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賽爾化學建材工程公司（北京） 王沛鋒
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一、一種新型潔凈工業地坪
隨著現代工業技術和生產的發展，對于生產條件和環境的潔凈度要求越來越高。不但要求車間地坪耐磨、耐壓、耐腐蝕，而且其潔凈和無菌程度也成為衡量現代化生產水準的重要因素，室內空氣含塵量需盡可能地低。如食品、煙草、電子、精密儀器儀表、醫藥、醫療手術室、汽車和機場等生產制作場所，均要求潔凈車間。這不僅是改善勞動條件的需求，更是現代產品質量的保證和標志。
要達到這樣的要求，作為潔凈車間的主要組成部分，地坪應具備兩個基本條件，一是地面整體本身不起塵，二是地面無縫隙。目前國外的許多潔凈車間地坪通常采用整體聚合物面層，其中基本上以一種稱為“自流平涂料”的材料為主。這種地坪采用一次性涂覆工藝，不管有多大的面積，都不存在連接縫。
由于一般情況下涂料的化學基材為環氧樹脂，所以國內一般稱為“環氧自流平涂料”（epoxy
self-levelling flooring），這是一種弱析塵的材料。目前在國內被眾多的廠家和用戶所接受和使用，尤其是醫藥行業，1996年國家開始在制醫行業實施GMP標準，其中一個基礎的硬件水平就是潔凈地坪的具備。
環氧自流坪可分為溶劑型和無溶劑型兩種。溶劑型環氧自流坪涂料在生產、施工和固化過程中會排放大量的揮發性有機物（VOC），這些揮發性有機物不僅影響人們的身體健康，而且會造成環境污染。近幾年來，揮發性有機物（VOC）的危險性已引起各國政府的重視，并已頒布了相關的法規對其排放進行了限制，所以，溶劑型環氧自流坪沒難以成為廠商的最佳選擇，發展無溶劑型環氧自流坪已是大勢所趨。無溶劑環氧地坪涂料附合環保理念，無揮發性有機物排放。該涂料不僅具有優良的耐水、耐油污、耐化學品腐蝕等化學特性，而且具有附著力好、機械強度高，固化后漆膜收縮率低，能一次涂裝成厚膜等優點，因此被廣泛用于現代工業地坪的涂飾中。
無溶劑環氧自流平地坪作為一種潔凈度高的地面裝飾材料，表面平整光潔，具有很好的裝飾性，可以滿足100級潔凈度要求等級。特別適用于醫藥、食品、電子、精密儀器等行業，具有表面光亮、平整美觀、耐化學品性佳等特點。
二、環氧自流坪地坪涂料的原料機理分析
環氧自流平潔凈地坪的原材料是無溶劑環氧自流坪涂料。它是以環氧樹脂為涂料成膜物，通過添加固化劑、無揮發性的活性稀釋劑、助劑和顏料和填料配制成的一種無溶劑型的高性能涂料。環氧自流平涂料的成膜過程是一種化學成膜方法，首先將可溶性的低分子量的環氧樹脂涂覆在基材表面后，分子間發生反應而使分子量進一步增加或發生交聯而形成堅韌的漆膜。
1，環氧樹脂性能分析
環氧樹脂的類型及分子量對涂料性能的影響很大。因雙酚A型環氧樹脂分子中含有極性高而不易水解的脂肪族羥基和醚鍵，使其在潮濕狀態對混凝土底材也有較高的附著力，而且耐化學品性能也高。又因其結構為剛性的苯核和柔性的烴鏈交替排列，從而賦予漆膜較好的物理機械性能，所以應為首選類型。同時為獲得良好的流動性，便于施工，應選用低分子量液體環氧樹脂。
表1是三種液體雙酚A型環氧樹脂，其中美國殼牌828（Resolution828）作為無溶劑地坪涂料用樹脂，其固含量高，粘度較低，綜合性能優良，且價格適中；殼牌827價格偏高，不予考慮；國產E-44粘度太大，加入顏填料后難以自流平，應不予考慮。
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828
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827
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E-44
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外觀
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無色透明液體
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無色透明液體
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無色透明液體
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粘度25℃
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12~14
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8~10
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48~52
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顏色
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1
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1
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1
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密度25℃
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1.16
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1.15
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1.18
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環氧值
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185~192
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179~184
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212~244
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表1
三種環氧樹脂基礎性質比較
