲防水工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)因素之一。目前現(xiàn)有的環(huán)氧類、聚氨酯類等底漆和膩子，不僅難以有效封閉混凝土表面孔洞缺陷，而且存在冬季低溫固化困難、夏季固化過快、材料脆性大、易發(fā)泡以及材料配套性差等問題，不適合鐵路客運專線聚脲防護前的混凝土基材表面處理。因此，采用何種材料體系才能有效地處理鐵路客運專線混凝土基材表面仍是一個技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種單組份、施工方便、固化速度快、對混凝土附著性強、對環(huán)境條件要求低的、特別適合潮濕底材施工的鐵路客運專線混凝土基材表面處理的材料體系。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種用于鐵路客運專線混凝土基材表面處理的材料體系，其特征在于包括底漆、封孔膩子和修補膩子。
所述底漆是由異氰酸酯和羥基化合物反應(yīng)生成的預(yù)聚物(即底漆樹脂)，再加入有機溶劑稀釋而成；所述底漆樹脂的異氰酸酯與羥基化合物摩爾比是1.05:1 10:1，最好為1丄1 3:1;
底漆樹脂與有機溶劑質(zhì)量比是o.i: 99.9 99.9 : o.i,最好為i: io io : l;
所述封孔膩子是由底漆樹脂和無機材料混合而成，底漆樹脂和無機材料質(zhì)量比是o.i :
99.9 99.9 :0.1，最好為l : 1 1 : 6;
所述修補膩子是由底漆樹脂和無機材料混合而成，底漆樹脂與無機材料的質(zhì)量比是o.i:99.9 99.9 : o.i，最好為i :卜i : io。
所述異氰酸酯基是包含異氰酸酯原子團(一NCO)化合物，具有雙或多官能團，最好是二異氰酸酯或三異氰酸酯，可以是芳香族或脂肪族的。所述異氰酸酯具有代表性的例子包括下列中的一種或幾種，但并不局限于這些。芳香族的包括甲苯二異氰酸酯(TDI)、 二苯甲烷-4,4'-二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、液化型二苯甲烷二異氰酸酯(LMDI)等；脂肪族的包括六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、苯二亞甲基異氰酸酯(XDI)、環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯(H6XDI)等。
所述低分子量羥基化合物的結(jié)構(gòu)式是X(OH)n,其中X代表對異氰酸酯基惰性的有機基團；所述羥基化合物的羥基官能度為2 4，羥基當(dāng)量在500 3000之間。具體實施例中，X代表烴類基團，n的數(shù)值是從2到4。所述低分子量羥基化合物具有代表性的例子包括下列中的一種或幾種，但并不局限于這些乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、己二醇、三甘醇、丙烯二醇、三羥甲基丙烷、1,6-二羥基己烷，聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氫呋喃醚二醇、蓖麻油及天津石化生產(chǎn)的TMN-350、 TMN-450、 TMN-3050、 TMN-500、TMN-700等。
所述無機材料主要有下列中的一種或幾種，但并不局限于這些石膏粉、石灰粉、碳酸
4鈣粉、滑石粉、高嶺土、硅灰石粉、凹凸棒粘土、云母粉、硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、白水泥、粉煤灰、石英粉等。
所述有機溶劑主要有下列中的一種或幾種，但并不局限于這些甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、乙醚、苯、四氯化碳、苯乙烯、三氯乙烯、丁醚、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、環(huán)己烷、鄰二氯苯、1， 2-二氯乙垸、1， l-二氯乙浣、乙烯乙二醇醚、乙二醇丁醚、三乙醇胺、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯等。
本發(fā)明提供的鐵路客運專線混凝土基材表面處理材料體系中的底漆主要用于固結(jié)混凝土孔隙中的粉塵、改善混凝土與封孔膩子間的附著性；封孔膩子的主要作用是封閉混凝土表面的種類孔洞，并改善混凝土基材表面的平整度，相同的底漆樹脂使其與底漆間具有優(yōu)異的粘結(jié)性能；修補膩子則用于聚脲噴涂一道后局部缺陷的修補。由底漆、封孔膩子和修補膩子構(gòu)成的材料體系具有對環(huán)境條件要求低，特別適合在潮濕底材施工，施工后不怕雨水的影響；固化快，且固化速度不受溫度和濕度等因素的影響；單組份配方，施工方便，對施工人員的操作依賴性低等優(yōu)點，達到聚脲層噴涂施工的要求，且聚脲涂層對混凝土基材具有優(yōu)良的附著性。
具體實施例方式
下面通過具體實施例來詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅局限于以下實施例中。實施例1:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由1. 1摩爾MDI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與150份丙酮均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由2摩爾MDI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與200份石灰粉均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由1. 7摩爾MDI與1摩爾聚乙二醇醚反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與360份石灰粉均勻混合得到。
實施例2:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由1.1摩爾MDI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與150份丙酮均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由2. 5摩爾MDI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與200份石灰粉均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由3.3摩爾MDI與1摩爾聚乙二醇醚反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與360份石灰粉均勻混合得到。
