大桥混凝土涂装方案探讨

1、大桥混凝土结构表面防护推荐方案一、 前言-公路大桥混凝土结构防护涂装的特点及技术要求桥梁受到的腐蚀主要是大气腐蚀。随着大气环境的不同，桥梁受到的腐蚀也不同。跨江大桥受到气体中氯离子的侵蚀，腐蚀环境极为恶劣。处于工业区和城市的桥梁，由于大气污染严重，含有SO2等腐蚀性气体，受到的腐蚀也很严重，所以长效防腐油漆系统的选择成为关键。公路大桥混凝土结构的油漆涂层需具备防护和装饰两方面功能。由于日晒、雨淋、大气污染等的长期作用，混凝土表面对涂层系统的防护性能要求很高；其中又以耐炭化功能更为重要。同时考虑到大型桥梁维修费工费时，更要求具有较长的使用寿命。国际上认为在临海地区桥梁的涂层使用寿命至少应达到15

2、 年，内陆地区至少应达到20 年。因此，现代桥梁涂装特别强调涂漆前表面处理，选用重防腐涂料，严格施工管理, 以及运营过程中的维修保养，以确保桥梁涂层的使用寿命。1 主要引用标准：NACE NO5 高压淡水冲洗的清洁标准（相对美国钢结构涂装标准SSPC-SP12)TB/T 1527 铁路桥桥保护涂装TB/T 2486 铁路涂膜劣化评定GB/T 1766 色漆和清漆涂层老化的评级方法JB/Z350 高压无气喷涂典型工艺GB1764 漆膜厚度测定法GB/T 5210 涂层附着力的测定法，拉开法GB/T 1771 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定（相对国际标准ISO 7253:1984）GB/T 186

3、5 色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露（ 相对国际标准ISO11341:1994）GB/T1740 漆膜耐湿热测定法GB7692 涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全GB6514 涂装作业安全规程涂漆工艺安全（漆膜的物理机械性能测定执行对应的GB 标准）GB/T15957-1995 大气环境腐蚀性分类ISO2808/DIN55928 油漆干膜厚度检查标准二.钢筋混凝土的腐蚀和粉化原因从1824年波特兰水泥的发明算起，混凝土材料至今已有150多年的历史。目前，全世界混凝土的年产量已达30亿m3，并被广泛应用于土木、水利与建筑工程，海洋及港口建设工程，交通运输、公路与铁路工程，甚至航空与航天工程等

4、等。可以说，混凝土材料为人类的文明与发展做出了巨大的贡献。我国目前水泥年产量达6亿多t，是水泥产量最多的国家；混凝土年产量也高达1213亿m3/a，约占世界总产量的40，是世界上混凝土生产和应用最多的国家。混凝土是一种人造石，应具有类似于天然石材的耐久性。坚硬的混凝土本身也是耐腐蚀的材料，所以在很多年以来，人们常常认为混凝土不需要保护，并且经常把混凝土用于钢结构的保护。但试验和应用证明，混凝土和钢筋混凝土在使用过程中，受到土壤中、水中及空气中有害介质的侵蚀，或混凝土本身组成材料有害成分的化学及物理作用，会产生劣化，宏观上会出现开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软及强度倒缩下降等，严重者会使结构破坏倒塌

5、，人们逐渐认识到混凝土也可以用涂料进行保护。混凝土是由硅酸盐水泥、填充沙砾、水和助剂等混合后经水合浇注而成，其中水泥、填充沙砾等作为“主剂“；而水作为“溶剂和固化剂“。水泥的基本化学组成为3CaOSiO2和-2CaOSiO2，以及少量的3CaOAl2O3、4CaOAl2O3Fe2O3或者是一些铁相的固体溶液MgO、CaO以及其痕量化合物。混凝土的典型特性是易生产和浇注；抗冲击；抗压、耐磨性；但是由于伸长强度差，需使用钢筋骨架来改善混凝土构件的伸长强度，成为钢筋混凝土。混凝土通常经过28 天的固化后可以达到最初的物理性能。混凝土油漆涂层需具备防护和装饰两方面功能。由于暴露於日晒、雨淋、大气污染等

