混凝土的耐久性和附加保护措施(一)
1 什么是混凝土的耐久性?什么是混凝土结构的服役寿命?
混凝土的耐久性是指混凝土结构在长期使用过程中,抵抗因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏,而保持其原有性能不变的能力。混凝土结构的服役寿命是指混凝土构筑物受到其服役环境因素的侵蚀和破坏,导致其使用性能下降到最低设计值时,所经历的时间(年)。
2 混凝土性能劣化的表现形式
混凝土性能劣化的表现形式主要有:
组成改变 体积膨胀开裂表面开裂 表面剥落
溶蚀 磨损
结构疏松 承载力下降
弹性模量降低 质量损失
体积增长
3 导致混凝土性能劣化的因素
导致混凝土性能劣化的影响因素,分为内部因素和外部因素。
材料内部因素包括:碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性。混凝土内部可蒸发水的可逆性和随之引起或产生的有害作用是导致混凝土劣化的重要原因。
外部环境因素包括:温度和湿度及其变化(干湿交替、冻融循环),以及环境中的水、气体、盐、酸等。
混凝土的劣化又分为两大类:
第一类是有水、空气和其他侵蚀性介质渗透进入混凝土所导致。其中化学类的包括钢筋锈蚀、碱骨料反应、硫酸盐侵蚀、海水侵蚀、酸腐蚀、碳化等;物理的包括冻融、盐结晶、火灾等。
第二类是磨损、冲刷与空蚀,涉及另外的机理。
钢筋锈蚀的产物在生成过程中体积膨胀,能导致混凝土顺筋开裂和混凝土保护层剥落,损害钢筋与混凝土之间的粘附力,削弱钢筋的截面积并使钢筋白变脆,从而影响结构安全性(承载力降低)与适用性(裂缝、表面锈迹等)。
在正常情况下,混凝土中的钢筋不会锈蚀,这是由于钢筋表面的混凝土孔溶液呈高度碱性(pH值大于13),可维持钢筋表面形成致密的氧化膜,这一成分复杂的以四氧化三铁为主的黑色氧化膜是钢筋的钝化保护膜,可阻止钢筋产生体积膨胀的不稳定红色锈蚀产物水合三氧化二铁 Fe2O3·nH2O。
通常有两种情况可导致钝化膜失效:1 混凝土的中性化,主要是碳化,即空气中的二氧化碳从混凝土表面扩散到混凝土内部,与混凝土内呈碱性的水泥水化产物氢氧化钙起反应,生成中性的碳酸钙,降低混凝土的碱度,使钝化膜不能继续维持而破坏,并在水分和氧气的作用下使钢筋锈蚀;同样,有酸的侵入也会使混凝土中性化。2 氯盐的侵入,即氯离子从混凝土表面扩散到钢筋位置并积累到一定浓度(临界浓度)后,也能使钝化膜失效。混凝土内的钢筋碳化锈蚀和氯盐锈蚀都是电化学腐蚀过程,都必须有水分和氧的参与。此外,混凝土中的直流电(如地铁结构中的杂散电流)也能促使钢筋锈蚀。
使混凝土材料腐蚀或造成损伤的环境因素主要有冻融循环、干湿交替以及水、土壤中的硫酸盐、镁盐、酸等化学介质的作用。混凝土内的饱和空隙水受冻膨胀产生压力、反复冻融可增加混凝土的饱水程度并使混凝土表层开裂、浆体剥落、骨料裸露甚至崩落。
