一种用于铁路客运专线混凝土基材表面处理的材料体系 【技术领域】
本发明涉及一种由底漆、封孔腻子和修补腻子组成的铁路客运专线聚脲防护层施工前混凝土基材表面处理的材料体系。
背景技术
铁路客运专线建设是我国社会经济发展重点工作之一。“十一五”期间，我国将建成约7000km的铁路客运专线。国务院常务会议通过的《综合交通网中长期发展规划》指出，到2020年我国铁路网总里程将达到120000km以上，其中客运专线15000km以上。在客运专线中混凝土桥梁占线路总长50％以上，其服役寿命一般要求在100年以上，而桥面防水层是提高桥梁结构耐久性的重要手段。与传统铁路不同，铁路客运专线采用无碴轨道，要求防水层不仅具有防渗、抗裂的基本性能，还要能经受高速、重载、交变冲击等火车高速行驶带来的冲击。
聚脲防水材料是以喷涂聚脲弹性体技术为基础开发的，是一种全新的混凝土防水材料，施工后能够形成整体致密、连续无接缝的高强度、高弹性涂层，同时还具有优异的耐磨性、抗冲性、抗开裂、耐紫外以及耐高低温性能，能满足铁路客运专线的特殊要求。此外，喷涂聚脲技术对表面凹凸、拐角等不规则断面有很好的适应性，是不规则断面较多的无碴轨道防水处理的最佳选择。
《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》(科技基(2009)54号)规定，聚脲涂层喷涂前要对铁路客运专线混凝土桥面进行抛丸处理，清理掉混凝土表面的浮浆、粉尘、油污、杂物等，并制造一定的粗糙面；再根据环境条件和基材情况合适选用配套底漆，起到与聚脲层连接的作用。然而从铁路客运专线现场可以看到，经过打磨和抛丸处理后，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。底漆够封闭混凝土基材的针眼、微裂纹和气泡等缺陷，并渗透到混凝土基材中改善涂层附着性，但是，对于较大孔洞以及喷涂后残联孔洞等缺陷不能完全封闭。这样在聚脲喷涂时在孔洞部位放热、鼓泡，产生大量针孔缺陷，无法形成连续完整涂层，影响整体防护效果。因此，桥梁混凝土表面进行处理时，必须采用由底漆和配套腻子组成的合适的材料体系，才能使混凝土基材表面平整光滑且表面涂层易于附着，满足聚脲层喷涂施工的要求。
铁路客运专线混凝土基材表面处理材料已成为保障铁路客运专线聚脲防水工程质量的关键技术因素之一。目前现有的环氧类、聚氨酯类等底漆和腻子，不仅难以有效封闭混凝土表面孔洞缺陷，而且存在冬季低温固化困难、夏季固化过快、材料脆性大、易发泡以及材料配套性差等问题，不适合铁路客运专线聚脲防护前的混凝土基材表面处理。因此，采用何种材料体系才能有效地处理铁路客运专线混凝土基材表面仍是一个技术难题。
【发明内容】
针对上述问题，本发明的目的是提供一种单组份、施工方便、固化速度快、对混凝土附着性强、对环境条件要求低的、特别适合潮湿底材施工的铁路客运专线混凝土基材表面处理的材料体系。
本发明的技术方案如下：
一种用于铁路客运专线混凝土基材表面处理的材料体系，其特征在于包括底漆、封孔腻子和修补腻子。
所述底漆是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的预聚物(即底漆树脂)，再加入有机溶剂稀释而成；所述底漆树脂的异氰酸酯与羟基化合物摩尔比是1.05∶1～10∶1，最好为1.1∶1～3∶1；底漆树脂与有机溶剂质量比是0.1∶99.9～99.9∶0.1，最好为1∶10～10∶1；
所述封孔腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，底漆树脂和无机材料质量比是0.1∶99.9～99.9∶0.1，最好为1∶1～1∶6；
所述修补腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，底漆树脂与无机材料的质量比是0.1∶99.9～99.9∶0.1，最好为1∶1～1∶10。
所述异氰酸酯基是包含异氰酸酯原子团(-NCO)化合物，具有双或多官能团，最好是二异氰酸酯或三异氰酸酯，可以是芳香族或脂肪族的。所述异氰酸酯具有代表性的例子包括下列中的一种或几种，但并不局限于这些。芳香族的包括：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、液化型二苯甲烷二异氰酸酯(LMDI)等；脂肪族的包括：六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基异氰酸酯(XDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(H6XDI)等。
