钢筋混凝土表面复合涂层防护技术的研究进展

2019-11-17 投稿人 : www.mcxj.net 围观 : 1649 次

摘要:分析了当前钢筋混凝土表面复合涂层保护技术存在的一些问题,介绍了纳米改性复合涂层保护技术、热喷涂锌涂层阴极保护技术等新型涂层保护技术的研究与应用。

关键词:钢筋混凝土;防腐。纳米材料;热喷涂;随着混凝土结构应用范围的不断扩大,复合涂层的安全使用和耐久性问题也摆在人们面前。 自20世纪60年代以来,混凝土结构的耐久性已成为国内外科研机构[1]的重要研究课题之一 优质混凝土和适当厚度的保护层是提高钢筋混凝土耐久性的重要基本措施,但不能避免钢筋混凝土腐蚀损伤的发生,也不能保证其长期耐久性,特别是在严重腐蚀环境下。 因此,必须对钢筋混凝土采取额外的防腐措施。 美国混凝土协会(ACI)已经确认了钢筋混凝土保护的四个有效附加措施:环氧涂层钢筋、钢筋缓蚀剂、阴极保护和钢筋混凝土防腐涂层。 其中,“底层+中间层+表层”防腐复合涂层技术已成为钢筋混凝土更有效、更经济的防护措施,并得到了世界各国的高度重视和迅速推广应用,[2]

2表面复合涂层防护技术存在的问题

2.1涂层的透气性和吸水性

杨丽霞等研究证明,有机涂层虽然将基材与腐蚀介质隔开,但并不是十分完善的阻挡层,有机涂料涂装后,因溶剂挥发而产生针孔及高分子链结构的微间隙,给水、氧气及其它腐蚀介质形成扩散通道,从而引起涂层下基材腐蚀的发生[3];有机涂层中含有许多可溶性盐和一些亲水基团,涂层接触雨水(或江、河、海水)后会发生反应,在涂层内部形成液体的传输途径,含有氯离子的液体通过这些传输途径渗透到基材界面,在界面处发生腐蚀,形成原电池反应,较终导致涂层起泡、脱落失效。付东兴等研究说明,有机涂层起泡失效主要是由渗透压起泡、阳极起泡、阴极起泡、应力起泡、电渗透起泡等行为引起的,重防腐涂层甚至长效防腐复合涂层也存在类似问题。刘儒平等[6]将表面防护处理后的混凝土试样进行288h盐水干湿循环腐蚀试验,结果发现涂层附着力下降了3%~5%,高精度抗渗试验发现试样存在明显的渗水现象。由于混凝土中钢筋的腐蚀行为取决于其表面形成的具有保护性能的氧化物膜,钢筋周围自由氯离子的存在破坏了氧化膜并导致其局部击穿和腐蚀,当氯离子含量达到临界值时钢筋就开始腐蚀,这证明涂层的屏蔽性能十分重要。 然而,混凝土碳化、氯离子侵蚀、酸雨腐蚀、氧气和水的作用等腐蚀因素。正是由于涂层的透气性和吸水性的缺陷,导致钢筋混凝土结构的损坏。

2.2涂层后续问题

混凝土材料中的裂缝是不可避免的。控制混凝土裂缝对混凝土结构的耐久性具有重要意义 杨林德等[7]发现,开裂和渗漏会加速氯离子迁移,促进钢筋腐蚀,钢筋腐蚀时间随着开裂深度的增加而缩短。 目前,钢筋混凝土保护层一般采用封闭底漆和封闭腻子对基底处理后的混凝土表面和裂缝进行封闭,然后进行中间涂层和表面涂层施工 涂层的以下性能反映了涂层跨越裂缝的能力,表明涂层在混凝土裂缝产生和扩展期间仍保持防腐能力[8-9] 李伟华等人[10]涂料混凝土裂缝跟踪研究表明,由环氧底漆、环氧底漆、聚氨酯和氟树脂面漆组成的复合涂料体系的跟踪与其厚度密切相关。 当复合涂层厚度为100μm时,复合涂层的伸长率为0.81毫米,当厚度为200μm时,伸长率为1.29毫米,当厚度为1000 μ m时,伸长率为3.40毫米。复合涂层的柔韧性也随着厚度的增加而提高。 混凝土中的微观裂缝和大裂缝一般在0.1毫米至0.3毫米之间,而由于承重重力或温度变化而产生的裂缝可达0.1毫米至1.0毫米。[11] 复合涂层受阳光、冻融、雨水、风浪等环境因素的影响,其后续性能会随着涂层的使用寿命逐渐降低。因此,上述复合涂层(总厚度为250 ~ 350微米)的预期寿命高达60年,而目前的实际设计寿命仅为10 ~ 20年。

2.3涂层的耐久性

有机涂层在阳光、盐雾、干湿交替、冷热交替等因素的作用下会逐渐老化。 钢筋混凝土保护涂层的耐久性已被世界各国明确规定。例如,普通表面涂层要求人工加速抗老化时间不少于1000小时(日本烟草275-2000 《海港工程混凝土结构防腐涂层》),氟碳涂层达到2500小时(汞/吨3792-2005 《交联型氟树脂涂料》) JTG/TB07-01-2006 《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》要求保护涂层的人工加速抗老化时间超过3000小时,这被业内专家认为太高,一般室外涂层难以满足[8]的要求 因此,不难看出目前钢筋混凝土防护涂料和复合涂料的实际耐久性不足。

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