軍港混凝土結構鋼筋涂層技術

　　文/黃潔
　　

　　氯離子對鋼筋的侵蝕是沿海混凝土結構腐蝕破壞的最重要的原因之一。目前，我國港口工程大多采用熱軋鋼筋，新建的混凝土設施因為水泥的水化作用呈堿性，在高堿性條件下，混凝土內的鋼筋處于鈍化狀態，不發生腐蝕。由于混凝土材料的多孔性，隨著設施投入使用，氯離子就會不斷進入混凝土內部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，造成鋼筋的銹蝕和混凝土的開裂，嚴重影響海工設施的使用壽命。

解決混凝土結構中鋼筋銹蝕的主要措施

　　（1）在混凝土表面使用封閉涂層：根據使用環境的不同，在干濕交替的潮差區多采用環氧瀝青防腐涂料，在內陸多采用耐老化性能、耐磨及耐擦洗性能等較好的有機硅改性醇酸、有機硅改性丙烯酸、有機硅改性環氧樹脂等涂料品種；

　　（2）加大混凝土保護層的厚度；

　　（3）引入外加劑，主要是引氣劑、膨脹劑、防水劑、粉煤灰和礦渣等新型外加劑，改善混凝土的抗滲性和耐久性；

　　（4）陰極保護；

　　（5）提高鋼材自身的防腐性能，開發耐蝕性鋼筋，如不銹鋼鋼筋等；

　　（6）開發新型涂層鋼筋或鍍層鋼筋，如鍍鋅鋼筋、包銅鋼筋、鍍鋁鋼筋、鍍鎳鋼筋及環氧樹脂涂層鋼筋等。

　　到目前為止，鍍鋅鋼筋、包銅鋼筋已很少使用，合金鋼鋼筋（耐蝕鋼筋）在日本得到一定發展，而美國、加拿大與歐洲，對不銹鋼鋼筋及環氧涂層鋼筋研究較多，特別是環氧涂層鋼筋，得到了較廣泛的工程應用，被認為是防止鋼筋銹蝕的有效措施之一。20世紀70年代，美國大量推薦使用這種防護方法，環氧涂層鋼筋一度達到美國鋼筋產量的20%左右，但由于環氧涂層鋼筋需要高溫熔融固化，對環境的潔凈度要求嚴格，使其難以在施工現場完成前期制作，這不僅大幅增加了鋼筋的使用成本，而且在運輸、裝卸、儲存過程中容易碰撞、劃傷，造成涂膜缺陷，直接影響鋼筋防腐質量。

　　室溫固化的環氧涂層在鋼筋上也有應用，但由于這類涂料在鋼筋上成膜后通常達不到彎曲和拉拔的要求，主要是對環氧涂層鋼筋破損處進行修補，沒有大面積使用。

軍港混凝土結構鋼筋涂層的主要性能

　　經過大量調研及預研試驗，我們決定研制一種可室溫固化的用于鋼筋表面的防腐涂料。

　　為獲得具有一定形變能力、不影響鋼筋與混凝土粘接強度的防腐蝕涂層，采用底漆、面漆配套體系，根據室溫固化鋼筋防腐涂料的性能要求，從成膜物質、溶劑、助劑、顏填料、固化劑等多方面入手，采用中分子量雙酚A型環氧樹脂作為主體成膜物質，借助正交設計法、拉伸實驗，先對影響清漆形變能力的方法進行篩選；根據鋼筋表面涂層的使用特點，面漆必須具備較強的抗滲性能以抵御氯離子、硫酸根離子等腐蝕性物質的侵入。

　　玻璃鱗片呈片狀結構，經過偶聯劑處理的玻璃鱗片在涂層中與底材呈平行狀態排列，彼此搭接和重疊，能夠減弱樹脂的收縮，并將樹脂基料中的孔隙和裂紋有效地分割開來，抑制了毛細管作用，對腐蝕介質的滲透形成多層屏障。而且因為涂料涂覆在鋼筋上會相對聚集在鋼筋的羅紋之間，降低鋼筋和混凝土的嚙合力，在涂料中添加玻璃鱗片固化后，玻璃鱗片會在涂膜中形成突起，彌補降低的嚙合力，所以在面漆中添加玻璃鱗片。通過涂層吸水率實驗、涂層鋼筋彎曲實驗、拉拔實驗，確定玻璃鱗片的種類、粒徑、用量、預處理方式；利用交流阻抗方法對底漆防銹顏料的腐蝕過程進行研究，確定了防銹顏料的種類和用量；對涂料的分散、研磨工藝進行研究，確定了涂料的生產工藝；通過涂層鋼筋的彎曲和拉拔實驗，進一步修正配套體系配方。通過對涂料研磨工藝的研究確定了涂料的生產工藝。

　　所研制的涂層性能如表1：

　　表1  軍港混凝土結構鋼筋涂層的主要性能
 

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