硫酸盐能与混凝土中的水化产物氢氧化钙和水合铝酸钙发生化学反应生成石膏和钙矾石,这两种反应产物发生体积膨胀,使混凝土开裂剥落。在干湿交替的条件下,潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液在环境转为干燥后因过饱和而结晶,还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏。酸能溶解混凝土中的氢氧化钙等水化产物,破坏混凝土的内部结构和密实性。空气中的二氧化硫及氮氧化物等空气污染物与水结合形成酸雨,对混凝土也有很大侵蚀作用。氯盐(氯化钠,氯化镁等)不仅能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋锈蚀,而且能和混凝土中的氢氧化钙发生离子交换反应生产易溶(如氯化钙)或疏松无胶凝性(如氢氧化镁)的产物,破坏混凝土材料的微结构。
在有冰冻情况下,盐冻能使混凝土表面起皮剥落。
除冰盐(一般为氯盐)不但能对钢筋造成严重锈蚀,而且对表层混凝土有很大破坏作用。
此外,密实性差的高水灰比混凝土,当接触流动水、压力水或者有水渗透时,即使不是软水,也能使混凝土中的氢氧化钙析出,降低混凝土碱度。环境作用对混凝土材料的腐蚀和损伤主要发生在混凝土表面,是混凝土截面或混凝土材料强度受到损失,影响结构的实用性(外观、裂缝、剥落等)和安全性。在配筋混凝土结构中,最重要的是因表层混凝土发生腐蚀或损伤而削弱了对钢筋的保护能力,加速了钢筋的锈蚀进程。
4 提高混凝土耐久性的根本途径
提高混凝土结构耐久性的根本途径是增加混凝土本身的密实性和钢筋的保护层厚度。
类似环氧涂层、混凝土表面浸涂,阻锈剂等手段只能作为附加措施,因漆本身的寿命都不及混凝土。所有这些附加措施也只有用在具有良好耐久性混凝土的前提下,才能起到一定作用。
5 为什么混凝土会渗水?
对混凝土结构来说,水是重要的原材料,也是结构破坏的主要介质,是混凝土结构出现耐久性问题的核心。不仅物理劣化过程与水有关,同时作为传输侵蚀性离子的介质,水又是其化学劣化过程的重要载体。密实性好的混凝土,抗渗性才好,混凝土结构的耐久性才好。
混凝土内部存在孔隙通道是其渗水的根本原因,孔隙通道包括:
混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道;
拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊和水膜;
各种原因导致的混凝土结构的体积变形所产生的裂缝;
混凝土在载荷作用下的变形导致的裂缝。
近期国内发生多起工程事故,如无锡高架桥桥面侧翻事故,广州地铁路面塌陷事故和昨天发生的厦门地铁站路面塌陷事故,按说经过几十年的发展,我们国家的工程建设水平和管理水平早就不可同日而语了,为何仍然事故频发,在笔者看来,一个重要原因可能就是盲目追求工程进度,一味求快,结果必然导致工程有很大的隐患。
在这里,我依然要引用童大焕老师一段即使到现在都颇受争议的一段话:中国哟,请你慢些走,停下飞奔的脚步,等一等你的人民,等一等你的灵魂,等一等你的道德,等一等你的良知!不要让列车脱轨,不要让桥梁坍塌,不要让道路成陷阱,不要让房屋成危楼。慢点走,让每一位公民都顺利平安地抵达终点,每一个生命都有自由和尊严,每一位公民都不被“时代”抛下!