2，固化劑的性能分析
表2是三種固化劑的基礎性質對比。環氧自流坪涂料要求固化劑應有較低的粘度，因此選用德國漢高的C-31較為合理，其粘度低，色度小，誘導期適中；美國殼牌3072粘度較高，加入后反應劇烈，產生許多氣泡，不易消除，造成涂料難以流平，且漆膜干燥后弊病較多；美國卡德萊的NX-2003色度大，不宜制作淺色涂料，且使用后漆膜表面有油面，故均不能夠選用。
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C-31
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NX-2003
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3072
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氣味
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刺激性小
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刺激性大
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刺激性較大
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粘度25℃
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100
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500
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75
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顏色
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2
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10
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9
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胺值
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325
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340
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未知
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活潑氫當量
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86
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105
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65
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與190EEW配比
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45
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55
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35
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膠凝時間，25℃
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30分鐘
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30分鐘
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18分鐘
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表干時間，25℃
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3小時
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3小時
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1小時
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表2
三種固化劑的基礎性質比較
3，顏填料的選擇
顏料在涂料中起著著色和遮蓋作用，環氧地坪涂料中宜選用耐化學介質性能和耐候性好的無機顏料，如鈦白、氧化鐵紅、氧化鉻綠等，使用有機顏料易產生浮色、發花等問題。填料的選用對涂層最終的性能影響極大，適量的加入不僅能提高涂層的機械強度，耐磨性和遮蓋力，而且能減少環氧樹脂固化時的體積收縮，并賦予涂料良好的貯存穩定性。過量加入則會增加涂料粘度，難以流平，造成施工困難。填料應以低吸油量、細度適中、性能穩定的纖維狀及片狀填料為主。應當選用的填料有滑石粉、石英砂、云母粉等。
4，助劑的選擇
為使涂料或涂層具有一定的性能，常加入一定量的助劑來實現，因此，在涂料中加入助劑是必須的。
分散劑：厚漿型環氧涂料粘度大，顏填料含量高，易沉降，且對底材潤濕不好，不易流平，因此必須加入高分子聚合物類潤濕分散劑，以防止顏料沉淀、浮色、發花，并降低色漿粘度，提高涂料貯存穩定性，促進流平。經實驗，選用德國漢高的TEXAPHOR®
963，效果很好。
消泡劑：因生產和施工中會帶入空氣，而厚漿型涂料粘度較高，氣泡不易逸出。因此，需要在涂料中加入一定量的消泡劑，來減少這種氣泡，力爭使之不影響地坪表面的觀感。
流平劑：厚漿型環氧涂料的粘度較高，為降低體系的表面張力，避免成膜過程中發生“縮邊”現象，提高涂料流平性能，改善涂層外觀和質量，需加入一些流平劑。經實驗，選用德國漢高的PERENOL®
F60，流平效果優異。
