混凝土桥梁的防腐涂装

1、混凝土桥梁的防腐涂装 Post By：2009-1-23 10:52:50 一、混凝土腐蚀现状及腐蚀原因 美国每年由于腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的3%5%，而混凝土的腐蚀占总腐蚀的40%55%。造成混凝土腐蚀的原因主要有： 1. 在酸性环境下，混凝土的碱性下降，对内部钢筋的保护能力下降，造成内部钢筋的腐蚀。在海边或含有盐的环境，混凝土的多孔结构使氯离子渗透到钢筋。氯离子的参与，使钢筋腐蚀速度更快。由于钢铁的腐蚀产物体积膨胀，产生很大的应力，造成混凝土的破坏。 2. 硫酸盐对混凝土的腐蚀分化学膨胀侵蚀和物理膨胀侵蚀： 化学作用：硫酸盐与混凝土发生化学作用，其反应产物体积膨胀，使混凝土产生开

2、裂或粉化。 物理作用：盐的结晶及晶变膨胀，可溶性盐随水渗入混凝土内部，盐在结晶和晶变过程中，体积膨胀，引起破坏。 3. 混凝土的其他腐蚀，包括氯盐、镁盐、二氧化碳等渗入混凝土内部造成混凝土腐蚀，开裂失效。 综合来看，混凝土腐蚀的原因是由于混凝土的多孔结构，而使存在的腐蚀物质进入混凝土内部造成腐蚀。在混凝土表面进行涂装保护，可以封闭混凝土的多孔结构，是混凝土防腐的一种有效手段。 二、涂层的选择 根据对国内外多种钢筋混凝土结构防护涂层的分析研究以及在总结我院以往多项桥梁防护工程应用实例的基础上，选择了环氧封闭漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆组成的881混凝土防护涂装体系。该体系已成功应用于多项

3、重点桥梁工程，并在军山长江公路大桥项目中获得了湖北省科技进步二等奖。881混凝土防护涂装体系具有以下特点： 1、环氧封闭漆的渗透深度 渗透深度是封闭漆对混凝土表面保护作用的耐久性的表征。由于混凝土是多孔性的物质，因此如果封闭漆的分子量足够小的话，在毛细作用下，它就可以渗入混凝土内部。881环氧封闭漆的渗透深度在23mm之间。一般来讲，封闭漆的渗透深度越高越好，但是对于环氧聚酰胺体系来讲，很难做到渗透深度和封闭漆的柔韧性以及抗冲击性能兼顾，只能在它们之间找到平衡点。 881环氧封闭漆渗透试验的剖面图 2、与混凝土表面的附着力 混凝土是高碱性物质，内部的碱性可以高达PH12.513.5。因此耐碱性

4、是涂层能否与混凝土保持良好附着力并长期使用的重要因素。环氧树脂-聚酰氨固化体系具有良好的耐碱性，可以使涂层和混凝土表面的附着力更好。 在测定涂层与混凝土之间的附着力时，在混凝土试样上按照施工规范依次涂上封闭漆、云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯面漆，放置7天后，采用拉拔法进行测试。附着力测试结果均大于5MPa，且破坏 均发生在混凝土内部，表明该涂层与混凝土附着力优良。 3、抗渗性能（正向渗透和反向渗透） 881混凝土防护涂装体系进行了抗渗试验的检测（附件），结果表明，使用了防护涂装的混凝土试样，抗渗等级大于S15（设备的最大量程为1.5Mpa，即只可以做到S15）。这表明该涂装体系能够有效的阻止水侵入混

5、凝土，对于防止冻融、钢筋的腐蚀均有积极作用。 同时反向抗渗等级良好也说明，该体系与混凝土的结合强度较高，侧面说明了881环氧封闭其具有很好的渗透性能。 4、透气性能 881混凝土防护涂装体系的透气性能的检测分为两部分：CO2和O2。 Ca(OH2是水泥水化的产物之一，对于普通的硅酸盐水泥，水化产生的Ca(OH2可达10%15%，高碱度使钢筋表层钝化，但是稳定性较差，很容易与大气中的CO2发生中和反应，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，使钢筋表面的钝化层破坏，钢筋就容易发生腐蚀