6、的长期作用下，钢筋混凝土的腐蚀如果不引起重视和采取措施，可能会带来严重后果。混凝土加强钢筋的腐蚀诱因是多方面的，例如氯离子的增加，充足的氧气环境，水分等等。由于导致混凝土发生碳化损坏的影响因素主要基于环境因素，例如温度、湿度、氯化物和盐份浓度、材料，以及混凝土的密度，孔洞的密度等等，而通常以氯化物渗透量来定性混凝土的碳化风险程度。钢筋腐蚀产物，铁锈的体积约为原先铁体积的2.5-7 倍，所产生的膨胀压力会造成混凝土的开裂、剥落，裂缝的产生又会招致更多腐蚀介质的进入，引发更严重的腐蚀。引起混凝土内加强钢筋腐蚀最为主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的渗透量。2.1 碳化(硫化)的产生和影响钢筋混凝土的

7、发明与发展的主要因素之一是水泥浆具有保护钢筋免受腐蚀的能力。钢筋混凝土中水泥的水化产物氢氧化钙是一种高碱性物质，pH 值在12.5 以上，混凝土中钢筋与该溶液接触，表面会形成氧化亚铁面膜，它可以钝化钢筋，阻止氧接触钢筋，对钢筋起到保护作用。这种钝化作用在碱性环境中是很稳定的。当水份通过孔洞形态的混凝土,在里面形成氢氧化钙。氢氧化钙使钢筋处于一个碱性环境，由于外来的酸性气体，如二氧化碳或者二氧化硫渗入混凝土与氢氧化钙发生化学反应，变成碳酸钙或硫酸钙，整个反应称为碳化作用或者硫化作用。CO2+H2O+Ca(OH)2 CaCO3+2H2O 碳化作用SO2+H2O+Ca(OH) 2CaSO4+2H2O

8、 硫化作用当大量的碳酸钙或者硫酸钙形成时，混凝土内部碱性环境受到破坏，达到一定程度时，如pH在9 以下时，钝态铁的保护层就失去作用，混凝土内的钢筋因为没有受到碱性环境的保护而产生锈蚀。混凝土的碳化（硫化）的程度取决于混凝土的多孔性；影响因素很多，例如，水泥本身的质量，施工时水分及水泥比例，固化时间及环境等等。据以往的经验估计混凝土的表面碳化速度每年达1/2 1mm 。由于一般混凝土表面离钢筋的距离为20-50mm,有些地方可能不足10mm,在这种情况下，约10 年- 15 年后可能就会看到混凝土表面的损坏了。2.2关于粉化美国马理兰大学的涂料的化学技术引文（是由D.Van nostrand 公

9、司的纽约分部在纽约发表的）阐明了粉化的成因。碳化（硫化）作用于硅酸盐水泥的结果就破坏了水泥的成份，尤其是硫酸钙形成后，对混凝土进一步发生膨胀侵蚀作用，进一步与水泥化合物中铝酸三钙起反应，生成体积更大的硫铝酸钙，可使砂的结合聚集力大大降低，造成了混凝土的粉化。2.3 氯化物的渗透混凝土施工时往往会加入一些含有氯化物的预混合料，例如污染的水源，砂石等等。混凝土固化后，在大气环境中的氯化物污染是难以避免。氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，当接触到钢铁表面，便迅速破坏钢铁表面的钝化层，即使在强碱性环境中，氯离子Cl -引起的点锈腐蚀依然会发生，同时由于不论是气态还是液态的水往往会渗透到混凝土里面，而这

10、种水并非纯水，而是含有一些杂质的电解液，电化学作用导致锈蚀加快进行。当氯离子渗透到达钢筋表面，氯离子浓度较高的局部保护膜破坏，成为活化在氧和水充足的条件下，活化的钢筋表面形成一个小阳极，未活化的钢筋表面成为阴极，结果阳极金属铁溶解，形成腐蚀坑，一般称这种腐蚀为点腐蚀这个过程主要有下列反应：Fe2+2Cl-+2H2OFe(OH)2+2HCl 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (铁锈)Fe(OH)3 若继续失水就形成水化氧化物FeOH(即为红锈)， 一部分氧化不完全的变成Fe3O4(即为黑锈)，在钢筋表面形成锈层。由于铁锈层呈多孔状，即使锈层较厚，其阻挡进一步腐蚀的效果也不大，因而

