混凝土防腐涂料的现状及应用

1.前言

    对于以基础设施为主的钢筋混凝土的破坏，在经验总结的基础上，提出了“以防为主”的战略，即在腐蚀环境中的建设工程，必须采取防腐蚀措施。另外，在工程建设中，全面实施“全寿命经济分析法”，即在保证使用寿命的前提下总投资最少。一方面明确“寿命期”内的经济责任，另一方面初建费加维护费要做到技术、经济合理。例如：氯盐环境中，寿命40年的桥，第15年开始修复，40年内累加费用将增加20倍。可见主张前期采取防护措施，既有十分重要的意义和长远的经济效益。

    本工程位于滨州，属于盐碱地区，地下水均为咸水，水中含有大量的CL-、SO42-离子，在水分浸透的同时，由于碳酸气、氯离子的渗透引起混凝土中性化。混凝土表面和钢材相比为疏松多孔，CL-、SO42-离子易进入砼中，接触钢筋后致使钢筋生锈，体积膨胀（2.5倍），混凝土产生裂纹；腐蚀物质从裂纹处进一步浸入，加速钢筋的腐蚀、体积膨胀，从而降低混凝土强度。

    混凝土属于强碱性建筑材料，因而要求混凝土防腐蚀涂层具有良好的耐碱性、附着力和抗渗透性，采用防腐涂料对混凝土结构是一种行之有效的防腐蚀措施，可以起到在混凝土表面形成一层屏蔽阻隔层，以阻止氯离子、二氧化碳等腐蚀介质浸入混凝土造成腐蚀。

2.防腐涂料的市场需求

防腐涂料的市场需求与分布主要集中在下列行业：

化工与石油化工行业，这是需求最大的行业，年用量总计为8～10万吨，品种基本齐全。

冶金行业，主要设施为钢结构，要求防腐、防火、防燃、耐热型涂料，年用量大约3000～5000吨。

电力和能源工业，主要以通用涂料为主。重防腐体系主要用于海水管道、输电塔等部位。新建大型电厂大体上需要年用量300～500吨涂料。

机床及纺织机械行业，一般采用常温固化的涂料体系，用量不大，但技术含量和附加值较高。

汽车、船舶、集装箱行业，专业性强，配套性好，用量大，但底漆大量使用了性能优良的防腐蚀涂料。

铁路、公路中，用于新建和维护两个系列，年用量大约2万吨，用于桥梁的不足1/3。

3.主要的品种、产量及分布

    据不完全统计，我国防腐蚀涂料品种有100余种，常见的按树脂分类有环氧、环氧沥青、沥青、氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、过氯乙烯、漆酚树脂、硅酸乙酯、高氯化聚乙烯、聚氨酯、聚氨腊沥青、酚醛、醇酸漆等。近年来还出现了不少性能优良的改性型树脂品种防腐涂料，这类涂料不仅耐高温、耐腐蚀，适用于各种酸、碱盐、油、溶剂等杂质，其技术性能措标已达到国际先进水平。年产量在18万吨左右，生产企业较多，据不完全统计为700来家，主要集中在沿海各省市与中南地区。由于地区自然环境和发展特点的差异，其品种特点和用途是不尽相同的。

4.混凝土的腐蚀机理

    混凝土的碳化是混凝土所受的一种化学腐蚀。空气当中CO2渗透到混凝土内，与其碱性物质化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低造成碳化，其中化学反应式为

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。

    水泥在水化过程中生成大量的Ca（OH）2，使混凝土中充满了饱和Ca（OH）2溶液，其碱性介质对钢筋起到保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4冻化膜。碳化后碱性降低，当碳化深度超过保护层，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始腐蚀。总之，腐蚀会造成混凝土结构的强度降低，从而大大缩短的使用寿命。混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

5.混凝土防腐涂料的选用及使用

   防止混凝土结构腐蚀的技术措施有许多种，可归纳为两大类。其一是提高混凝土自身的防护能力，如高密、抗裂混凝土；其二被称为“附加措施”，主要包括掺外加剂和混凝土外涂层。下面主要介绍混凝土防腐涂料，由于混凝土属于强碱性建筑材料，因而要求混凝土防腐蚀涂层具有良好的耐碱性、附着力和抗渗透性，另外，涂层本身还应具有良好的耐候性和长效性。对于海边混凝土结构，其表面涂层应具有极佳耐候性，耐日光紫外线降解，耐盐雾及海洋大气腐蚀，在有效防护期内不出现严重粉化及变色、脱落、开裂等现象。