這些助劑的加入，可大大改善涂料的性能，滿足施工要求。
5，涂料技術參數
無溶劑環氧自流坪涂料具有如下特點：無揮發性有機物，無環境污染，具有環保意義；固體分含量高，一次成膜可達1mm，是普通涂料的10~20倍，省時高效；涂層具有優異的機械性能和耐化學品性能；生產工藝簡單，產品性能穩定，自流平效果好，表面光潔，裝飾效果好；施工方便，施工周期短，修補容易。
其技術參數如下：
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檢驗項目
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技術指標
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顏色及外觀
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平整光滑
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表干/h
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4
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實干/h
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24
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固含量（甲組分）
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80
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附著力（劃格法）
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1
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耐沖擊性/cm
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50
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鉛筆硬度
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3H
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光澤（60º）%
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90
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耐堿性（25%NaOH，25℃）
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30天無變化
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耐酸性（25%H2SO425℃）
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30天無變化
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耐機油性（25℃）
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30天無變化
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表3
無溶劑環氧自流坪涂料的技術指標
三、國內外環氧自流平地坪涂料的性能比較
1，表面狀況
影響自流平涂料的表觀性能主要有三方面：固化劑的選擇；活性稀釋劑的選擇；流平消泡劑的選擇。
（1）固化劑的選擇是影響自流平地坪表面狀況的主要原因，對于環氧自流平涂料，要達到一次施工成膜厚、短期固化后獲得較高的粘接力要求，固化劑的選擇是配方中最重要的工作，普通固化劑無法全部滿足產品的技術要求，一般采用改性固化劑復配而成，在硬化過程中無游離胺析出。國外的自流平涂料一般情況下的固化劑有冬用、夏用、春秋用以供選擇，施工完畢后的地坪表面有鏡面效果，如高檔汔車漆無暇點，色澤均勻豐滿，而反觀國內大多數自流平涂料，較多的廠家一般情況下不分春夏秋冬或地區的不同，均選用同一種固化體系，從而造成自流平在不同地區的適用性較差，可能造成在同一季節不同地區自流平施工時，施工質量不能得到很好的保證；同時一般情況下表面有油斑、白化點、針孔等現象。固化劑的選擇原則上應該選用2種或多種固化劑進行復配，以達到所需要的鏡面效果，一般來說，復配固化劑中應該含有抗水斑與抗白化的成份，同時速度相對較快的與較慢的固化劑復配以調節固化速度。由于各個廠家主方的配方各不相同，所以應用戶應根據自己的配方根據地區氣候差異，選用不同類型的固化劑或固化體系，使產品調節到一個最佳的適合點。
（2）活性稀釋劑的選擇：國外的自流平涂料一般采用C12-C14縮水甘油醚、丙烯酸酯縮水甘油醚，能提供較好的鏡面效果，而目前大多數國內廠家采用BGE等縮水甘油醚，由于BGE材料的表面張力大，造成流平性不佳；同時BGE材料的蒸汽壓較高，較易揮發，在影響表面效果的同時，又不利于環保；另外由于國內市場供應的BGE大多為國產原料，由于生產控制技術水平受限，材料的純度不高，更易造成自流平地坪的表面狀況的不良。
（3）流平消泡劑：自流平材料對于涂料漆膜的要求極高，特別是厚膜的條件下，即使涂膜在有限的時間內充分流平，但又要求厚膜中的氣泡迅速排出而膜表面不留下任何缺陷，因此，流平消泡劑等助劑的選擇及用量是極為關鍵的因素。一方面通過加入各類助劑，降低涂膜成膜時的表面張力，有利于涂膜的流平和消泡，但另一方面又要防止這類助劑過多的加入會引起不相溶物，對樹脂、稀釋劑及填料間的粘接產生不利影響。流平消泡劑的加入對自流平涂料的漆膜的表觀有重要的促進作用，一般在固化劑和活性稀釋劑確定后，再在各種氣候條件下作反復試驗比較，并最后優化結果。
2，貯存穩定性
國產自流平涂料的貯存穩定性不好，涂料在放置一段時間后，會很明顯的發生涂料中的較重成份（如顏料、填料等）發生沉降現象，使涂料形成兩相。這雖然不是一種由于化學意義上的變質，但給最終用戶或施工廠家帶來諸多不便，用戶在啟用這些自流平涂料前，必須充分攪拌混合這些發生沉降現象的涂料，而在一些施工現場不可能具有這些充分攪拌的條件，即使具有攪拌的條件下，但也不能確保涂料與出廠的質量保證一致，這就可能導致質量隱患。