——童大焕
工程建设领域的一个突出问题就是盲目求快,缺乏必要的前期调研、勘察和论证。一旦决定建设就仓促动工,并不惜以牺牲工程质量为代价,盲目追求施工进度并压缩施工工期。这种工程施工方式常带来安全隐患,但受害最深的则是结构的耐久性,极端情况则是工程还未交工就出了安全事故。
工程建设求快,实际上并不是盲目的,根本目的就只有一个:省钱。
对于甲方来说,工程早一天完工,就早一天验收,可以早一天投入使用,也就可以早一天收钱,民众因为更早使用而支持。
对于建设单位来说,一个工程项目需要投入巨大的人力物力,工程多耽误一天,每天的人工费用都是天价,所以工程建设越快越省钱,现在的工程报价普遍很低,所以都是把压工期放在相当重要的位置,提前几天完工,项目还能挣钱,耽误几天完工,项目可能就亏损了。对于甲方和建设单位来说,基本就是在保证基本施工质量的前提下,尽早完工交差。问题在于,现在的工程施工环境都极其复杂,要求很高,如果不把工程质量放在最重要的位置,出事几乎就是不可避免的。
混凝土结构的耐久性和工程的施工质量关系非常密切。新拌混凝土浇筑就位后需要有足够长的养护时间使其处于潮湿和适当温度的环境里水化,如果因抢工而过早结束养护或养护不良,是表层混凝土过早暴露于失水的干燥环境中而得不到充分水化,就会严重损伤表层混凝土的密实性和强度性能。而钢筋锈蚀、混凝土防冻、或阻止有害化学物质的腐蚀,关键就在于表层混凝土的密实性或抗渗性。由于抢工而省略必要的重复检验程序或无法精心操作(这个词实在没办法用于工程建设领域),经常使得钢筋位置出现很大偏差,本来只有几厘米的保护层厚度如果在施工中缩减一半,钢筋出现锈蚀的年限就有可能缩短到原来的1/4。结构的各种施工缝、连接缝和防水层等构造,是影响结构耐久性的薄弱环节,其质量在快速施工中最不易得到保证。早强水泥的大量使用,使得混凝土更容易发生早期开裂并影响后期强度的发展,有损混凝土的耐久性。大干快上造成的各种隐患,在某些情况下,极有可能出问题,就像广州和厦门地铁塌陷事故一样,可以说这几乎是无法避免的。而对于我们做防腐,防水和地坪的同行来说,略感欣慰的是即使我们的工程做得再垃圾,基本也不会出很多的安全事故,因为我们做的都是辅助工程,表面工程,里子的好坏跟我们关系不大。在国外的工程合同中,常有提前完成施工时需要受到罚款的明确规定,因为缩短工期意味着偷工减料的可能。反观国内,大家都以高铁的快速而欢欣鼓舞,能快当然是好事,不过别忘了:萝卜快了不洗泥,如果做不到又快又好,那就只能按照童大焕老师说的,“请你慢些走,停下飞奔的脚步!”
混凝土结构工程的耐久性现状、原因和改善途径
6 混凝土结构的耐久性现状
我国民用房屋建筑和公共建筑的结构构件由于多数处于室内干燥环境,且表面常有抹灰层或饰面保护,在正常设计和正常使用条件下,通常可以达到50年的设计使用年限而不需要大修;但是阳台、雨罩、外廊、女儿墙等室外构件,以及南方潮湿地区紧接房顶出口、天窗和靠近基础部位的构件因经常处于干湿交替的环境下,在北方又受到反复冻融,往往不到30年就会出现钢筋锈蚀引起的混凝土顺筋涨裂和混凝土保护层剥落,受冻蚀的混凝土则开裂剥蚀、骨料裸露。一般工业厂房和露天构筑物大多数在25年左右急需大修。接触有害气体和液体物质的工业建筑,使用寿命更短。由于我国的建筑结构在耐久性的设计标准上偏低,施工质量这些年来并没有明显提高,甚至有下降的趋势,他们的长期使用功能依然令人怀疑和担忧。
