混凝土耐久性防護新技術的研究

(寶雞金固商品混凝土工程有限公司， 陜西 寶雞 721304)

1 混凝土耐久性的影響因素

對于混凝土建筑物來說，投入應用后，需要抵抗環境當中的很多自然侵蝕，混凝土水化物的穩定性不足，對其耐久性造成了影響，而為了滿足混凝土的施工要求，其水灰比高且用水量大，致使混凝圖孔隙率比較高，為混凝土總體積的35%左右，尤其是毛細孔占據比例高，毛細孔主要是因各類侵蝕介質、水分、CO2、O2與其他有害物質進到混凝土的內部，對混凝土耐久性產生影響。混凝土耐久性、強度和自身密度間為正比例關系，在1896年，法國的弗瑞特提出了有關混凝土強度的公式，其表達式見式（1）。

式（1）中：R-抗壓強度；K-常數；C-水泥；A-空氣；W-水的絕對體積。

通過式（1）可知，在混凝土當中，空氣及水含量增大時，抗壓強度就會降低。在1919年時，美國的阿波羅門也提出了混凝土的強度公式，其表達式見式（2）。

式（2）中：-混凝土的抗壓強度；-水灰體積比；-常數。

從式（2）可知，混凝土充分密實時，混凝土的抗壓強度和水灰比間是反比關系，也就是水灰比增加，其強度就會減小。

2 常規耐久性防護的方法與不足

2.1 電化學的再堿法與脫鹽法

通過上述因素可知，高堿性可有效阻止電化腐蝕反應的發生，因此，利用電化學的再堿法，可讓鋼筋附近的混凝土能夠恢復堿性，鋼筋及混凝土間施加電場，經電滲堿性的化合物能有效恢復混凝土的高PH值，讓其再堿化，從而避免鋼筋繼續發生銹蝕，此方法的設置比較復雜，因陰極與陽極均處于潮濕環境當中，讓電流強度與電壓控制不恰當時，就會出現電解水的反應。電化學的脫鹽法對氯鹽進入具有限制作用，能排除已進到混凝土當中的氯鹽，不過會讓鋼筋四周發生析氫現象，對鋼筋及砼間的粘結性產生影響，出現氫脆與應力腐蝕等現象。因此，在實際工程當中，這兩種方法均受到一定限制[1]。

2.2 鋼筋銹蝕防護方法

在實際工程中，作為特殊介質的混凝土存在電阻率差異較大及不均勻問題，所以，對鋼筋陰極的保護難度較大，并且鋼筋陰極保護系統當中的陽極多為鉑、鍍、鈦等貴金屬，難以進行加工，此方法的應用多限制于鋼筋的銹蝕維護方面，對砼耐久性的防護應用比較少。與陰極保護法比較，鋼筋阻銹劑摻加法更為簡便實用，該方法主要應用在鹽類侵蝕引發的鋼筋腐蝕預防方面，主要是減緩鋼筋的腐蝕作用，混凝土本身性能改善并不大。而涂層鋼筋方法是在鋼筋的表面噴涂環氧樹脂粉，使其形成一層具有一定厚度的堅韌不滲絕緣層，將鋼筋和腐蝕介質進行隔離，加強鋼筋的防腐蝕能力。該方法要求鋼筋涂層的最小厚度要全面遮蓋鋼筋的表面，并且不能太厚，對影響混凝土的正常固化與粘結作用，鋼筋的加工、綁扎、運輸及混凝土的澆搗等過程，應嚴格預防涂層的破壞，由于涂層噴涂前，將鋼筋表面的氧化膜給清除了，一旦涂層破壞，就會加速鋼筋的銹蝕，并且涂層鋼筋的價格比較貴，應用涂層鋼筋給施工管理及質量帶來更高要求。

