涂料对混凝土耐久性的影响

摘要：混凝土是土木工程中应用广泛的建筑材料。当前水泥混凝土的耐久性问题日益突出，因耐久性不足造成的危害非常严重。混凝土耐久性问题是结构设计中必须考虑的重要因素。除了完善耐久性设计方法之外，我们也需要对混凝土采取必要的防护措施以提高其耐久性能。本文主要介绍建筑涂料对混凝土的耐久性的影响。

关键词：混凝土耐久性建筑涂料防护措施

The Influence of Coating to Durability of Concrete

Abstract:Concrete is a widely-used construction materials in civil engineering. The current issue of the durability of concrete has become increasingly prominent,due to lack of durability of the damage is very serious. Concrete durability is an important factor that must be considered in structure design.Despite of improving the durability of the design method,we also need to take necessary protective measures to improve its durability.This paper describes the architectural coatings effect on the durability of concrete.

Key words: concrete；durability; architectural coatings; protective measures

美国学者Sitter曾用“五倍定律”形象地描述了由于考虑不周或措施不当而导致混凝土耐久性不足造成的经济损失，即设计阶段如果对钢筋防护的必要措施少投入1美元，就意味着发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元，当混凝土开裂时采取措施将追加维修费25美元，到严重破坏时将再追加维修费125美元。这足以说明混凝土结构耐久性问题的重要性。

0. 混凝土结构耐久性的影响因素

混凝土耐久性的问题已有深入的研究，影响混凝土耐久性的主要因素有混凝土的碳化、钢筋的锈蚀、冻融循环等方面，并考虑了大气、海洋、化学侵蚀等不同的工作环境对混凝土耐久性的影响。

提高混凝土耐久性的首要问题就是防止混凝土的碳化，预防受力主筋锈蚀。目前影响混凝土碳化主要因素除了水泥品种影响外，还与周围介质中ＣＯ2的浓度高低及湿度大小有密切关系，在干燥和饱和水条件下，碳化反应几乎终止。钢筋锈蚀的主要因素有两个：混凝土保护层碳化和氯离子侵蚀。而混凝土表面的微细孔道为混凝土碳化和氯离子侵蚀提供了有利条件。因此，我们可以对混凝土表面进行相应处理，施以有效的混凝土涂料，以封闭表面孔道可有效提高混凝土抗腐蚀的能力，从而提高混凝土的耐久性。

1.混凝土涂料改善混凝土耐久性的原理

1.1 混凝土涂料的作用机理

水泥混凝土属于多孔材料，其整个结构存在无数的毛细孔和微裂缝。水和氯离子以及其他物质能够很容易地进入其内部，对混凝土粘结物、骨料和钢筋等进行侵蚀。特别是有害物质的进入，会发生化学反应，导致混凝土结构碳化，使钢筋锈蚀。另外，结晶和冻融作用会进一步导致混凝土的劣化，严重影响混凝土结构的耐久性。

在混凝土表面进行有效涂装对混凝土能够保护的涂料。混凝土涂料的主要防腐机理是利用其屏蔽性，有效封闭水和氯离子等外界有害物质的侵入孔道，阻挡腐蚀物质的侵入。大大减轻了混凝土碳化的速度，提高了其耐久性。

1.2混凝土涂料的种类

对混凝土表面进行有效涂装的涂料需具如下性质：良好的渗透性、耐碱性、涂料的柔韧性、延展性及厚度、良好的附着力、耐磨性等。满足以上性质的材料有主要有环氧树脂类、乙烯类、氯化橡胶类、聚氨酯类、沥青类等。

1.3混凝土涂料性能对比

1）氯化橡胶基材

氯化橡胶涂料的耐水性和耐化学性能很好，耐碱性强，与混凝土表面附着力强，干燥快，单组分施工简便，重涂性能也好。

2）环氧树脂基材

环氧涂料对混凝土表面有很好的附着力，并且耐化学品性能优良。液态树脂和液态固化剂配制的环氧涂料，可以深深地渗透进混凝土表面，增强混凝土的表面强度和密度。环氧涂料是目前混凝土表面进行重防腐应用最主要的涂料品种之一。