相对于民用建筑,处于露天环境下的桥梁耐久性和病害情况更为严重。在役的混凝土桥梁出现钢筋锈蚀、混凝土开裂的情况非常普遍,劣化的主要原因在于混凝土的密实度太差,钢筋的保护层太薄,比方地区的混凝土不具备抗冻性能。近年来由于使用除冰盐融化道路积雪,更使北方公路桥梁中的钢筋迅速锈蚀。公路车车辆超载也是促使桥梁提前老化、破坏的重要原因之一。
7 结构耐久性不足的主要原因
7.1 工程设计标准偏低
我国现行的混凝土结构设计规范和施工规范,主要考虑的是载荷作用下的结构安全性需要,对于结构长期使用过程中由于环境作用引起材料性能劣化的影响,则被置于比较次要和从属的地位。
规范对于大气环境以及水体、土壤环境中有害物质对钢筋锈蚀和混凝土的腐蚀作用,主要依靠混凝土原材料和配合比选择、混凝土最低强度等级要求、混凝土最高水灰比限制以及规定钢筋的混凝土保护层最小厚度等构造措施进行控制。
结构设计规范中并没有对结构的设计使用寿命提出明确要求,设计人员在结构设计中长期习惯于不必单独考虑耐久性和具体使用年限的需要。
我国混凝土结构设计规范对耐久性的要求普遍偏低,标准先天不足。
7.2 盲目追求工程施工进度
混凝土结构的耐久性和工程的施工质量关系非常密切。
新拌混凝土浇筑就位后需要有足够长的养护时间使其处于潮湿和适当温度的环境里水化,如果因抢工而过早结束养护或养护不良,是表层混凝土过早暴露于失水的干燥环境中而得不到充分水化,就会严重损伤表层混凝土的密实性和强度性能。而钢筋锈蚀、混凝土防冻、或阻止有害化学物质的腐蚀,关键就在于表层混凝土的密实性或抗渗性。
由于抢工而省略必要的重复检验程序或无法精心操作(这个词实在没办法用于工程建设领域),经常使得钢筋位置出现很大偏差,本来只有几厘米的保护层厚度如果在施工中缩减一半,钢筋出现锈蚀的年限就有可能缩短到原来的1/4。 结构的各种施工缝、连接缝和防水层等构造,是影响结构耐久性的薄弱环节,其质量在快速施工中最不易得到保证。 早强水泥的大量使用,使得混凝土更容易发生早期开裂并影响后期强度的发展,有损混凝土的耐久性。
大干快上造成的各种隐患,在某些情况下,极有可能出问题,就像广州和厦门地铁塌陷事故一样,可以说这几乎是无法避免的。
国外的工程合同中,常有提前完成施工时需要受到罚款的明确规定,因为缩短工期意味着偷工减料的可能。
反观国内,大家都以高铁的快速而欢欣鼓舞,能快当然是好事,不过别忘了:萝卜快了不洗泥。
国内某地路面塌陷
7.3 缺乏正常检测与维修
结构的耐久性需要有正确的使用和正常的检测和维修相配合,对于露天和恶劣环境下的基础设施工程更是如此。重新建、轻维修,并将二者截然分割,这是工程建设管理和结构设计工作中的一个重大误区。
在工程建设的规划设计阶段,设计人员本应在设计文件中提出今后使用过程中的检测与维修要求,并为之预置必要的条件。
对于重要的工程,应在设计中进行结构全寿命经济分析与评估,包括建造时的一次性投资以及整个使用年限内的维修费用。国外的经验证明,只有适当加大初始投资费用,强化结构的防腐蚀性能才是最经济有效的途径。
我国的工程建设法规迄今尚未规定全寿命分析的要求,在投资拨款上,工程维修费用与一次建设费用脱钩,维修费又长期不足,工程得不到及时维护,结果造成更大的损失。
由于环境作用的不确定性和结构耐久性问题的复杂性,对于许多处于严酷环境中的结构工程来说,很难在结构的设计阶段就能做到耐久性或使用寿命的准确预测。这就需要在工程竣工后对结构材料性能做实际检测,并通过结构使用过程中的定期检测(特别是使用若干年后的早期检测)对结构的耐久性进行在设计。
对于重要结构工程的定期检测也是确保结构安全性的需要,尤其是人员密集的公共建筑和生命线工程。
台湾宜澜南方澳大桥前些天刚刚垮掉