2.3 混凝土表面的涂層防護方法

在混凝土表面的涂層防護中，應用較多的是混凝土表面憎水浸漬的防護技術，讓混凝土的表面由原來的親水性變成憎水性，以降低混凝土吸水效率，避免Cl-等有害介質滲入混凝土的內部。混凝土的表面防護涂層能分成無機材料與有機材料兩種涂層，如石膏及水泥漿等為無機材料，強彈性的聚合物、丙烯酸橡膠與樹脂類的乳濁劑等材料均為有機材料的涂層。常規的無極材料涂層只能用于混凝土的碳化防護，其他耐久性的損傷無顯著改善效果。而常規有機涂層的性能較好，不過普遍具有低溫脆性的問題，凍害嚴重地區的使用限制較大。

3 混凝土耐久性防護的新技術

3.1 改性VAE與柔性PCS涂層防護技術

改性的VAE防護涂層是柔性的防碳化涂層，粘結強度為0.3MPa左右，與普通的混凝土相比，其防碳化的能力提高了10倍左右，經現場檢測表明，在10年中，沒有應用涂層的部位，砼碳化深度到2cm時，而應用了改性VAE涂料的砼，其碳化深度在 0.2cm以內，為了確保修補防護之后的結構外觀和建筑整體的外觀相匹配，運用改性的VAE防護技術，可調整碳化顏色為淺灰色[2]。在VAE防碳化涂料施工時，要先處理混凝土的基底，尤其是砼碳化深度超越了鋼筋的保護層厚度時，容易引發鋼筋腐蝕，混凝土的腐蝕部位可采取高壓水清洗、鑿毛與鋼筋除銹的防護等，再對處理后的砼表面進行防碳化涂層的噴涂，將改性的VAE防碳化涂料噴涂3～4遍，噴涂均勻，并且待每道涂層的表面干燥后，再噴涂另一層。

PCS柔性的復合防護材料主要是由無機材料與有機材料所負荷成的雙組環保防水材料，不僅含有機材料的良好變形性及彈性，還有無機材料的優良耐久性，該涂層能形成堅韌高強的防護涂膜，2MPa的水壓下，可穩定24h不發生滲水，其涂層及基層的砼粘結強度要在1.2MPa以上，材料拉斷強度在1.5MPa以上，斷裂伸長率在100%以上，當涂層凍融達200次之后，PCS涂料與砼的粘結強度依然在1MPa以上。PCS的柔性防護涂層通常涂刷的厚度約為1mm，可有效提高砼的抗滲力，減緩砼的碳化速度，增強砼的耐久性，在工程施工中，該涂料施工簡便，可涂刷或噴涂，還能直接在潮濕環境下施工，比較適合潮濕環境下的砼表面保護，能有效提高混凝土建筑結構的耐久性。

3.2 SK防護涂料技術

SK防護涂料可分成SK通用型的水泥基與SK暴露型的單組份兩類防護涂料，其中SK通用型的水泥基防護涂層屬于剛性涂層，可通過滲透與表面成膜的作用發揮良好防護效果，該材料主要由硅酸鹽水泥、特種水泥、添加劑與石英砂等構成的，可直接作用在砼表面，生成物可滲入縫隙及微孔當中，堵塞水與混凝土的結合，讓砼表面形成附著力很強的堅硬涂層，起到防護作用，對氯鹽、硫酸鹽及弱酸類等介質均有良好抵抗作用。SK暴露型的單組份防護涂層屬于特殊高分子的材料混合物，遇有空氣后，就會出現化學交聯固化現象，固化后，會形成聚脲彈性的橡膠膜，該材料技術具有高粘結、高強度及高柔性等特點，可在空氣中直接使用，不用保護層，還具有防水與防碳化的功能，能用在鋼結構的屋面、水池及橋梁等工程中。

4 結束語

綜上所述，隨著我國經濟的不斷發展，很多建筑物的壽命年限要求在 100年以上，這對混凝土耐久性的防護技術提出了較高要求，應根據混凝土建筑的自身特點，結合當地實際環境狀況，改進防護新技術，并采取合理的防護技術，改善混凝土結構的耐久性，以提高混凝土建筑的施工質量與安全性。

[1]張鈺琳.影響混凝土耐久性的因素及防治措施[J].山西建筑，2009（19）：164-165.

[2]何朋祥，呂平，周琦，等.混凝土耐久性防護新技術研究[J].工程設計與建設，2005（05）：33-36+50.