11、腐蚀将不断向内部发展。国际上还没有一致公认的引起混凝土中钢筋腐蚀的氯化物界限值，通常认为在氯化物含量与混凝土的重量比达到0.2以上时，就比较危险。三 混凝土保护措施3.1 防止氯化物引起钢筋混凝土中钢筋腐蚀的措施根据氯化物对混凝土内钢筋发生腐蚀作用必须具备的条件，可以通过防止氯化物接触钢筋表面、防止发生钢筋为阳极的电化学反应两个方面达到保护混凝土内钢筋免受腐蚀.3.2 防止氯化物接触钢筋表面(1) 控制拌制混凝土的原材料中氯化物含量在钢筋混凝土中不得掺用氯化钙、氯化钠等氯盐钢筋混凝土从各种组成材料引入的氯离子含量(折含氯盐含量)，当结构处于干湿交替状态下或常年湿度大于80%时，不宜超过水泥用量

12、的0.2%3.(2) 提高混凝土质量选择混凝土的材料和配合比时，除满足混凝土的强度外，应尽量提高混凝土的密实性、抗渗性，包括选择能降低氯化物在混凝土内扩散速度的水泥品种，减少水灰比，并加强施工管理.(3) 增加钢筋保护层厚度根据结构情况，适当增加钢筋保护层厚度，以延缓氯化物到达钢筋表面的时间.(4) 防止混凝土开裂或严格控制裂缝的宽度钢筋腐蚀产物铁锈的体积约为原先铁体积的2.5-7 倍，所产生的膨胀压力会造成混凝土的开裂、剥落，裂缝的产生又会招致更严重的腐蚀许多情况下先是由于结构各种裂缝引起钢筋腐蚀，腐蚀的结果使得裂缝扩大、混凝土剥落因此在结构设计和施工管理上，应尽量避免裂缝出现，或严格控制裂

13、缝宽度.(5) 混凝土涂层，混凝土涂层包括表面涂装和涂敷密封剂或渗透剂。密封剂通过渗入混凝土达到保护混凝土中水泥浆的作用，渗透剂是用来降低硬化混凝土的渗透性，这两者在国外用得较多，我国还没有这方面的使用记载混凝土表面涂装是在其表面采用长效防腐涂层进行保护，以阻止氯化物、氧、海水等腐蚀介质进入混凝土，从而保护钢筋在使用封闭涂装方法时，需要强调排水功能的重要性， 在设计时需要特别注意排水设备的设计和安装。我国在海港码头的防腐研究和处理实践中积累了一些经验。(6) 钢筋涂层通过在钢筋表面涂防腐层、镀铝、镀锌等方法，以隔绝腐蚀介质对钢筋的接触这是比较实用和长效的防腐方法.3.3 防止发生钢筋为阳极的电

14、化学反应有阴极保护和抑制氧两种办法，目前主要采用阴极保护阴极保护是通过输入保护电流或在钢筋附近安放比铁活泼的锌、铝金属的办法，使被保护的钢筋成为阴极，从而减小或防止其腐蚀，这种办法已得到广泛应用并已积累了较为成熟的经验。基于上述因素，防止混凝土加强钢筋的腐蚀有下列方法：减小水分渗透减小二氧化碳入侵减小氯化盐份等等污染为了能够有效地控制混凝土加强钢筋的腐蚀，可以采取阴极保护、涂层封闭以及对钢筋进行涂层保护等方法。混凝土涂层包括表面涂装和涂敷密封剂或渗透剂。密封剂通过渗入混凝土达到保护混凝土中水泥浆的作用，渗透剂是用来降低硬化混凝土的渗透性。其中目前对混凝土表面进行涂装是可行的方法之一。四 海虹老