6、现象。 O2参与钢筋腐蚀电化学过程的阴极反应，因而钢筋的腐蚀速度受到水中溶解氧扩散过程的控制。 Fe + 2H2O = Fe(OH2 + H2 2Fe(OH2 + 1/2O2 +H2O = 2Fe(OH3 当水和氧气充足，尤其是环境温度较高时，钢筋的电化学腐蚀速度相当快，而且生成含水率高、结构疏松的Fe(OH3红色锈层，从而使混凝土保护层胀裂。 所以作为防护体系，必须对这两种气体具有良好的隔离作用。对经过处理的混凝土试样测试的结果（附件）表明，混凝土试样的透气系数远远下降到未处理的混凝土的透气系数的1/100以下，TQ-100型渗透仪已经不能检测到它的存在。从下表可以看到，881混凝土防护涂装

7、体系要比其它几种常用的混凝土表面处理方式具有更好的阻隔气体渗透的性能，可以更有效的防止混凝土的碳化和钢筋的腐蚀。 881环氧封闭漆的透气性能 表面处理方式 透O2系数（x10-16m2） 透CO2系数（x10-16m2） 881环氧封闭漆 0.142 0.142 未处理 15.80 5、孔隙模拟液浸渍试验 由于混凝土为高碱性物质，PH值可高达12.513.5。尤其是对于大型的混凝土构件，当进行了表面防护以后，由于可引起中性化的CO2、SO2、SO3等被部分或全部隔离，因此已经降低了碱度的混凝土与防护层接口的pH值会重新变高。如果封闭漆的耐碱性不好，就会影响到整个涂层体系的长期防护作用。为了检验

8、881混凝土防护涂层体系的长期耐碱性能，进行了孔隙模拟液浸渍试验。 试验方法：按照混凝土孔隙所包含溶液的物质成分，配制模拟液，将涂装好的混凝土试样在模拟液中浸渍，评估涂装体系与混凝土之间的兼容性，亦即该体系的耐碱性。 模拟液成分： KOH 0.6mol/L Na OH 0.2mol/L Cl- 0.8mol/L Ca(OH2 饱和 模拟液pH值：12.35（调节剂NaHCO3）试验液温度：环境温度 试验结果见下表。 孔隙孔隙模拟液浸渍试验结果 试验时间，h 100h 400h 800h 4000h 混凝土/涂层结合强度，MPa 5.9 5.5 5.4 5.5 外观 无变化 无变化 无变化 无变

9、化 从试验结果来看， 881混凝土防护体系经过4000小时后，附着力的变化很小，外观也无变化，因此它具有优异的耐碱性。 6. 涂层体系耐大气老化性能 通常涂层易受到光、氧、热、水等的作用，发生老化降解或交联而降低其使用性能并导致防护失效。在机械工业表面覆盖层产品质量监督检测中心对881涂层混凝土结构防护体系（881环氧封闭漆+881-Z01环氧云铁中间漆+881-Y01丙烯酸聚氨酯面漆）进行6000小时紫外/冷凝加速老化试验，该体系失光2级、色差0级，粉化和裂纹为0级。 在紫外/冷凝试验中，881混凝土涂层防护体系相对于国内外的同类产品具有保色保光性能好；说明881混凝土涂层防护体系的耐候性和耐久性优良。 涂层的防护寿命受到许多不可控制的因素的影响，要想准确的预测涂层的防护寿命是一件很困难的事。但是依据模拟试验和已有的工程实例估计，881混凝土涂层体系的防护寿命可以达到20年以上。 富锌底漆或热喷锌和环氧云铁中间漆以及丙烯酸聚氨酯（脂肪族）面漆组成的钢结构的重防腐涂层的使用寿命可达2030年，这也是认为881混凝土涂层防护体系，具有良好的耐候性能的一个重要的参考。 881混凝土涂层防护体系（881环氧封闭漆+881-Z01环氧云铁中间漆+881-Y01丙烯酸聚氨酯面漆）已在宜昌夷陵长江大桥、宁波招宝山大桥等地成功使用，效果良好，目前正在巴东长江大桥使用。 根据以上分析可以确认，