所述低分子量羟基化合物的结构式是：X(OH)n，其中X代表对异氰酸酯基惰性的有机基团；所述羟基化合物的羟基官能度为2～4，羟基当量在500～3000之间。具体实施例中，X代表烃类基团，n的数值是从2到4。所述低分子量羟基化合物具有代表性的例子包括下列中的一种或几种，但并不局限于这些：乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、己二醇、三甘醇、丙烯二醇、三羟甲基丙烷、1，6-二羟基己烷，聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、蓖麻油及天津石化生产的TMN-350、TMN-450、TMN-3050、TMN-500、TMN-700等。
所述无机材料主要有下列中的一种或几种，但并不局限于这些：石膏粉、石灰粉、碳酸钙粉、滑石粉、高岭土、硅灰石粉、凹凸棒粘土、云母粉、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、白水泥、粉煤灰、石英粉等。
所述有机溶剂主要有下列中的一种或几种，但并不局限于这些：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、环己烷、邻二氯苯、1，2-二氯乙烷、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等。
本发明提供的铁路客运专线混凝土基材表面处理材料体系中的底漆主要用于固结混凝土孔隙中的粉尘、改善混凝土与封孔腻子间的附着性；封孔腻子的主要作用是封闭混凝土表面的种类孔洞，并改善混凝土基材表面的平整度，相同的底漆树脂使其与底漆间具有优异地粘结性能；修补腻子则用于聚脲喷涂一道后局部缺陷的修补。由底漆、封孔腻子和修补腻子构成的材料体系具有对环境条件要求低，特别适合在潮湿底材施工，施工后不怕雨水的影响；固化快，且固化速度不受温度和湿度等因素的影响；单组份配方，施工方便，对施工人员的操作依赖性低等优点，达到聚脲层喷涂施工的要求，且聚脲涂层对混凝土基材具有优良的附着性。
【具体实施方式】
下面通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例中。
实施例1：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由1.1摩尔MDI与1摩尔TMN-3050反应制得的底漆树脂100份，与150份丙酮均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由2摩尔MDI与1摩尔TMN-3050反应生成的底漆树脂100份，与200份石灰粉均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由1.7摩尔MDI与1摩尔聚乙二醇醚反应生成的底漆树脂100份，再与360份石灰粉均匀混合得到。
实施例2：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由1.1摩尔MDI与1摩尔TMN-3050反应制得的底漆树脂100份，与150份丙酮均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由2.5摩尔MDI与1摩尔TMN-3050反应生成的底漆树脂100份，与200份石灰粉均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由3.3摩尔MDI与1摩尔聚乙二醇醚反应生成的底漆树脂100份，再与360份石灰粉均匀混合得到。
实施例3：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由1.1摩尔MDI与1摩尔TMN-3050反应制得的底漆树脂100份，与150份丙酮均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由2.5摩尔MDI与1摩尔TMN-3050反应生成的底漆树脂100份，与250份石英粉均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由3.3摩尔MDI与1摩尔聚乙二醇醚反应生成的底漆树脂100份，再与420份石灰粉均匀混合得到。
实施例4：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由4摩尔PAPI与1摩尔聚乙二醇醚反应制得的底漆树脂100份，与100份二甲苯均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由4摩尔PAPI与1摩尔TMN-3050反应生成的底漆树脂100份，与100份石膏和100份硅酸盐水泥均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由4摩尔MDI-50与1摩尔TMN-350反应生成的底漆树脂100份，再与200份粉煤灰均匀混合得到。