15、人牌涂料推荐涂装体系4.1混凝土结构表面水上部位涂层普通配套一涂层油漆名称及牌号干膜厚度(微米)封闭层老人牌环氧封闭漆 05990 透明按混凝土表面灵活掌握中间层老人牌环氧腻子 N5560 黄色用于填坑找平中间层老人牌环氧厚浆漆 45200-12170 浅灰色100面层老人牌聚氨酯面漆 52100- 颜色待定40面层老人牌聚氨酯面漆 52100- 颜色待定40总计180普通配套二涂层油漆名称及牌号干膜厚度(微米)封闭层老人牌环氧封闭漆 05990 透明按混凝土表面灵活掌握中间层老人牌环氧腻子 N5560 黄色用于填坑找平中间层老人牌环氧厚浆漆 45200-12170 浅灰色100面层老人牌氟碳

16、面漆 555CN- 颜色待定50面层老人牌氟碳面漆 555CN- 颜色待定50总计200防碳化配套涂层油漆名称及牌号干膜厚度(微米)封闭层老人牌环氧封闭漆 05990-04200 透明绿色按混凝土表面灵活掌握腻子层老人牌环氧腻子 N5560 浅灰色用于填坑、找平封闭层老人牌丙烯酸封闭漆 26600-10000 白色面层老人牌丙烯酸面漆 46600-10000 白色50 X 2总计1004.2浪溅区混凝土结构防护涂层配套涂层油漆名称及牌号干膜厚度(微米)封闭层老人牌环封闭漆 05990-04200 透明绿色按混凝土表面灵活掌握腻子层老人牌环氧腻子 N5560 浅灰色用于填坑、找平底面合一老人牌超

17、强度环氧漆 45540- 待定350总计350五. 涂装前的表面处理严格的表面处理是决定大桥混凝土结构涂层寿命诸多因素中的首要因素。表面处理不但要形成一个清洁的表面，以消除混凝土施工后表面粉尘, 临时砂浆, 残余的脱模剂等等容易油漆附着力失误问题的隐患，而且要使该表面的粗糙度适当，以增加涂层与基体间的附着力。而喷砂, 高压水冲刷, 砂轮打磨等等, 迄今仍是混凝土涂装前表面处理的最佳工艺选择。由于本桥梁已经投入使用并其它的特殊原因, 喷砂处理是比较有难度和不实际, 因此不作考虑.5.1 高压淡水水冲刷表面处理( 检查程序)（1） 应清除所有杂物并安排良好的工作台, 灯光照明, 辅助工具等等.（2

18、） 应除去模板渣、起鳞、砂孔、多余支撑物, 等表面缺陷，金属外露物应该打磨圆顺所有锐边、尖角和毛刺等等，经检验合格后方可进行下列工序作业。（3） 去处表面油污，用老人牌清洁剂99330 进行低压淡水喷洗或软刷刷洗（具体清洗方法参见老人牌清洗剂99330 说明书），并用高压淡水枪冲洗掉所有残余物, 干燥后经检验合格方可进行下列工序作业。5.2 砂轮作业的环境条件：通过上述施工工艺, 检查混凝土表面留下的水泥砂浆, 填充腻子, 风化物等等附着物是否发生变化, 所有不牢固的风化物, 水泥砂浆, 填充腻子等等附着物使用机械砂轮经过打磨方法除去, 检查所有的混凝土表面达到良好牢固的基本混凝土表面. 由于

19、部分风化物是不容易清除, 请按附件的特殊处理办法处理.5.3 高压淡水冲洗（1） 高压淡水冲洗按NACE No.5 的标准执行。经过检查后达到要求的等级.（2） 涂装前混凝土表面的应该有一定的粗糙度同时混凝土表面是清洁, 无尘, 无油等等污物.（3） 在高压淡水施工期间，要确保污水排放良好, 已经清洁的表面没有受到灰尘和有害物质的污染。5.4 检验高压淡水冲洗完工后，除去所有残渣，使用真空吸尘器或无油无水分压缩空气，吹去表面灰尘，经质量自检，并取得监理工程师认可，合格后必须在4 小时内喷漆(由于混凝土可能会吸收水分, 因此在油漆施工前需要按附件的说明检查混凝土含水量, 确保含水量少於百分四4%

