混凝土橋梁的防腐涂裝

1、混凝土橋梁的防腐涂裝 Post By：2009-1-23 10:52:50 一、混凝土腐蝕現(xiàn)狀及腐蝕原因 美國每年由于腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國民生產(chǎn)總值的3%5%，而混凝土的腐蝕占總腐蝕的40%55%。造成混凝土腐蝕的原因主要有： 1. 在酸性環(huán)境下，混凝土的堿性下降，對(duì)內(nèi)部鋼筋的保護(hù)能力下降，造成內(nèi)部鋼筋的腐蝕。在海邊或含有鹽的環(huán)境，混凝土的多孔結(jié)構(gòu)使氯離子滲透到鋼筋。氯離子的參與，使鋼筋腐蝕速度更快。由于鋼鐵的腐蝕產(chǎn)物體積膨脹，產(chǎn)生很大的應(yīng)力，造成混凝土的破壞。 2. 硫酸鹽對(duì)混凝土的腐蝕分化學(xué)膨脹侵蝕和物理膨脹侵蝕： 化學(xué)作用：硫酸鹽與混凝土發(fā)生化學(xué)作用，其反應(yīng)產(chǎn)物體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生開

2、裂或粉化。 物理作用：鹽的結(jié)晶及晶變膨脹，可溶性鹽隨水滲入混凝土內(nèi)部，鹽在結(jié)晶和晶變過程中，體積膨脹，引起破壞。 3. 混凝土的其他腐蝕，包括氯鹽、鎂鹽、二氧化碳等滲入混凝土內(nèi)部造成混凝土腐蝕，開裂失效。 綜合來看，混凝土腐蝕的原因是由于混凝土的多孔結(jié)構(gòu)，而使存在的腐蝕物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部造成腐蝕。在混凝土表面進(jìn)行涂裝保護(hù)，可以封閉混凝土的多孔結(jié)構(gòu)，是混凝土防腐的一種有效手段。 二、涂層的選擇 根據(jù)對(duì)國內(nèi)外多種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層的分析研究以及在總結(jié)我院以往多項(xiàng)橋梁防護(hù)工程應(yīng)用實(shí)例的基礎(chǔ)上，選擇了環(huán)氧封閉漆+環(huán)氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆組成的881混凝土防護(hù)涂裝體系。該體系已成功應(yīng)用于多項(xiàng)

3、重點(diǎn)橋梁工程，并在軍山長(zhǎng)江公路大橋項(xiàng)目中獲得了湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。881混凝土防護(hù)涂裝體系具有以下特點(diǎn)： 1、環(huán)氧封閉漆的滲透深度 滲透深度是封閉漆對(duì)混凝土表面保護(hù)作用的耐久性的表征。由于混凝土是多孔性的物質(zhì)，因此如果封閉漆的分子量足夠小的話，在毛細(xì)作用下，它就可以滲入混凝土內(nèi)部。881環(huán)氧封閉漆的滲透深度在23mm之間。一般來講，封閉漆的滲透深度越高越好，但是對(duì)于環(huán)氧聚酰胺體系來講，很難做到滲透深度和封閉漆的柔韌性以及抗沖擊性能兼顧，只能在它們之間找到平衡點(diǎn)。 881環(huán)氧封閉漆滲透試驗(yàn)的剖面圖 2、與混凝土表面的附著力 混凝土是高堿性物質(zhì)，內(nèi)部的堿性可以高達(dá)PH12.513.5。因此耐堿性

4、是涂層能否與混凝土保持良好附著力并長(zhǎng)期使用的重要因素。環(huán)氧樹脂-聚酰氨固化體系具有良好的耐堿性，可以使涂層和混凝土表面的附著力更好。 在測(cè)定涂層與混凝土之間的附著力時(shí)，在混凝土試樣上按照施工規(guī)范依次涂上封閉漆、云鐵中間漆和丙烯酸聚氨酯面漆，放置7天后，采用拉拔法進(jìn)行測(cè)試。附著力測(cè)試結(jié)果均大于5MPa，且破壞 均發(fā)生在混凝土內(nèi)部，表明該涂層與混凝土附著力優(yōu)良。 3、抗?jié)B性能（正向滲透和反向滲透） 881混凝土防護(hù)涂裝體系進(jìn)行了抗?jié)B試驗(yàn)的檢測(cè)（附件），結(jié)果表明，使用了防護(hù)涂裝的混凝土試樣，抗?jié)B等級(jí)大于S15（設(shè)備的最大量程為1.5Mpa，即只可以做到S15）。這表明該涂裝體系能夠有效的阻止水侵入混

5、凝土，對(duì)于防止凍融、鋼筋的腐蝕均有積極作用。 同時(shí)反向抗?jié)B等級(jí)良好也說明，該體系與混凝土的結(jié)合強(qiáng)度較高，側(cè)面說明了881環(huán)氧封閉其具有很好的滲透性能。 4、透氣性能 881混凝土防護(hù)涂裝體系的透氣性能的檢測(cè)分為兩部分：CO2和O2。 Ca(OH2是水泥水化的產(chǎn)物之一，對(duì)于普通的硅酸鹽水泥，水化產(chǎn)生的Ca(OH2可達(dá)10%15%，高堿度使鋼筋表層鈍化，但是穩(wěn)定性較差，很容易與大氣中的CO2發(fā)生中和反應(yīng)，生成中性的CaCO3。 Ca(OH2+ CO2=CaCO3 +H2O Ca(OH2+ CO2+H2O= CaCO3 +2H2O CO2造成的混凝土的碳化，使鋼筋表面的鈍化層破壞，鋼筋就容易發(fā)生腐蝕