实施例5：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由4摩尔PAPI与1摩尔聚乙二醇醚反应制得的底漆树脂100份，与300份二甲苯均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由5.3摩尔PAPI与1摩尔TMN-3050反应生成的底漆树脂100份，与100份石膏和100份硅酸盐水泥均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由6摩尔MDI-50与1摩尔TMN-350反应生成的底漆树脂100份，再与200份粉煤灰均匀混合得到。
实施例6：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由4摩尔PAPI与1摩尔聚乙二醇醚反应制得的底漆树脂100份，与300份二甲苯均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由5.3摩尔PAPI与1摩尔TMN-3050反应生成的底漆树脂100份，与220份硫铝酸盐水泥均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由6摩尔MDI-50与1摩尔TMN-350反应生成的底漆树脂100份，再与300份硫铝酸盐水泥均匀混合得到。
实施例7：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由2摩尔MDI-50和2摩尔MDI-100的混合物与1摩尔聚四氢呋喃醚二醇反应制得的底漆树脂100份，与350份乙二醇丁醚均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由2摩尔MDI-50和2摩尔MDI-100的混合物与1摩尔聚四氢呋喃醚二醇反应生成的底漆树脂100份，与250份滑石粉均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由2摩尔IPDI与1摩尔聚四氢呋喃醚二醇反应生成的底漆树脂100份，再与200份石灰均匀混合得到。
实施例8：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由2摩尔MDI-50和2摩尔MDI-100的混合物与1摩尔聚四氢呋喃醚二醇反应制得的底漆树脂100份，与350份乙二醇丁醚均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子由3摩尔MDI-50和2摩尔MDI-100的混合物与1.5摩尔聚四氢呋喃醚二醇反应生成的底漆树脂100份，与250份滑石粉均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由2.6摩尔IPDI与1.5摩尔聚四氢呋喃醚二醇反应生成的底漆树脂100份，再与340份石灰均匀混合得到。
实施例9：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由2摩尔H6XDI与1摩尔蓖麻油反应生成的底漆树脂100份，与540份醋酸丁酯均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子2摩尔H6XDI与1摩尔蓖麻油反应生成的底漆树脂100份，与250份白水泥均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由2摩尔H6XDI与1摩尔蓖麻油反应生成的底漆树脂100份，再与240份白水泥均匀混合得到。
实施例10：
(a)首先在经过打磨、抛丸后的混凝土基材表面涂刷底漆，该底漆由2摩尔H6XDI与1摩尔蓖麻油反应生成的底漆树脂100份，与540份醋酸丁酯均匀混合而成；(b)再采用封孔腻子封闭基材表面的孔洞等缺陷，该腻子6.2摩尔H6XDI与1.4摩尔蓖麻油反应生成的底漆树脂100份，与260份白水泥均匀混合得到；(c)喷涂完第一道聚脲后，再用修补腻子填补聚脲表面的针眼，该腻子由7.5摩尔H6XDI与2.3摩尔蓖麻油反应生成的底漆树脂100份，再与520份白水泥均匀混合得到。
使用传统的环氧底漆，其固化时间长，24小时后才能进行聚脲喷涂；而使用本发明的底漆，其固化时间短，2小时后就能进行聚脲喷涂，且与混凝土基材有很好的附着性，附着力达到6MPa以上，远远超过标准2.5MPa。使用传统的环氧腻子，受环境影响大，在夏季10分钟就固化，在冬季黏度大且很难固化，且脆性大，不能有效地封闭混凝土表面的孔洞缺陷；而使用本发明的腻子，不受四季温湿度变化的影响，固化时间为40分钟，既能很好地修补混凝土，又能缩短工期。