8 改善结构安全与耐久性的主要途径
8.1提高安全设置水准
提高结构安全设置水平,首先要提高的是抗灾能力。
要提高城市房屋的抗震设防等级;人员密集的公共建筑应采用现浇钢筋混凝土结构,一般不宜采用砖砌体承重或装配式的混凝土结构以增强结构的整体牢固性。
其次,要适当提高结构设计载荷的标准值和结构构件承载力的安全储备。
某地桥面板侧翻事故
设计时也要考虑今后使用载荷可能的变化,尤其是桥梁等交通结构。
房屋建设的设计载荷也要必要增加,特别是公共场合(如剧场、体育馆)以及共用场所(如门厅、走廊)的楼面载荷。
8.2完善结构耐久性的设计标准
结构的设计使用年限
结构设计使用年限或设计寿命,是在工程竣工后,在设计预定的使用和维修条件下,其安全性和适用性均能满足原定设计要求的期限。
设计使用年限应由设计人员和业主共同确定,需充分顾及业主和用户的意愿,并符合相关法规提出的最低限度要求。
正如结构的强度设计需要有一定的安全储备,结构的设计使用年限也是在一定安全储备的条件下所能达到的最低限度的使用年限,或称目标使用年限。
如果结构的寿命安全系数是2.0,比如我们的房屋设计寿命为50年,则就这些房屋的总体来说,其不需大修并保持良好适用性的平均使用年限就应该达到100年。我们有时混淆了设计使用年限和平均使用年限的界限。
合理规定建筑结构的使用年限,事关国家和业主的重大利益。
结构的耐久性设计
在以往建筑工程的设计文件中,没有环境作用下结构耐久性的独立章节,这种情况应该改变。为了达到设计寿命的预定目标,设计师还必须对结构材料的选用、结构施工工艺和施工质量控制以及今后使用过程中的正常维修与检测提出要求。
8.3使用阶段的安全检测
为了保证结构使用期间的安全性,应对工程进行定期的安全检测。
要想将结构安全事故降到最低程度,还应该以预防为主,通过例行检测及时发现问题。
国内现在已有大量工程步入老年期需要诊治,也有许多工程发生病害需要加固;这些都属于结构安全检测的范畴。
要想减少工程安全事故的频发状况,如何从法制的角度建立强制的安全检测制度也许是个行之有效的途径。
8.4提高结构材料的耐久性
提高结构材料的耐久性,是保证结构使用年限的主要途径。
结构材料的改善从以下几个方面,包括水泥生产限制过分早强和细度,混凝土粗骨料粒形不良和级配差,推广引气混凝土(也可以考虑防水混凝土),开发耐锈钢筋品种(包括非金属玄武岩加强筋),以及海砂混凝土的控制与利用。
8.5完善技术标准及其管理模式
我国工程建设的技术标准体系及其管理模式是在过去计划经济年代中形成的,有些已经不能适应现代中国的需求了,必须做进一步认识并修改完善。
规范作为一种技术标准,一直在我国工程结构的设计和施工中起着非常重要的作用,在工程技术人员心中,一直就有技术规范就是法律的理解;以为不遵守技术规范就是违法,而只要遵守规范条文,即使出了工程事故,也不需要承担责任。
实际上,技术规范是以往工程实践的总结,规范所规定的技术和方法是通常情况下值得遵循的做法,因此规范的适用对象应该是一般情况下的一般工程。
规范所提供的方法是成熟可靠的,但往往可能不是最先进的;规范也不可能完全适用于各种特定的条件和新出现的情况。
应当明确认定:技术规范绝不是法律。
设计施工规范的作用只是在业主和设计、施工企业之间通过合同或契约,作为共同认可的进行设计和施工活动的一种规则。技术规范所谓技术标准应强调其指导性而不是强制性。不论是否遵守规范,出了问题设计施工人员都要自己承担责任,包括法律责任。