环氧树脂涂料有优良的物理机械性能，最突出的是它对金属的附着力强；它的耐化学药品性和耐油性也很好，特别是耐碱性非常好。通过环氧结构改性、环氧合金化、填充无机填料、膨胀单体改性等高性能化后，可以制成防腐涂料。

3)聚氨酯基材

聚氨酯涂料与环氧涂料有着相似的性能，而且弹性更好，能弥补混凝土表面细小的裂缝。由于耐化学品性能突出，广泛用于混凝土贮槽内壁衬层。

对于大气腐蚀环境中的混凝土桥梁来说, 脂肪族聚氨酯涂料耐候性优异，是与环氧封闭漆和环氧中间漆配套的首选高装饰性面漆。

聚氨酯涂料对各种施工环境和对象的适应性较强，可以在低温固化，可以在潮湿环境和潮湿的底材上施工，并且耐石油的性能突出。聚氨酯涂料的主要缺点是有较大的刺激性和毒性。

4）丙烯酸乳胶基材

溶剂型丙烯酸涂料有着很好的耐碱性能，面漆具有很好的耐候性，单组分包装，干燥迅速，施工方便。作为建筑涂料中最为主要的产品，丙烯酸乳胶涂料耐碱性强，具有水解稳定性，特别是适合于混凝土表面。丙烯酸乳胶涂料的呼吸功能强，允许水蒸气透过，但同时又对水有着阻隔作用。其优良的弹性恢复性能，使丙烯酸乳胶涂料可以容忍混凝土表面的变化而不破损。水性丙烯酸涂料不含溶剂，有着很好的环保性能。

2．混凝土涂料的施工方法以及注意事项

2.1施工方法

1）表面处理

（1）混凝土表面含水量控制。混凝土含水率应小于6%，否则对施工质量会有较大的影响。简单的测试方法是：使用吸水滤纸按压在混凝土表面几分钟，如果滤纸变黑吸湿，说明混凝土表面含水量过高。

（2）混凝土表面处理。根据条件不同，可采用电动钢丝轮、风动钢丝轮、手工钢丝刷等工具对混凝土表面进行处理，以除去混凝土表面泛碱和附着物，增加表面毛糙度，并用压缩空气将灰尘喷吹干净。

2)配漆

对涂料按比例混合，配置涂料溶液。

3)涂装

(1)刷涂、辊涂、喷涂均可。如需稀释，可加入专用稀料。施工时尽量做到涂层薄厚均匀，不漏涂、不流挂并达到规定的厚度。在常温条件下每天可涂1～2道。

(2)每次涂漆完毕，要及时用稀料清洗涂装工具，以备下次使用。若采用喷涂，应及时用稀料将喷枪和软管洗净，防止固化后堵塞。

2.2 施工中的注意事项

1）涂料中含有机溶剂，施工现场应注意通风，使用防爆灯照明，严禁明火。

2）涂料储存期为1年，超过储存期应进行性能指标化验，若合格仍可使用。

3）于阴凉、干燥、通风之处储存涂料。

3．结论

（1）由于桥梁结构设计理念和原则的不完善，我国在役桥梁的耐久性是目前阶段存在的突出问题。为数不少的桥梁由耐久性不足的原因，不能满足正常使用，带来了巨大经济损失。

（2）展望未来，随着新的设计原则——全寿命设计理念的提出，在设计阶段预测桥梁设计使用期内桥梁运营的成本，作为设计时重要的参考因素。其中，由混凝土耐久性不足带来的后期投入的增加必将得到充分考虑。因此，在初始设计施工期间加强耐久性设计就显得很有必要。

（3）混凝土涂料作为增强混凝土耐久性的一种有效措施，具有不错的发展潜力。混凝土涂料的优点能有效从源头阻断混凝土碳化和氯离子侵入的途径，对混凝土耐久性好处是显而易见的。然而，混凝土涂装也会带来施工上的不便，工程造价上的增加。但我认为从全寿命设计的角度来看，前期投入的增加能够换来后期桥梁结构养护维修上更大效益。

参考文献:

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[2] 倪文彪.影响混凝土结构物耐久性的主要因素及对策[J].华东公路，2005,5

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[3] 李漠，管小军.表面涂层对抗氯离子渗透性能的影响[J].新型建筑材料，2006,11

[4] 吴世伟，结构可靠度分析.北京：人民交通出版社1990

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。