混凝土的瓷化铠甲，提升混凝土结构寿命

 

混凝土结构在使用中随着使用时间的推移，使用工况的变化、环境因素的侵蚀等因素，会使混凝土材料不断老化，甚至造成结构损伤，这个过程属于不可逆过程，随着损伤的积累，逐步导致结构性能劣化，承载力下降和耐久性降低。使混凝土结构的使用寿命明显缩短，安全性、耐久性降低。

环境因素对混凝土结构的侵蚀，使混凝土结构发生物理或化学变化，从而引起其损伤或破坏，其主要表现形式有:水、氯离子、二氧化碳等通过混凝土孔隙渗入内部引起钢筋锈蚀，混，混凝土碳化、碱集料反应、寒冷环境冻融破坏、水流中砂石冲刷磨蚀混凝土，水体中生物附着在混凝土表面腐蚀以及钢筋腐蚀等。

当前，混凝土结构的表面防腐措施主要有传统的表面涂层和表面浸渍两大类。

混凝土表面涂层类措施通常是选用环氧树脂、丙烯酸聚氨酯、氟碳树脂、氯化橡胶等涂料作为防护涂层，优点是成膜的涂层能完全密封混凝土表面，水、水汽等无法透过涂层进入混凝土的空隙，缺点是涂层与混凝土是表面粘结，附着力无法和卯榫结构相比，而混凝土透气性的特点，使得此类涂层容易出现粘结失效空鼓，甚至脱落。表面破损斑驳，失去防护效果，斑驳影响美观，即使后期修复后也法保障不再脱落。

表面浸渍通常选用硅烷或硅酸盐溶液，渗入混凝土内部形成一道憎水的保护层。硅烷浸渍是渗入混凝土在孔隙表面形成一层憎水结构，硅酸盐浸渍是渗入混凝土在孔隙内反应结晶对孔隙和缝隙有部分填充作用。表面浸渍类措施，不能从根本上完全密封混凝土表面，对混凝土表面剥蚀等病害的预防作用非常有限，不能满足混凝土的防腐蚀要求。

表面浸瓷

表面涂层

表面浸渍

图1 三种混凝土防腐措施作用机理示意图

 

表面浸瓷

表面涂层

表面浸渍

图2 三种混凝土防腐措施的表面状况

表面浸瓷是浸瓷圭釉材料渗入混凝土结构的孔隙和微裂纹中2-4mm深度，自身交联固化并与混凝土形成坚固的榫卯结构，同时圭釉液体材料从混凝土孔隙内满溢后在表面形成瓷化涂层，完全封闭混凝土表层，为混凝土筑起一道瓷化铠甲。浸瓷圭釉涂层具备优良的力学、化学、物理性能、耐久性能，提升混凝土结构的耐久性和使用寿命。表面浸瓷材料融合了表面涂层和表面浸渍两种混凝土结构防腐蚀措施的优点，摒弃了两者的缺点，是混凝土防腐的第三解决方案，也必然是最优的方案。

 

浸瓷圭釉材料的技术指标

浸瓷圭釉材料渗入表层、表面成瓷、永不脱落。表面浸瓷防腐措施解决了混凝土结构碳化、氯离子侵蚀造成的钢筋锈蚀，海洋环境、化学腐蚀环境、除冰盐环境、盐结晶环境、冻融环境造成的混凝土腐蚀劣化破坏，以及水流泥砂作用力对混凝土的不断磨蚀、海生物污垢的附着对混凝土结构防腐的破坏。混凝土结构防腐涉及到的技术指标如下：

涂层附着强度：≥5.0MPa；

涂层耐冲击性：≥50kg.cm；

涂层铅笔硬度：≥2H；

涂层耐磨损性：≤0.030g；

涂层水接触角：≥1050；

涂层耐老化性：≥3000h，不起泡、不剥落、无粉化；

涂层耐水性：3000h，无异常；

涂层耐盐水性：3000h，无异常（5%NaCl）；

涂层耐碱性：240h，无异常（10%NaOH）；

10）涂层耐酸性：240h，无异常（30%H2SO4）；

11）渗透深度：≥2mm（高性能砼）/3mm（普通砼）；

12）吸水率：≤0.01mm/min1/2；

13）氯化物吸收量降低效果：≥90%；

14）抗氯离子渗透性：≤5.0x10-3mg/cm2d；

15）耐碱性：合格（饱和Ca(OH)2溶液，30d，无起泡、龟裂、剥落）；

16）碳化深度比：≤10%；

17）抗氯离子渗透性（DRCM法）：≤8.0x10-12m2/s；

18）抗硫酸盐侵蚀≥KS120。

19）抗冻性：≥300次；

20）抗渗性：≥1.5MPa（背水面）。

 

表面浸瓷系统的构建工艺及效果

清除混凝土表面影响渗透的污物；喷/滚浸瓷圭釉材料底涂1道；喷/滚浸瓷圭釉材料面涂2道。

滚涂浸瓷圭釉材料3道

清水混凝土涂层效果

浸瓷实色涂层效果

 

表面浸瓷系统的适用规范

通用：GB/T50476-2019《混凝土结构耐久性设计标准》

桥梁：JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》

水运：JTS153-2015《水运工程结构耐久性设计标准》

公路：JTG/T3310-2019《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》

水工：SL775-2018《水工混凝土结构耐久性评定规范》

铁路：TB10005-2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》

工业：GB/T 50046-2018《工业建筑防腐蚀设计标准》