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金山停车库环氧涂层地坪剥离脱皮原因
2018-01-08

环氧地坪是以环氧树脂为涂料成膜物质,通过添加固化剂、无挥发性的活性稀释剂、助剂、颜料和填料配制成的一种高性能涂料。环氧地坪涂料一般分为溶剂型、无溶剂型和水溶性型。溶剂型环氧涂料在生产、施工和固化过程中会排放大量的挥发性有机物—VOCVOC不只对人体有毒性,而且会造成环境污染。
水溶性型环氧涂料虽然对湿润基面有良好的黏结力,但是对施工的地面清洁度要求高,污物易使涂膜产生缩孔,且对抗强机械作用力的分散稳定性较差,不太适合停车库应用。无溶剂型环氧涂料,也称为“自流平涂料”因不含非活性溶剂,固体含量可调整接近至100%一次成膜厚,施工中不会出现贝纳德窝(BenartCell和浮色(float且无VOC排放,符合环保理念,成为地坪应用**[1]本文研究的对象为无溶剂型环氧树脂涂料地坪。
2环氧树脂涂料应用于各类地坪
环氧树脂涂层不但具有优良的耐水、耐油污、耐化学品腐蚀等化学特性,而且具有附着力好、机械强度高,耐磨性能好,固化后漆膜收缩率低,一般在2%以下,通过配方调整可达0.2%车库地坪施工时可使固化物内应力小,不易开裂,提供优良附着力,能一次涂装成厚膜等优点。
环氧地坪还因其配方可以添加颜料,可配制成各种色彩而广受欢迎。美观、环保、防水、防腐,耐磨、耐压、防滑,抗冲击强度,铺装简便、修补、重涂性佳,自上世纪80年代进入我国试用以来,应用范围越来越广,从单一的工业地坪走向公众活动较多的商场、学校、公共娱乐场所,甚至应用于家庭装潢。目前,环氧涂料已广泛应用于停车库地坪,称之为环氧自流平地坪
3环氧地坪组成结构
停车库环氧地坪自上而下一般包括面涂层、中涂层(包括环氧砂浆层和腻子层)底涂层、细石混凝土(建议做成5cm厚以上,双向配筋)基层,下卧结构层
车辆自重及震动荷载(竖向)车轮摩擦力(水平向)均自面层往下逐层传送给下卧结构层。
4停车库环氧地坪剥离
4.1环氧地坪涂层破坏形式
环氧地坪一般有8-15年的使用寿命,但是很多停车库往往2-3年后,甚至更短时间就出现地坪环氧涂层脱离基层的破坏情况。环氧涂层出现与基层有关的剥离问题主要有以下情况:
4.1.1涂层剥离破坏
涂层大面积剥离破坏主要有两种情况:①环氧树脂层与混凝土基层结合界面破坏,表示为环氧涂层脱落,混凝土基层正常无损,大面积呈现,直接原因是界面黏结力不足;②环氧涂层与混凝土基层外表砂浆结合紧密,破坏面出现在混凝土基层内部,破坏面位于混凝土基层的砂浆平面。这种破坏形式一般大面积呈现,直接原因是混凝土的抗拉强度不足。
环氧涂层的不同涂膜层也有出现剥离的情况,主要原因是不同涂膜之间的黏结力不足,一般出现于局部,大面积出现并不常见。
4.1.2环氧涂层出现凸起及裂缝
涂层局部凸起,主要表示为出现直径25mm和30-50mm不同水平的凸起,主要原因是基层干燥不够,气体集聚在漆膜下面,涂膜面吸收水分而凸起,或者是由漆膜固化时有杂质未清理干净[1]涂层出现裂缝,表示为涂膜收缩开裂和涂层因基层裂缝而拉裂。
4.2环氧地坪涂层破坏修复
环氧涂层出现凸起或者裂缝一般可以进行局部修复,处置比较简单。
停车库环氧地坪出现大面积的剥离破坏,就会导致停车库的使用性能和观感下降,需要进行大面积翻修,不但要投入较高的维修费用,而且影响了停车库的正常使用。因此,很有必要在设计阶段明确有关的设计参数,施工阶段严格控制施工质量,预防出现环氧涂层的大面积剥离破坏情况。
5环氧地坪涂层剥离破坏原因分析与计算
5.1环氧涂层和细石混凝土基层的主要力学性能参数
环氧砂浆中涂层占环氧涂层厚度的绝大部分,环氧涂层的力学性能近似由环氧砂浆代表,主要参数见表1
5.2环氧涂层剥离破坏强度计算
剥离破坏的两种情况是强度缺乏引起的一种是界面黏结强度不足,另一种是混凝土基层浅表层抗拉强度不足。使用阶段,结合界面和混凝土基层浅表层发生内应力的因素主要有两个,一个是车辆荷载发生的内应力,一个是温度变化发生的温度应力。
5.2.1车辆荷载发生的内应力计算
车辆荷载竖向的有汽车重量(一般地下停车库的车辆均为小汽车)水平方面有前进动力或刹车阻力,涂层和基层浅表层处于复杂受力状态。其力学模型可按如下条件简化:
1依据《建筑结构荷载规范》[5]有关条文,小汽车(载人少于9人)车轮局部荷载计算楼板内力时,重力局部荷载取4.5kN分布在0.2m0.2m局部面积上。
2依据环氧树脂涂层对车轮的附
着系数计算制动力:①取附着系数为1.0依据《机动车运行平安技术条件》[8]有关条文规定,对两种情况:②乘用车总制动力不少于整车重量(空载,本文参照前一条取值18kN60%前轴制动力不少于总制动力的60%③乘用车满载以50km/h速度制动,制动距离不超过20m进行制动力计算:
Fx1=Fzφ =4.51.0=4.5kN式中φ为附着系数
Fx2=W60%60%/2=1860%60%/2=3.24kN
Fx3=0.5mv2/S/4=0.51.80013.892/20/4=2.17kN
并取三者中的大值可得出车轮局部摩擦力为4.5kN.