3，耐磨性：正如上文所說，質量好的自流平涂料在施工流平過程中不會發生涂料下沉現象，從而保證固化后的自流平地面有良好的耐磨性，而一些加入大量溶劑的涂料，則相對硬度較低。
四、環氧自流平地坪的施工
1，基層檢查及處理
基層檢查包括混凝土含水率的測定、平整度的測定、強度的測定。因平整度、強度測定較為簡便，這里不再累述，而因含水率對涂膜的影響很大，故對其測定作一介紹。
（1）含水率測定及其處理
含水率的測定有以下幾種方法：
a)塑料薄膜法（ASTM4263）：把45cm×45cm塑料薄膜平放在混凝土表面，用膠帶紙密封四邊16小時后，薄膜下出現水珠或混凝土表面變黑，說明混凝土過濕，不宜涂裝。
b)無線電頻率測試法：通過儀器測定傳遞、接收透過混凝土的無線電波差異來確定含水量。
c)氯化鈣測定法：測定水分從混凝土中逸出的速度，是一種間接測定混凝土含水率的方法。測定密封容器中氯化鈣在72h后的增重，其值應≤46.8g/m2。
混凝土含水率應小于9%，否則應排除水分后方可進行涂裝。排除水分的方法有以下幾種：
a)通風：加強空氣循環，加速空氣流動，帶走水分，促進混凝土中水分進一步揮發。
b)加熱：提高混凝土及空氣的溫度，加快混凝土中水份遷移到表層的速率，使其迅速蒸發，宜采用強制空氣加熱或輻射加熱。直接用火源加熱時生成的燃燒產物（包括水），會提高空氣的霧點溫度，導致水在混凝土上凝結，不宜采用。
c)降低空氣中的露點溫度：用脫水減濕劑、除濕器或引進室外空氣（引進室外空氣露點低于混凝土表面及上方的溫度）等方法除去空氣中的水汽。
（2）基層表面處理方法
對于平整地面，常用下列方法處理：
a)酸洗法（適用于油污較多的地面）：用質量分數為10~15%的鹽酸清洗混凝土表面，待反應完全后（不再產生氣泡），再用清水沖洗，并配合毛刷刷洗，此法可清除泥漿層并得到較細的粗糙度。
b)機械方法（適用于大面積場地）：用噴砂或電磨機清除表面突出物，松動顆粒，破壞毛細孔，增加附著面積，以吸塵器吸除砂粒、雜質、灰塵。對于有較多凹陷、坑洞地面，應用環氧樹脂砂漿或環氧膩子填平修補后再進行下步操作。
經處理后的混凝土基層性能應符合以下指標。
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測定項目
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濕度
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強度
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平整度
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表面狀況
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合格指標
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≤9%
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>21.0MP
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≤2mm/M
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無砂無裂無油無坑
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表4
合格混凝土基層指標
2，主要施工用具準備:地面處理機械（磨削機，磨光機等）、吸塵機械，攪拌器，刷子或輥筒，刮刀或鋸齒狀鏝刀及勞保用品，等等。
3，涂裝環境條件：一般胺類固化的環氧涂料在5℃以下時基本上不反應固化，所以施工環境溫度不宜低于5℃，低溫時涂料粘度大，也不易施工。高溫時，涂料兩組份反應快，使用期短，涂料有時來不及流平，施工時也應注意。高濕度也對涂層個觀有很大影響，特別要避免在低溫高濕環境下施工。此類涂料一般可通時調整固化劑來適應不同的施工條件。
4，施工步驟
（1）底涂施工：將低粘度無溶劑環氧封閉底漆配好后，輥涂、刮涂或刷涂，使其充分潤濕混凝土，并滲入到混凝土內層。
（2）中涂施工：中涂施工比較關鍵，將環氧色漿、固化劑與適量混合料徑的石英砂充分混合攪拌均勻(有時需要熟化)，用鏝刀鏝涂成一定厚度的平整密實層（推薦采用鋸齒狀鏝刀鏝涂，然后用帶釘子的輥子輥壓以釋出膜內空氣），也可采用抹光機抹平，加砂量更大一些；還可采用刮涂，加砂量更大。中涂層固化后，刮涂填平膩子并打磨平整，為面涂提供良好表面。
（3）膩子修補：對水泥類面層上存在的凹坑，采用EPOXY
mortar填平修補，自然養護干后打磨平整。
（4）面涂施工：將環氧色漿及固化劑混合均勻后，可鏝涂、刷涂、輥涂或噴涂，使其自流平，獲得平整均勻的表面涂層。
5，施工驗收：表面平整光潔、色彩一致、無明顯色差。
6，注意事項：避免在低溫高濕條件下施工；雙組份混合后,應盡快在使用期內用完；涂裝完成后，應充分保養后，才能投入使用；應根據基材平整度狀況和使用要求，確定涂層厚度。地面平整度越差，應采用越厚的涂裝系統，涂層載重越大，涂層應越厚，如涂層過薄，使用過程中易損壞。
五、環氧自流平地坪的質量評估
目前國內有許多自流平涂料生產廠商以及施工工程公司，但最后自流平地坪的質量差異明顯，在此根據筆者多年研究，可作為地坪客戶以及最終用戶評價工程情況以參考：
1，表面狀況：作為一種表面裝飾性極強的自流平性涂料，要求自流平有良好的平整性，同時不應該有雜物等不良狀況。
2，飽滿度：以前國內的許多自流平廠家基本上沒有這個技術指標，但在日本等國家是一個基本的技術指標，我們通常采用反光率的一個指標來度量飽滿度，我們要求在固化好的自流平地面上的反光率達到95%，而我們目前對國內許多生產廠家的產品進行測試表明，其反射率均不大于85%，從而造成亮度不高，這是上文提到的技術指導思想差異所致。
3，硬度：作為地坪，要求固化后的地坪表面有一定的硬度，從而達到足夠的耐磨性，填料會下沉的自流平涂料在固化后地坪的地面硬度不是太高，一般要求地坪的硬度>2H，以達到工業使用要求。
參考文獻：
[1]袁大偉.
建筑涂料應用手冊.上海.上海科學技術出版社，1996.
[2]武利民.涂料技術基礎.北京:化學工業出版社,1996.
[3]涂料工藝（第三版）上下冊，涂料工藝編委會編.
化學工業出版社，1997.
[4]徐凱斌.高性能無溶劑環氧地坪涂料[J].上海涂料，1999，（2）：4~6
[5]
德國漢高助劑說明書
[6]
美國殼牌固化劑、828環氧樹脂說明書
[7]
美國卡德萊固化劑說明書