如果将规范条文看作是一般意义上的法律条文,则在设计施工中要采用不同于规范但更为合理的做法,无异于违法行为;相反,只要墨守成规,即使出了问题,也可不负责任,这就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与应有的职责要求,从根本上不利于提高我国工程企业和从业人员的素质。
设计人员应以规范为指导,创造性地解决实际问题而不能盲目跟从,这才是使用规范的正确原则。
另外,还应该明确认定,技术规范中规定的要求应是一般情况下的最低限度要求。我们的设计施工人员已经习惯了将规范的最低要求作为确定性的要求。规范尤其不能为高质量的追求设置障碍和限制,但实际情况并不总是如此。
提高混凝土结构耐久性
提高混凝土结构耐久性的根本途径是增加混凝土本身的密实性和钢筋的保护层厚度,根本目的就是抵抗水和其他各种侵蚀性介质对混凝土的渗透,使钢筋锈蚀,并使混凝土破坏和开裂。
混凝土内部存在孔隙通道是其渗水的根本原因,孔隙通道包括:
混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道;
拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊和水膜;
各种原因导致的混凝土结构的体积变形所产生的裂缝;混凝土在载荷作用下的变形导致的裂缝;骨料本身也不是完全致密的,也有渗透性。
在一般的环境条件下,按照标准工艺制作的钢筋混凝土构件,是能够满足耐久性或使用寿命要求的,即常规条件下,不需要额外的附加保护措施来保护钢筋混凝土,依靠混凝土自身的密实性和足够的钢筋保护层厚度,就能满足要求。不过我们的国家地大物博,在不同地方不同环境下的钢筋混凝土结构受到不同的腐蚀性介质和环境侵蚀,有些环境条件下依靠混凝土自身已经不能抵抗外界的侵蚀,所以必须采用附加保护措施来提高钢筋混凝土的寿命。应该指出的是,任何“附加措施”都应该在“基本措施”的基础上采用,任何情况下最大限度保证混凝土的高质量,都是头等重要的。下面所说的附加保护措施,不包括引气剂,减水剂,钢筋阻锈剂等常规添加剂以及环氧涂层钢筋,镀锌钢筋等技术措施。
1 防水剂
防水剂是添加到混凝土砂浆里或者涂刷到混凝土构件表面,可以提高混凝土结构防水抗渗性的添加剂。
一般来说,内掺效果要优于表面涂刷,因为可以提高混凝土结构的整体抗渗性和抗开裂性,而表面刷涂只能改善混凝土结构的表面防水抗渗性。
目前比较好的防水剂是含有有机硅官能团的有机聚合物纳米乳液,乳液跟水泥砂浆相容性好,可以内掺到混凝土砂浆中,提高混凝土的致密性,堵塞混凝土结构中的各种渗水通道,防水抗渗性能可提高数倍,抗渗压力可达1.5MPa~3.0MPa,远高于国家标准。由于抗渗性能提高,混凝土构件的抗冻融性,防碳化性能和屏蔽氯离子性能也有很大提高。内掺防水剂具有优异的耐水性和耐介质性,可以跟混凝土结构同寿命。
内掺防水剂通常具有保水效果,可以有效降低混凝土早期失水开裂,也有利于防水抗渗性和耐久性的改善。
而市面上有所谓的防水剂,是含有氯离子的化合物溶液,添加后其中的氯离子会直接使钢筋腐蚀膨胀,造成严重后果(钢筋腐蚀,混凝土保护层顺筋开裂等)。
防水剂的综合使用成本较低,工艺简单。
2 硅烷浸渍
所谓硅烷即指异丁基(烯)三乙氧基硅烷(液体)和异辛基三乙氧基硅烷(膏体),且对含量要求比较高,分别要求为98.9%以上和80%以上,浸渍指的是对混凝土表面进行喷涂的过程,是通过渗透机能,完整的浸入基材内部,达到封闭作用,原理如下图。
异丁基(异辛基)三乙氧基硅烷渗透到混凝土孔隙中,硅烷官能团水解并与混凝土发生化学连接,异丁基(异辛基)官能团分布在表面,起到降低表面能的作用。