20、 )。六. 涂装技术要求：6.1. 除了严格的表面处理和合理的涂装设计外，必须在整个涂装施工中确保每一个环节的质量。任何一个环节的疏忽都有可能对大桥涂层的整体质量带来严重的影响。因此所有参与施工的人员，都必须严格地执行大桥涂装工艺文件。6.1.1. 施工人员在涂装前，应认真阅读大桥每个系统的涂装工艺文件。了解大桥各部位的涂料配套。学习海虹老人牌涂料产品说明书及其施工指导。6.1.2. 质量不合格的油漆不能投入使用，所有油漆须报验合格后方可使用。禁止将不同品种、不同牌号和不同厂家的涂料混掺调用。6.1.3. 对于将要喷涂的混凝土表面需报验并确认其清洁度、合格后方可涂装。6.1.4. 确认施工现场

21、环境和相对湿度符合所用老人牌涂料产品说明书所规定的范围，并做好涂装环境条件的记录备查。6.1.5. 检查每度油漆的准备和使用，包括油漆的型号、批号、色号、数量等；分清所用涂料的干燥类型，特别要注意双组份油漆的施工，包括固化剂和基料的混合比例、混合使用时间及固化剂的品牌随季节变化而变化的规定；正确使用稀释剂，注意随施工环境温度、湿度的变化而随时调整油漆的施工粘度，防止干喷和流挂。6.1.6. 上度和下度油漆工序的间隔时间，要求严格遵守老人牌涂料产品说明书上所规定的重涂间隔时间。6.1.7. 双组分涂料每次调配的数量要同工作量、涂料的混合使用时间和施工人力、作业班次相适应，太多或太少均不利于施工。

22、混合比例要准确，按体积比混合加入。6.1.8. 检查调整每度油漆施工设备、工具。做到配备齐全，并保证其在最简便、最佳施工条件。喷漆前做好预涂。双组分涂料所用的喷枪，在每次喷涂完工后，要及时用配套稀释剂清洗喷枪和管路，以免涂料胶化而堵塞。使用高压无气喷涂工艺参照JB/Z350 执行。6.1.9. 要注意涂料的存放、开启和使用前的混合、搅拌等具体要求。6.1.10. 加强施工现场检测，特别是在涂装过程中要不断检测调节每度油漆的湿膜厚度，以控制干膜厚度，控制涂层系统的总干膜厚度。此外，随时目测每度油漆在成膜过程中的外观变化，注意有无漏喷、流挂、针孔、气泡、色泽不均、厚度不匀等异常情况，并在海虹老人牌

23、涂料公司技术服务人员的指导下，随时调节、及时修补，并做好纪录。6.2. 封闭漆的重要性由于混凝土是一种多孔的表面, 因此需要施工一度封闭层才可以施工保护漆,由于封闭漆需要较好的渗透能力, 所以在施工时一定需要注意油漆的浓度和它的稀释程度, 同时由于油漆会渗入基层有孔的地方, 因此施工后有可能出现”发哑” 现象, 这是施工时由于油漆渗透后出现局部油漆膜厚不平均的正常现象. 因此施工封闭漆需要一个均匀的表面, 请注意施工后的表面不要出现发亮的表面,如果有需要海虹老人牌涂料公司技术服务人员可以协助处理.6.3. 腻子施工由于混凝土施工后会出现表面接口位置出现不平现象, 砂孔, 其它美观上的问题,施工腻子是不可避免的事情, 腻子的施工, 由于各种需要因此砂粒的大小, 分量比例有所不同, 请按需要调配和施工, 为了保证腻子和混凝土的粘结性, 腻子需要施工在封闭漆的表面上. 如果有需要技术服务人员可以协助处理.七 关于涂装现场管理和安全文明生产大型桥梁工程涂装现场需要严格的现场管理。主要内容包括人员培训、工艺与工艺纪律、质量控制、材料定额管理、吊装与运输、工具与装备、涂装环境控制等。此外，应按照GB7692、GB6514 的要求，加强涂装现场文明生产、消防、卫生、安全等管理工作。八 附件8.1 混凝土构