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[原创] 混凝土防腐蚀材料的选择与应用

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王巍

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[复制链接] 只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2017-06-22

混凝土防腐蚀材料的选择与应用

       随着混凝土使用环境日益多样化，工业污染的日益加剧，混凝土结构受环境的侵蚀也日益突出。一般，混凝土结构的腐蚀破坏包括混凝土本身的腐蚀破坏和混凝土中钢筋的腐蚀破坏。由于混凝土和混凝土内钢筋的腐蚀会相互促进，为了延长钢筋混凝土结构的使用寿命，应同时注意混凝土和钢筋两者的防护，其中防腐蚀材料的选择与应用在其中起着相当关键的作用，应特别予以重视。
        1.混凝土的防腐蚀
        混凝土中存在着许多气孔和毛细管，有利于化学介质的渗透，为了提高其耐久性，可以从改善自身的密实性和隔离介质两方面入手。一方面要选择优质材料，确定适当配比，提高施工水平，适当增加混凝土厚度，并掺入减水剂，引气剂，防水剂等外加剂以改善混凝土的抗渗性。目前已出现了一些新型混凝土，它是用高性能掺和料大量取代水泥或用高性能胶凝材料（塑化水泥、低需水量水泥）来取代传统的水泥来制成高性能混凝土，制成的混凝土具有高强度、低收缩、高抗化学腐蚀等特点。钢纤维混凝土，将钢纤维掺入混凝土中能显著提高其抗弯、抗拉强度及断裂韧性，使得属松脆材料的混凝土具有良好的塑性。如钢纤维直径0.175mm，长度6，钢纤维/混凝土的含量（体积率）为6%时，可使混凝土的抗压强度提高37.5%。长寿命混凝土，在水压比0.5的普通混凝土中，掺入已二醇醚衍生物混合剂后，其干燥收缩率为普通混凝土的50%～60%，能控制碳化发展速率约为普通混凝土的1/3，氯离子渗透率为1/4，能有效地控制盐酸、硝酸对混凝土的渗透，从而抑制钢筋的锈蚀，使混凝土碳化中和和钢筋生锈的速度延迟10倍以上的时间，目前日本已研制出耐久性达500年以上的混凝土。
        另一方面将混凝土同周围的腐蚀介质隔离开来，在混凝土结构的表面涂履涂料是一种经济、易行的方法。其目的主要是增加混凝土抗二氧化碳渗透能力，增加混凝土耐氯化物渗透能力及提高混凝土表面的憎水性。表面封闭涂料的选择余地较大，大多数涂料都能满足要求。混凝土的表面涂料不同于一般钢材的防护涂料，特别是对底涂基料的要求更是不一样，目前常用的封闭涂料主要有：
        环氧涂料   一些液体的环氧树脂有足够低的分子量以及对混凝土的润湿性，因而有较高的渗透深度，在对混凝土表面润湿性高的溶剂的配合下，环氧树脂浸润表面后发生反应，使渗透区域强度升高。目前，环氧涂料已广泛用于混凝土表面，因具有耐碱性，相容性，与混凝土的附着力强，若能配以稀释底涂料，则可进一步提高渗透性，增大其与混凝土的附着力。
        乙烯基涂料   该类涂料既耐酸又耐碱且回弹性及韧性优异，是一类非常好的混凝土涂料，乙烯基涂料因其分子量高，粘度大，涂装时需预涂稀释底涂料。涂刷乙烯基稀释底料，可使涂料对基材有一定的渗透性，虽达不到液态环氧树脂的程度，但可以大大提高乙烯基涂料的附着力。由于干燥速度较快，后道涂料在几分钟内就可施工。
       沥青涂料    沥青涂料有两类，其中煤沥青涂料具有较好的耐水性和耐化学性，石油沥青涂料具有较好的耐候和耐光性，均广泛用于混凝土涂装中。通常用低粘度沥青涂料作底涂料层，接着用高粘度沥青涂料作面层来阻挡水的渗透。厚浆型煤焦沥青涂料在保护混凝土不受化学侵蚀和吸水性方面有极佳的功能，并可减小混凝土管道阻力。
       氯化橡胶涂料    氯化橡胶涂料具有耐水和耐化学品腐蚀以及混凝土涂料所必需的附着力和耐减性。由于是溶剂挥发型涂料，干燥速度相对较快。在高湿度的条件下，涂膜仍能保持完好。因氯化橡胶不耐动植物油和油脂，因而不宜作为下水管涂料或下水管的衬里。
        近年以来，随着涂料技术的进步，又研制出了许多新型的混凝土封闭涂料。如：改性有机硅涂料，其中的烷氧基在碱性物质的激发下与混凝土中的水反应形成硅醇基，然后脱水缩合，在混凝土表面形成非极性的憎水层具有良好的防腐蚀及抗水性。具有高耐腐蚀树脂的玻璃鳞片涂料；具有较好的环保性能的粉末涂料等。
       2.钢筋防蚀材料的选择与应用
        针对钢筋的腐蚀，除了可以改变钢筋的材质，如使用耐蚀钢筋、不锈钢钢筋外，还可以采取以下措施：
       钢筋阻锈剂   钢筋阻锈剂是一种加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质，既有直接掺加到混凝土中使用的，也有涂在混凝土表面，依靠渗透作用进入混凝土，到达钢筋表面发挥作用的，按照作用机理，钢筋阻锈剂可分为阳极型、阴极型和混合型三种。阳极型是在钢铁表面形成钝化膜，常用的是亚硝酸盐；阴极型阻锈剂通过吸附或成膜来阻止或减缓阴极过程；混合型是同时抑制阳极反应和阴极反应的一类阻锈剂。加入钢筋阻锈剂就推迟了钢筋开始生锈的时间，又减缓了钢筋腐蚀发展的速度。目前我国RI系列的钢筋阻锈剂已在上百个工程中使用成功。
        镀层钢筋和涂层钢筋 镀层钢筋主要是镀锌钢筋，利用锌的电位比铁低，对钢筋施加阴极保护。涂层钢筋是指在钢筋表面制作涂层，隔离钢筋与腐蚀介质的接触。在美国、日本、加拿大等国家中，钢筋表面喷涂环氧粉末涂料已达到规范化程度，但出于降低生产成本考虑，我国多是选择在工地喷涂高固体分环氧涂料的方法。混凝土中钢筋锈蚀的试验方法和评定标准可执行GBJ82“普通混凝土长期性能和耐久性试验方法”，但对于钢筋防腐蚀涂料的筛选，目前国内还没有适宜的方法和标准。
        阴极保护技术  阴极保护是一种降低钢筋腐蚀速率的电化学的保护方法，在水中或潮湿土中，对钢筋混凝土结构实施阴极保护相对较容易；而在大气中，混凝土具有很高的电阻值，阳极材料及其铺设方法就成了主要问题。现在已开发成功的辅助阳极有：导电混凝土、沟槽式阳极、电缆阳极、导电涂层、分布网格阳极等。结构物可实施阴极保护的前提条件是混凝土中所有的钢筋必须是电连通的，不然会引起杂散电流腐蚀。阴极保护须严格控制保护电位范围，防止析氢引起握裹力降低和氢脆的发生。
        要切实解决混凝土结构的防腐蚀问题，应综合应用各种防护手段，并不断加强新材料和新技术的开发利用和对施工工地的监控，确保混凝土结构达到预期的耐久性。

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zouwenxiao

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2017-10-20