實施例3:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由1. 1摩爾MDI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與150份丙酮均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由2. 5摩爾MDI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與250份石英粉均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由3.3摩爾MDI與1摩爾聚乙二醇醚反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與420份石灰粉均勻混合得到。
實施例4:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由4摩爾PAPI與1摩爾聚乙二醇醚反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與IOO份二甲苯均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由4摩爾PAPI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)生成的底漆樹脂100份,與100份石膏和100份硅酸鹽水泥均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由4摩爾MDI-50與1摩爾TMN-350反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與200份粉煤灰均勻混合得到。
實施例5:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由4摩爾PAPI與1摩爾聚乙二醇醚反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與300份二甲苯均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由5. 3摩爾PAPI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與100份石膏和100份硅酸鹽水泥均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由6摩爾MDI-50與1摩爾TMN-350反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與200份粉煤灰均勻混合得到。
實施例6:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由4摩爾PAPI與1
摩爾聚乙二醇醚反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與300份二甲苯均勻混合而成；(b)再采用封
孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由5. 3摩爾PAPI與1摩爾TMN-3050反應(yīng)生成的
底漆樹脂100份，與220份硫鋁酸鹽水泥均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補
6膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由6摩爾MDI-50與1摩爾TMN-350反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與300份硫鋁酸鹽水泥均勻混合得到。
實施例7:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由2摩爾MDI-50和2摩爾MDI-100的混合物與1摩爾聚四氫呋喃醚二醇反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與350份乙二醇丁醚均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由2摩爾MDI-50和2摩爾MDI-100的混合物與1摩爾聚四氫呋喃醚二醇反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與250份滑石粉均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由2摩爾IPDI與1摩爾聚四氫呋喃醚二醇反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與200份石灰均勻混合得到。
實施例8:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由2摩爾MDI-50和2摩爾MDI-100的混合物與1摩爾聚四氫呋喃醚二醇反應(yīng)制得的底漆樹脂100份，與350份乙二醇丁醚均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子由3摩爾MDI-50和2摩爾MDI-100的混合物與1. 5摩爾聚四氫呋喃醚二醇反應(yīng)生成的底漆樹脂100份,與250份滑石粉均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由2. 6摩爾IPDI與1. 5摩爾聚四氫呋喃醚二醇反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與340份石灰均勻混合得到。