5.1防腐涂料的选用

    对于使用方法各种涂料的生产过程也不同，使用也不同。

5.1.1环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氯化橡胶涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料等被认为是适用的涂料品种，根据国内外混凝土防腐涂装的经验来看，选用以下涂料可以获得良好的涂装效果：

a.渗透型环氧封闭底漆

   由于混凝土表面和钢材相比较为疏松多孔，因而涂装渗透性封闭底漆以增强其表面强度，增加涂层与混凝土的附着力，还起到增加涂层封闭性和抗渗透性作用。

    FPP502是一种高固体份低粘度的强渗透性抗碱底漆，它能深入渗透进混凝土，反应固化后锚固和封闭基面，为后道涂装提供良好表面。

b.环氧腻子补平层

   由于混凝土表面凹凸不平,需采用腻子补平,环氧腻子具有极佳的附着力、耐碱性、耐腐蚀性和强度，是一种理想的补平材料，可以增加混凝土表面强度和涂层耐久性，提高涂层的抗渗透性。

c.屏蔽型环氧厚膜型中涂漆

   是一种高固体份厚膜中涂漆，具有极佳的附着力、耐碱性和抗渗透性，涂装后增加涂层厚度，增强整个涂层的抗渗透性。

d.耐候性优异的脂肪族聚氨酯面漆

   该涂料常作为各种恶劣气候条件下长效涂装系统的面漆，涂膜具有极佳的耐盐雾性、耐海洋大气腐蚀性，在强烈日光紫外线照射不易降解、粉化和变色，能使涂层长期保持良好外观。

5.1.2该工程某合同段选择了GEX-1型混凝土专用防腐涂料，它可以隔断构件与盐渍土或水等介质的通道，从而防止侵蚀发生，并延长混凝土构件的寿命和可靠性，它具有良好的抗渗性、优良的化学稳定性及持久的耐候性和机械强度

5.2环氧涂层防腐的使用

a.前期工作
     表面处理:搭设脚手，安装吊船，经安全检查后用电动角磨机打磨混凝土表面，除去表面疏松层。凿去胀裂或松动的混凝土。用高压水枪喷射冲洗墩柱混凝土表面，冲洗后自然干燥。

质量要求：冲洗后混凝土表面应洁净、牢固密实无松动，局部混凝土凸面磨平，方能进入下一工序。 
b.对混凝土外露的钢筋和型钢进行表面除锈处理，涂刷环氧树脂防锈底漆二道。对混凝土局部大的凹陷、孔洞及裂缝处可以采用丙烯酸乳胶水泥砂浆进行局部修补，再用丙烯酸乳胶水泥腻子批刮，也可以先涂装

c. 环氧封闭底漆，然后用环氧腻子批刮补平。

d.封闭底漆施工

环氧封闭底漆为双组份，在使用前将甲乙组份混合后搅拌均匀后即可使用，要求涂刷完成涂膜干燥后，混凝土表面密实，有可见漆层。
e.环氧腻子施工

将环氧腻子按规定比例将甲乙组份混合搅拌均匀后，满刮一道，刮平表面。经过中间检查后进入下一工序。
f.环氧厚膜型中涂漆施工

   将环氧厚膜型中涂漆按规定比例将甲乙组份混合搅拌均匀后，可采用刷涂、辊涂或高压无空气喷涂方式施工两道。

注：如需粘贴贴玻璃纤维布，应先铲除表面棱角毛刺，用砂布打磨平滑，去除浮灰。然后正确裁剪布并留有搭接余量，边刷涂料边铺贴布，贴布先上后下，贴实并赶尽气泡，不得皱褶。
g.脂肪族聚氨酯面漆施工
    将面漆按规定比例将甲乙组份混合搅拌均匀后，可采用刷涂、辊涂或高压无空气喷涂方式施工两道。

5.3 G#EX-1型混凝土专用防腐涂料的使用

首先，应先以要求比例进行涂料的配制，搅拌均匀，配好涂料必须在6h内完成，其次构件表面应清洗干净，除去油污浮屑补平至水分干燥后涂刷，第一道完成以后可涂刷第二道,每m2用量为0.3kg.至于储存必须置于阴凉干燥处，并远离火源。

5.4工程评定规范和标准：

《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275-2001）

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212-2002）

《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》（GB50224-95）

6.混凝土防腐涂料的作用

经过以上的论述和现在的大量使用过程，得出采用防腐蚀涂料对混凝土结构是一种行之有效的防腐蚀措施，可以起到以下作用：

a．在混凝土表面形成屏蔽阻隔层，以阻止各种介质对混凝土的侵蚀；

b．对已碳化合疏松开裂的混凝土表面起增强作用；

c．通过涂装可使混凝土结构物获得与周围环境景观相协调的色彩。

参考文献：

[1] 边蕴静; 欧洲混凝土涂料体系的选择和检测标准 [J];中国涂料; 2003年04期;

[2] 孙家瑛， 黄成华；钢筋混凝土防腐蚀技术措施研究；《工业建筑》； 2004年第34卷第1期；

[3] 郗兵 ；浅析沿海地区钢筋混凝土的防腐措施；《科协论坛(下半月)》；2008年03期；

[4] 张誉 蒋利学.基于碳化机理的混凝土碳化深度实用数学模型[J].工业建筑,:.

[5] RILEM TC 116-PCD:Permeability of Concrete as a Criterion of Its Durability.Materials and Structures,1999,32(4):174-179

[6] ASTM C1202-94,Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration.

作者简介：

张向文，男，1981年生，工程师，毕业于山东交通学院土木工程系交通土建试验与检测技术专业，现任职于山东广信工程试验检测有限公司客户服务室副主任，主要从事材料检测，公路、铁路、桥梁、隧道、建筑等施工和现场检测工作。