军港混凝土结构钢筋涂层技术

　　文/黄洁
　　

　　氯离子对钢筋的侵蚀是沿海混凝土结构腐蚀破坏的最重要的原因之一。目前，我国港口工程大多采用热轧钢筋，新建的混凝土设施因为水泥的水化作用呈碱性，在高碱性条件下，混凝土内的钢筋处于钝化状态，不发生腐蚀。由于混凝土材料的多孔性，随着设施投入使用，氯离子就会不断进入混凝土内部，破坏钢筋表面的钝化膜，造成钢筋的锈蚀和混凝土的开裂，严重影响海工设施的使用寿命。

解决混凝土结构中钢筋锈蚀的主要措施

　　（1）在混凝土表面使用封闭涂层：根据使用环境的不同，在干湿交替的潮差区多采用环氧沥青防腐涂料，在内陆多采用耐老化性能、耐磨及耐擦洗性能等较好的有机硅改性醇酸、有机硅改性丙烯酸、有机硅改性环氧树脂等涂料品种；

　　（2）加大混凝土保护层的厚度；

　　（3）引入外加剂，主要是引气剂、膨胀剂、防水剂、粉煤灰和矿渣等新型外加剂，改善混凝土的抗渗性和耐久性；

　　（4）阴极保护；

　　（5）提高钢材自身的防腐性能，开发耐蚀性钢筋，如不锈钢钢筋等；

　　（6）开发新型涂层钢筋或镀层钢筋，如镀锌钢筋、包铜钢筋、镀铝钢筋、镀镍钢筋及环氧树脂涂层钢筋等。

　　到目前为止，镀锌钢筋、包铜钢筋已很少使用，合金钢钢筋（耐蚀钢筋）在日本得到一定发展，而美国、加拿大与欧洲，对不锈钢钢筋及环氧涂层钢筋研究较多，特别是环氧涂层钢筋，得到了较广泛的工程应用，被认为是防止钢筋锈蚀的有效措施之一。20世纪70年代，美国大量推荐使用这种防护方法，环氧涂层钢筋一度达到美国钢筋产量的20%左右，但由于环氧涂层钢筋需要高温熔融固化，对环境的洁净度要求严格，使其难以在施工现场完成前期制作，这不仅大幅增加了钢筋的使用成本，而且在运输、装卸、储存过程中容易碰撞、划伤，造成涂膜缺陷，直接影响钢筋防腐质量。

　　室温固化的环氧涂层在钢筋上也有应用，但由于这类涂料在钢筋上成膜后通常达不到弯曲和拉拔的要求，主要是对环氧涂层钢筋破损处进行修补，没有大面积使用。

军港混凝土结构钢筋涂层的主要性能

　　经过大量调研及预研试验，我们决定研制一种可室温固化的用于钢筋表面的防腐涂料。

　　为获得具有一定形变能力、不影响钢筋与混凝土粘接强度的防腐蚀涂层，采用底漆、面漆配套体系，根据室温固化钢筋防腐涂料的性能要求，从成膜物质、溶剂、助剂、颜填料、固化剂等多方面入手，采用中分子量双酚A型环氧树脂作为主体成膜物质，借助正交设计法、拉伸实验，先对影响清漆形变能力的方法进行筛选；根据钢筋表面涂层的使用特点，面漆必须具备较强的抗渗性能以抵御氯离子、硫酸根离子等腐蚀性物质的侵入。

　　玻璃鳞片呈片状结构，经过偶联剂处理的玻璃鳞片在涂层中与底材呈平行状态排列，彼此搭接和重叠，能够减弱树脂的收缩，并将树脂基料中的孔隙和裂纹有效地分割开来，抑制了毛细管作用，对腐蚀介质的渗透形成多层屏障。而且因为涂料涂覆在钢筋上会相对聚集在钢筋的罗纹之间，降低钢筋和混凝土的啮合力，在涂料中添加玻璃鳞片固化后，玻璃鳞片会在涂膜中形成突起，弥补降低的啮合力，所以在面漆中添加玻璃鳞片。通过涂层吸水率实验、涂层钢筋弯曲实验、拉拔实验，确定玻璃鳞片的种类、粒径、用量、预处理方式；利用交流阻抗方法对底漆防锈颜料的腐蚀过程进行研究，确定了防锈颜料的种类和用量；对涂料的分散、研磨工艺进行研究，确定了涂料的生产工艺；通过涂层钢筋的弯曲和拉拔实验，进一步修正配套体系配方。通过对涂料研磨工艺的研究确定了涂料的生产工艺。

　　所研制的涂层性能如表1：

　　表1  军港混凝土结构钢筋涂层的主要性能
 

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