鋼筋混凝土表面復合涂層防護技術的研究進展

1引言

隨著混凝土結(jié)構應用范圍的不斷擴展，其安全使用和耐久性問題也擺在了人們的面前。從20世紀60年代開始，混凝土結(jié)構耐久性問題已成為國內(nèi)外科研機構重要的研究課題之一。高質(zhì)量混凝土和適當厚度的保護層是提高鋼筋混凝土耐久性最重要和最基本的措施，但并不能避免鋼筋混凝土腐蝕破壞的發(fā)生，保證其長期的耐久性，尤其是在重度惡劣的腐蝕環(huán)境下。因此必須對鋼筋混凝土采取防腐蝕附加措施。美國混凝土協(xié)會確認了4種鋼筋混凝土保護有效附加措施：環(huán)氧涂層鋼筋、鋼筋阻銹劑、陰極保護和鋼筋混凝土防腐蝕涂料。其中“底層+中間層+面層”的防腐蝕復合涂層技術已成為鋼筋混凝土最有效最經(jīng)濟的防護措施，受到世界各國的高度重視和快速推廣應用。

2表面復合涂層防護技術存在的問題

2.1涂層的透氣性及吸水性問題

楊麗霞等研究證明，有機涂層雖然將基材與腐蝕介質(zhì)隔開，但并不是十分完善的阻擋層，有機涂料涂裝后，因溶劑揮發(fā)而產(chǎn)生針孔及高分子鏈結(jié)構的微間隙，給水、氧氣及其它腐蝕介質(zhì)形成擴散通道，從而引起涂層下基材腐蝕的發(fā)生；有機涂層中含有許多可溶性鹽和一些親水基團，涂層接觸雨水后會發(fā)生反應，在涂層內(nèi)部形成液體的傳輸途徑，含有氯離子的液體通過這些傳輸途徑滲透到基材界面，在界面處發(fā)生腐蝕，形成原電池反應，最終導致涂層起泡、脫落失效。付東興等研究說明，有機涂層起泡失效主要是由滲透壓起泡、陽極起泡、陰極起泡、應力起泡、電滲透起泡等行為引起的，重防腐涂層甚至長效防腐復合涂層也存在類似問題。劉儒平等將表面防護處理后的混凝土試樣進行288h鹽水干濕循環(huán)腐蝕試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂層附著力下降了3%～5%，高精度抗?jié)B試驗發(fā)現(xiàn)試樣存在明顯的滲水現(xiàn)象。由于混凝土中鋼筋的腐蝕行為取決于其表面形成的具有保護性能的氧化物膜，鋼筋周圍自由氯離子的存在破壞了氧化膜并導致其局部擊穿和腐蝕，當氯離子含量達到臨界值時鋼筋就開始腐蝕，這證明涂層的屏蔽性能十分重要。而混凝土碳化、氯離子侵蝕、酸雨腐蝕、氧和水的作用等腐蝕因素也正是因為涂料涂層的透氣性、吸水性等方面存在缺陷而對鋼筋混凝土結(jié)構造成破壞的。

2.2涂層追隨性問題

裂縫是混凝土材料不可避免的，控制混凝土裂縫對混凝土結(jié)構的耐久性有著十分重要的意義。楊林德等研究發(fā)現(xiàn)，開裂及滲漏會加速氯離子遷移，促進鋼筋銹蝕，鋼筋起銹時間隨裂縫深度的增加而縮短。目前鋼筋混凝土防護涂裝一般在底材處理后先使用封閉底漆、封閉膩子對混凝土表面及裂縫進行封閉處理，然后進行中涂、面涂施工。涂層的追隨性反映涂層跨越裂縫的能力，顯示出涂層在混凝土裂縫產(chǎn)生、擴大過程中仍然保持腐蝕防護作用能力的大小。李偉華等對涂料涂層混凝土裂縫追隨性的研究表明：以環(huán)氧底漆、環(huán)氧中涂漆和聚氨酯、氟樹脂面漆組成的復合涂層體系的追隨性與其厚度密切相關。復合涂層厚度為100μm時涂層延伸量為0.81mm，200μm時為1.29mm，1000μm時達到3.40mm，其柔韌性也隨厚度的增加而改善?；炷溜@微裂縫和大裂縫一般在0.1～0.3mm，而受承載重力或因溫度變化出現(xiàn)的裂紋可達到0.1～1.0mm。復合涂層要經(jīng)受日照、凍融、雨水、風浪等環(huán)境因素的影響，其追隨性能將隨涂層的使用年限逐漸下降，正因如此，上述復合涂層的預期壽命最高可達60年，目前實際設計壽命僅為10～20年。

2.3涂層的耐久性問題

有機涂層在陽光、鹽霧、干濕交替以及冷熱交替等因素的作用下，涂層體系會逐漸老化。世界各國均對鋼筋混凝土防護涂料的耐久性進行了明確規(guī)定，如通常的面層涂料要求耐人工加速老化時間不低于1000h，氟碳涂料則達到2500h。JTG/TB07-01—2006《公路工程混凝土結(jié)構防腐蝕技術規(guī)范》要求防護涂層耐人工加速老化時間在3000h以上，被業(yè)內(nèi)專家認為指標過高，一般戶外涂料難以滿足要求[8]。由此不難看出，目前鋼筋混凝土防護涂料及復合涂層實際耐久性能存在的不足。

本新聞共2頁,當前在第1頁12