车轮局部受力如图2所示,该处处置双向受力状态。依照资料力学[2]结合界面点的复杂应力状态所示,可计算混凝土基层的局部应力。
5.3环氧涂层剥离原因
通过以上分析计算,车辆荷载基本不会单独引起停车库环氧涂层剥离破坏;外界温度变化引起环氧涂层和混凝土基层的不协调变形,造成环氧涂层剥离破坏的主要原因。当结合界面黏结力少于混凝土的抗拉强度时,破坏面会出现在结合界面;当结合界面黏结力大于混凝土的抗拉强度时,破坏混凝土基层浅表面。实际应用中可以对车辆荷载与温度变化发生的内力进行叠加考虑。环氧涂层的固化收缩可达0.2%2%,其收缩应力也不可忽视,完全有可能引起涂层剥离破坏。
当混凝土基层通过伸缩缝划分为小块时,需考虑环氧涂层和混凝土基层结合界面上剪应力的有利影响。
6防止停车库环氧涂层破坏的对策通过面分析计算,确定了环氧涂层剥离破坏的主要原因,设计和施工阶段就可以有针对性地采取预防措施。1细石混凝土基层的设计强度选用
C30以上,并且双向配筋。基层施工时,要一次收浆压平,且保证2mm/m平整度和防止起砂、空鼓。
2试制环氧地坪涂料配方时,①要重点关注中涂层环氧砂浆的配比,选用线膨胀系数小、弹性模量低、固化收缩小的配方;②要确保结合界面的黏结拉力大于混凝土的抗拉强度规范值,建议达到2.0MPa以上。
3施工环境要求:①建议在室温10-25℃之间施工、养护;②无溶剂环氧涂料是油性的要保证基层的含水率少于8%基层下方要有防水防潮层,基层外表清洁,无浮浆、浮尘和油污等。
4环氧地坪涂料供应厂商应对不同配方的涂料,模拟不同地理气候环境,进行临时实验,稳定配方,施工企业应依照厂商使用说明书严格遵守执行。
7案例
奉贤南桥某住宅小区,两层地下停车库在交付使用约一年,其环氧地坪涂层就出现了大面积的剥离破坏,地下一层破坏面基本发生在配筋细石混凝土外表,局部露筋,地下二层的破坏面大部分发生在环氧涂层与混凝土基层的结合界面。
破坏部位包括车道、车位、人行走道、仓储房屋地坪等,行车道稍显严重一些,基本排除车辆荷载的单独破坏原因。混凝土找平层为配筋细石混凝土,设计强度为C20经现场取芯,地下一层的细石混凝土基层实测换算抗压强度(mfcu平均为23.3MPa地下二层的实测平均强度为25.9MPa由于停车库的环氧涂层在使用不到5年的时间里不时地有大面积剥离破坏,期间虽有涂层修补,但涂层剥离继续发生,破损严重,需重新大修。制定的方案为根除原有环氧地坪涂层及配筋细石混凝土基层,重新做C30细石混凝土(内配双向钢筋网)基层,再新做环氧地坪涂层。目前已修复投入使用。
8结语
停车库环氧地坪涂层剥离破坏的原因很多,有设计因素,也有施工因素,更有使用和环境的因素,这些因素叠加在一起时,问题变得十分复杂。本文繁中取简,分析停车库环氧地坪涂层剥离破坏的主要原因,提出了温度变化与不同强度的混凝土基层浅表层拉应力的近似关系,并提出预防和避免对策,对新建或维修类似停车库环氧地坪工程,具有重要的参考意义。

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