6、現(xiàn)象。 O2參與鋼筋腐蝕電化學(xué)過程的陰極反應(yīng)，因而鋼筋的腐蝕速度受到水中溶解氧擴(kuò)散過程的控制。 Fe + 2H2O = Fe(OH2 + H2 2Fe(OH2 + 1/2O2 +H2O = 2Fe(OH3 當(dāng)水和氧氣充足，尤其是環(huán)境溫度較高時(shí)，鋼筋的電化學(xué)腐蝕速度相當(dāng)快，而且生成含水率高、結(jié)構(gòu)疏松的Fe(OH3紅色銹層，從而使混凝土保護(hù)層脹裂。 所以作為防護(hù)體系，必須對(duì)這兩種氣體具有良好的隔離作用。對(duì)經(jīng)過處理的混凝土試樣測(cè)試的結(jié)果（附件）表明，混凝土試樣的透氣系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)下降到未處理的混凝土的透氣系數(shù)的1/100以下，TQ-100型滲透儀已經(jīng)不能檢測(cè)到它的存在。從下表可以看到，881混凝土防護(hù)涂裝

7、體系要比其它幾種常用的混凝土表面處理方式具有更好的阻隔氣體滲透的性能，可以更有效的防止混凝土的碳化和鋼筋的腐蝕。 881環(huán)氧封閉漆的透氣性能 表面處理方式 透O2系數(shù)（x10-16m2） 透CO2系數(shù)（x10-16m2） 881環(huán)氧封閉漆 0.142 0.142 未處理 15.80 5、孔隙模擬液浸漬試驗(yàn) 由于混凝土為高堿性物質(zhì)，PH值可高達(dá)12.513.5。尤其是對(duì)于大型的混凝土構(gòu)件，當(dāng)進(jìn)行了表面防護(hù)以后，由于可引起中性化的CO2、SO2、SO3等被部分或全部隔離，因此已經(jīng)降低了堿度的混凝土與防護(hù)層接口的pH值會(huì)重新變高。如果封閉漆的耐堿性不好，就會(huì)影響到整個(gè)涂層體系的長(zhǎng)期防護(hù)作用。為了檢驗(yàn)

8、881混凝土防護(hù)涂層體系的長(zhǎng)期耐堿性能，進(jìn)行了孔隙模擬液浸漬試驗(yàn)。 試驗(yàn)方法：按照混凝土孔隙所包含溶液的物質(zhì)成分，配制模擬液，將涂裝好的混凝土試樣在模擬液中浸漬，評(píng)估涂裝體系與混凝土之間的兼容性，亦即該體系的耐堿性。 模擬液成分： KOH 0.6mol/L Na OH 0.2mol/L Cl- 0.8mol/L Ca(OH2 飽和 模擬液pH值：12.35（調(diào)節(jié)劑NaHCO3）試驗(yàn)液溫度：環(huán)境溫度 試驗(yàn)結(jié)果見下表。 孔隙孔隙模擬液浸漬試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)時(shí)間，h 100h 400h 800h 4000h 混凝土/涂層結(jié)合強(qiáng)度，MPa 5.9 5.5 5.4 5.5 外觀 無變化 無變化 無變化 無變

9、化 從試驗(yàn)結(jié)果來看， 881混凝土防護(hù)體系經(jīng)過4000小時(shí)后，附著力的變化很小，外觀也無變化，因此它具有優(yōu)異的耐堿性。 6. 涂層體系耐大氣老化性能 通常涂層易受到光、氧、熱、水等的作用，發(fā)生老化降解或交聯(lián)而降低其使用性能并導(dǎo)致防護(hù)失效。在機(jī)械工業(yè)表面覆蓋層產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心對(duì)881涂層混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)體系（881環(huán)氧封閉漆+881-Z01環(huán)氧云鐵中間漆+881-Y01丙烯酸聚氨酯面漆）進(jìn)行6000小時(shí)紫外/冷凝加速老化試驗(yàn)，該體系失光2級(jí)、色差0級(jí)，粉化和裂紋為0級(jí)。 在紫外/冷凝試驗(yàn)中，881混凝土涂層防護(hù)體系相對(duì)于國內(nèi)外的同類產(chǎn)品具有保色保光性能好；說明881混凝土涂層防護(hù)體系的耐候性和耐久性優(yōu)良。 涂層的防護(hù)壽命受到許多不可控制的因素的影響，要想準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)涂層的防護(hù)壽命是一件很困難的事。但是依據(jù)模擬試驗(yàn)和已有的工程實(shí)例估計(jì)，881混凝土涂層體系的防護(hù)壽命可以達(dá)到20年以上。 富鋅底漆或熱噴鋅和環(huán)氧云鐵中間漆以及丙烯酸聚氨酯（脂肪族）面漆組成的鋼結(jié)構(gòu)的重防腐涂層的使用壽命可達(dá)2030年，這也是認(rèn)為881混凝土涂層防護(hù)體系，具有良好的耐候性能的一個(gè)重要的參考。 881混凝土涂層防護(hù)體系（881環(huán)氧封閉漆+881-Z01環(huán)氧云鐵中間漆+881-Y01丙烯酸聚氨酯面漆）已在宜昌夷陵長(zhǎng)江大橋、寧波招寶山大橋等地成功使用，效果良好，目前正在巴東長(zhǎng)江大橋使用。 根據(jù)以上分析可以確認(rèn)，