硅烷浸渍形成的憎水表面并不会成膜,所以不会挡住混凝土表面的孔隙,混凝土中的水分可以自由挥发,即硅烷浸渍不会改变混凝土的呼吸特性。
硅烷浸渍的特点如下:
硅烷浸渍的综合成本较高,而且混凝土结构出现裂纹后,会形成新的渗水通道,导致防水抗渗性降低。
3 聚合物改性水泥砂浆
聚合物改性水泥砂浆层,顾名思义,即掺入了有机聚合物的水泥砂浆,聚合物的加入改善了水泥砂浆的很多性能,比如可以改善砂浆的保水性,改善失水开裂风险,提高砂浆对基层的粘接性或者附着力,提高砂浆的抗折强度,另外,还可以提高水泥砂浆的耐水性、防水抗渗性、耐氯离子渗透性、抗碳化性、耐冻融性、耐介质性等等。
聚合物改性水泥砂浆的性能,跟添加的有机聚合物关系和所用的水泥品种很大,不同的聚合物砂浆,性能天壤之别,需要根据需求选择。
聚合物改性水泥砂浆,特别适合做钢筋混凝土结构的破损修复,其与基层的附着力强,而且与后续的各种涂层或者其他处理工艺,相容性良好。改性砂浆表面可以刷防水剂,做有机硅烷浸渍,也可以做保护涂层。
聚合物改性水泥砂浆工艺简单,成本不高,适合做混凝土结构修复。
4 涂层防护
用于混凝土结构表面的涂覆层,是种类最多,最普遍的防护涂层,最常用的有两类:防水涂层类和重防腐涂料类。防水涂层类常用的就是聚脲防水材料,已经在高铁桥面防水和很多公路铁路桥桥面防水工程中有大量的应用,在一些大坝上也有一定的应用,目前限制聚脲防水层广泛应用的最大障碍就是高昂的成本。重防腐涂料类就是常用的环氧类、氯化橡胶类、聚氨酯类、氟碳类涂层体系,目前已经在国内很多桥梁上有大量的应用,其主要作用有二:1是混凝土基层保护,2是装饰作用。客户考虑更多的应该是装饰作用,而不是混凝土的保护作用。
混凝土结构重防腐涂料保护体系,根据不同的要求,通常选用不同的树脂和填料做针对性的涂层。比如封闭底漆通常选用渗透性好的环氧树脂清漆,树脂渗透到基层固化后,具有很强的封闭作用,同时可以保证跟后道涂层之间的附着力。
中涂层一般选用厚浆型环氧漆,填料主要有云铁灰,或者玻璃鳞片,以提高涂层的抗渗屏蔽性,抵抗氯离子、二氧化碳、二氧化硫等腐蚀性气体对混凝土基层的渗透,涂层厚度一般在100微米-2.0mm之间,取决于混凝土构件所处的环境状况。面层通常选用具有良好装饰性的聚氨酯或者氟碳涂层,水下结构选用氯化橡胶类涂层或者湿固化聚氨酯类涂层,要求具有良好的耐水性。目前应用最广泛的混凝土涂层体系就是环氧封闭清漆+环氧云铁中间漆(厚浆型)+丙烯酸聚氨酯面漆/氟碳面漆的三涂层体系,涂层体系具有很好的抵抗氯离子,二氧化碳等的侵蚀,涂层寿命在15-25年之间,到达一年时间就需要重涂。重涂时只需要将表层损坏涂层打磨清理干净并拉毛,再涂覆配套的中间漆和面漆,就可以进一步延长涂层体系的防护寿命。这也是大型混凝土桥梁的常用做法。对于浪溅区等腐蚀环境最为恶劣的区域,一般选用耐磨性,耐腐蚀性更突出的玻璃鳞片类重防腐涂层,侧重防腐蚀性能,不考虑装饰性能,如环氧玻璃鳞片体系,聚酯玻璃鳞片涂层体系,可以有效减缓浪溅区混凝土结构的冲蚀破坏,延长使用寿命。
小结混凝土结构的耐久性,混凝土自身的密实性和钢筋保护层厚度是起了决定性作用,各种附加保护措施只在混凝土结构自身性能优异的情况下,才能发挥最佳作用,延长混凝土结构的寿命。
各种附加保护措施,各有侧重,可以根据情况,综合应用,发挥各自的最大优势。各种工程,影响质量的最主要因素就是施工质量,各种附加保护措施的保护效果好坏,也主要取决于施工质量。只有干好了,才能发挥各种措施的最佳效果。