實施例9:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由2摩爾H6XDI與1摩爾蓖麻油反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與540份醋酸丁酯均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子2摩爾H6XDI與1摩爾蓖麻油反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與250份白水泥均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚脲表面的針眼，該膩子由2摩爾HJDI與1摩爾蓖麻油反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再與240份白水泥均勻混合得到。
實施例10:
(a)首先在經(jīng)過打磨、拋丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，該底漆由2摩爾H6XDI與1摩爾蓖麻油反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，與540份醋酸丁酯均勻混合而成；(b)再采用封孔膩子封閉基材表面的孔洞等缺陷，該膩子6. 2摩爾H6XDI與1. 4摩爾蓖麻油反應(yīng)生成的底漆 樹脂100份，與260份白水泥均勻混合得到；(c)噴涂完第一道聚脲后，再用修補膩子填補聚 脲表面的針眼，該膩子由7.5摩爾HJDI與2.3摩爾蓖麻油反應(yīng)生成的底漆樹脂100份，再 與520份白水泥均勻混合得到。
使用傳統(tǒng)的環(huán)氧底漆，其固化時間長，24小時后才能進行聚脲噴涂；而使用本發(fā)明的底 漆，其固化時間短，2小時后就能進行聚脲噴涂，且與混凝土基材有很好的附著性，附著力 達到6MPa以上，遠遠超過標準2. 5MPa。使用傳統(tǒng)的環(huán)氧膩子，受環(huán)境影響大，在夏季10分 鐘就固化，在冬季黏度大且很難固化，且脆性大，不能有效地封閉混凝土表面的孔洞缺陷； 而使用本發(fā)明的膩子，不受四季溫濕度變化的影響，固化時間為40分鐘，既能很好地修補混 凝土，又能縮短工期。
權(quán)利要求
1、一種鐵路客運專線混凝土基材表面處理的材料體系，其特征在于包括底漆、封孔膩子和修補膩子；所述底漆是由異氰酸酯和羥基化合物反應(yīng)生成的預(yù)聚物，即底漆樹脂，再加入有機溶劑稀釋而成；所述底漆樹脂的異氰酸酯與羥基化合物摩爾比是1.05∶1～10∶1；底漆樹脂與有機溶劑質(zhì)量比是0.1∶99.9～99.9∶0.1；所述封孔膩子是由底漆樹脂和無機材料混合而成，底漆樹脂和無機材料質(zhì)量比是0.1∶99.9～99.9∶0.1；所述修補膩子是由底漆樹脂和無機材料混合而成，底漆樹脂與無機材料的質(zhì)量比是0.1∶99.9～99.9∶0.1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的材料體系，其特征在于所述底漆樹脂的異氰酸酯與羥基化合物 摩爾比為U:1 3:1;底漆樹脂與有機溶劑質(zhì)量比為l : 10 10: 1;所述封孔膩子中底漆樹脂和無機材料質(zhì)量比為i : 1 1 : 6;所述修補膩子中底漆樹脂與無機材料的質(zhì)量比為i : i i :10。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的材料體系，其特征在于所述異氰酸酯是下列多異氰酸酯的一種或多種甲苯二異氰酸酯(TDI)、 二苯甲垸-4，4' -二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多 異氰酸酯(PAPI)、液化型二苯甲垸二異氰酸酯(LMDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異 佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、苯二亞甲基異氰酸酯(XDI)、環(huán)己垸二亞甲基二異氰酸酯(H6XDI)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的材料體系，其特征在于所述羥基化合物為乙二醇、丙二醇、 丁二醇、二乙二醇、已二醇、三甘醇、丙烯二醇、三羥甲基丙烷、1,6-二羥基己垸，聚乙二醇 醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氫呋喃醚二醇、蓖麻油中的一種或多種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的材料體系，其特征在于所述羥基化合物的羥基官能度為2 4， 羥基當(dāng)量在500 3000之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的材料體系，其特征在于所述有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、 乙酸、乙醚、苯、四氯化碳、苯乙烯、三氯乙烯、丁醚、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、環(huán)己烷、 鄰二氯苯、1， 2-二氯乙垸、1,1-二氯乙烷、乙烯乙二醇醚、乙二醇丁醚、三乙醇胺、丙二醇 甲醚醋酸酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲 酯中的一種或多種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的材料體系，其特征在于所述無機材料為石膏粉、石灰粉、碳酸鈣粉、滑石粉、高嶺土、硅灰石粉、凹凸棒粘土、云母粉、硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫 鋁酸鹽水泥、白水泥、粉煤灰、石英粉中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鐵路客運專線混凝土基材表面處理的材料體系，包括底漆、封孔膩子和修補膩子；底漆是由多異氰酸酯和羥基化合物生成的預(yù)聚物(即底漆樹脂)，再用有機溶劑稀釋而成；配套膩子(包括封孔膩子和修補膩子)由底漆樹脂和無機材料組成。該材料體系固化較快，且固化速度不受溫度和濕度等因素的影響，能很好地修補混凝土基材的各類缺陷，并有效提高聚脲對混凝土的附著性；該材料對環(huán)境條件要求低，特別適合在潮濕底材施工，施工后不怕雨水的影響。
文檔編號C09D175/04GK101629046SQ20091001739
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者平 呂, 李志高, 黃微波 申請人:青島理工大學(xué)