[发明专利]用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层及制备方法。所述劣化免疫仿生防护涂层为混凝土基体上的防护涂层，所述劣化免疫仿生防护涂层由底漆和面漆两层组成；且两层间互相扩散并发生化学交联，形成分子交联互穿网络。所述的底漆为GO改性的聚脲基双壁微胶囊和聚多巴胺在环氧树脂中分散均匀，得到的自修复环氧粉末或者自修复环氧溶液，所述底漆成膜的厚度为250‑1000μm；所述的面漆为二维材料复合聚氨酯/聚脲溶液，所述面漆成膜的厚度为100‑2000μm。所述用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层，从物理裂纹修复和耐化学侵蚀两方面对混凝土进行防护，实现了对混凝土结构劣化的免疫，克服了现有技术中防护涂层容易破损、不能修复的缺陷，具有重要的经济价值和社会效益。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种防护涂层及其制备方法，具体地说，涉及一种水利工程结构劣化免疫仿生防护涂层及其制备方法。

背景技术

随着城市规模的扩大和工业的发展，生活污水和工业废水的排放量显著增加，使地表水受到了不同程度的污染，污水中的酸、碱、盐及有机物等强腐蚀性物质的含量明显升高。由于水利工程结构构件长期浸水，尤其经常处于阴暗潮湿、干湿交替、水流冲刷等恶劣的服役条件，水工钢筋混凝土构件普遍会发生不同程度的破坏，污水中的硫酸盐、碳酸盐、镁盐和氯化物等腐蚀介质不仅会影响混凝土本身的耐久性，还会破坏钢筋表面钝化膜，导致的钢筋腐蚀破坏。据美国(FHWA)的统计结果，美国近60万座桥梁中50％以上出现钢筋腐蚀病害，每年需750亿美元的维修费。日本目前用于钢筋混凝土设施的修复费用，也远远超过了其建造费用。因此，污水环境下的钢筋混凝土的多重防腐技术，对增强建筑物的耐久性、维护工程安全运行具有重要意义。

为提高水工结构钢筋混凝土材料的服役寿命，对混凝土和钢筋的协同防护是实现水工混凝土结构全寿命防护的关键。随着钢筋混凝土腐蚀机理与防护技术的快速发展，钢筋混凝土的防护技术已经形成了混凝土外防护涂层、添加钢筋阻锈/缓蚀剂、阴极保护和钢筋涂层防护等多种防护技术。与其他防护技术相比，混凝土表面涂层防护技术可以很好的阻挡外界环境中的侵蚀性离子的渗透，通过完全隔离外界环境与钢筋混凝土基体而提供优异的防腐蚀保护。只要涂层粘附在混凝土基体上，没有失效破坏，就能一直对混凝土和钢筋提供良好的保护。然而在实际应用中，混凝土表面涂层防护技术却难以实现全寿命周期防护。这是因为：(1)涂层与混凝土界面粘结力较弱，在外部荷载作用下易发生脱粘；(2)现有钢筋混凝土涂层防护多为环氧涂层，其硬度高、脆性大；在施工现场加工时，涂层容易发生破坏；换言之，现有涂层防护技术无法兼顾力学性能与可加工性。对涂层防护技术来说，涂层一旦发生局部破坏，就会腐蚀介质发生从破坏处入侵，从而导致整套涂层防护系统就会失效；(3)现有涂层防护技术仅能通过隔离钢筋混凝土基体而提供防腐蚀保护，但无法兼顾对裂纹和侵蚀因子的修复和免疫。

发明内容

针对现有混凝土涂层防护技术所存在的问题，本发明公开了用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层。所述劣化免疫仿生防护涂层模拟人体免疫系统，通过混凝土涂层结构的的优化设计，实现了对混凝土的仿生化免疫防腐处理。

本发明的技术方案：用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)混凝土表面预处理：

(1a)对混凝土表面进行处理，使混凝土表面干净、平整，并达到一定的表面粗糙度。具体方法为：除去表面浮尘、碎屑和表面污渍；除去损坏及薄弱的混凝土表层，对混凝土表面的不平整处采用修复剂或砂浆进行修复；对混凝土表面进行处理以提高混凝土表面粗糙度，从而确保涂层与混凝土之间的附着力。