1、大氣環境下混凝土的腐蝕機理

混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕。空氣中ＣＯ２氣滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2＝ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Ｆｅ2Ｏ3和Ｆｅ3Ｏ4，稱為純化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。可見，混凝土碳化作用一般不會直接引起其性能的劣化，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。

在海邊，由于空氣中含有大量氯離子，氯離子的滲透會極大地加劇混凝土結構的腐蝕。其作用過程如下：

①    氯離子的侵入：在水分浸透的同時，由于碳酸氣、氯離子的滲透引起混凝土中性化。

②    鋼筋的腐蝕：由于浸入的水、氣、氯離子等，鋼筋被腐蝕。即使不中性化，鋼筋表層所含磷分，也會使鋼筋發生腐蝕。

③    裂紋的產生：由于鋼筋被腐蝕、體積膨脹（2.5倍），混凝土產生裂紋。

④    強度降低：腐蝕物質從裂紋處進一步浸入，加速鋼筋的腐蝕、體積膨脹，從而降低混凝土強度。

總之，腐蝕會造成混凝土結構的強度降低，從而大大縮短其使用壽命。

 

采用防腐涂料對混凝土結構是一種行之有效的防腐蝕措施，可以起到以下作用：

①    在混凝土表面形成一層屏蔽阻隔層，以阻止氯離子、二氧化碳等腐蝕介質浸入混凝土造成腐蝕。

②    對于已碳化、疏松和開裂的混凝土表面起增強作用。

③    通過涂裝可使混凝土結構獲得與周圍環境景觀相協調的色彩。

 

2、混凝土防腐蝕涂料的選用

    由于混凝土屬于強堿性建筑材料，因而要求混凝土防腐蝕涂層具有良好的耐堿性、附著力和抗滲透性，另外，涂層本身如果還應具有良好的耐候性和長效性。對于海邊混凝土結構，其表面涂層應具有極佳耐候性，耐日光紫外線降解，耐鹽霧及海洋大氣腐蝕，在有效防護期內不出現嚴重粉化及變色、脫落、開裂等現象。

     根據JTJ275-2001《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》、GB50046—95《工業建筑防腐蝕設計規范》和GB50212—2002《建筑防腐施工及驗收規范》等相關標準要求，環氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、氯化橡膠涂料、乙烯樹脂涂料、丙烯酸樹脂涂料等被認為是適用的涂料品種，根據國內外橋梁混凝土防腐涂裝的經驗來看，選用以下涂料可以獲得良好的涂裝效果：

2.1滲透型環氧封閉底漆

 由于混凝土表面和鋼材相比較為疏松多孔，因而涂裝滲透性封閉底漆以增強其表面強度，增加涂層與混凝土的附著力，還起到增加涂層封閉性和抗滲透性作用。

 一種高固體份低粘度的強滲透性抗堿底漆，能深入滲透進混凝土，反應固化后錨固和封閉基面，為后道涂裝提供良好表面。

2.2環氧膩子補平層

    由于混凝土表面凹凸不平,需采用膩子補平,環氧膩子具有極佳的附著力、耐堿性、耐腐蝕性和強度，是一種理想的補平材料，可以增加混凝土表面強度和涂層耐久性，提高涂層的抗滲透性。

2.3屏蔽型環氧厚膜型中涂漆

    是一種高固體份厚膜中涂漆，具有極佳的附著力、耐堿性和抗滲透性，涂裝后增加涂層厚度，增強整個涂層的抗滲透性。

2.4耐候性優異的脂肪族聚氨酯面漆

  該涂料常作為各種惡劣氣候條件下長效涂裝系統的面漆，涂膜具有極佳的耐鹽霧性、耐海洋大氣腐蝕性，在強烈日光紫外線照射不易降解、粉化和變色，能使涂層長期保持良好外觀。

3、混凝土結構涂裝配套方案

   混凝土結構涂裝方案的確定要考慮以下因素:

3.1所處腐蝕環境：包括水上或水下，浪濺區、承重梁或路面等；

3.2混凝土表面狀況:是否有開裂現象，表面平整光滑度，疏松度和強度等；

橋梁建成后，如未對混凝土表面進行防腐處理，在經過若干年后，混凝土表面可能因腐蝕出現裂紋、松動、凹陷、孔洞等現象，隨使用時間而程度不同。在涂裝時需采取不同的防腐處理措施。

3.3防腐層是否有抗裂性設計要求：如果已出現混凝土內鋼筋腐蝕造成混凝土開裂，涂裝后是不能保證涂層因混凝土的進一步開裂而出現裂紋，這將造成局部防腐涂裝失效，在這種情況下，采用粘貼玻璃纖維布層提高涂層抗裂性能是必要的，對于橋墩，視原混凝土開裂程度和防腐設計要求進行局部粘貼玻璃纖維布或整體纏繞都是可行的防裂措施。

3.4防腐蝕設計年限要求及維修重涂間隔時間計劃。

 

對于新建的或腐蝕尚不嚴重的橋墩混凝土，推薦的防腐涂裝方案如下：

類別	所用涂料或材料	施工方式	涂膜厚度	參考用量 (KG/M2)
基面處理	見4.1條
封閉底漆	無溶劑環氧封閉底漆	采用輥涂、刷涂或噴涂方式涂裝1-2道，直至底材完全封閉。	滲透性底漆(50-100)	0.1-0.15/道
	溶劑型環氧封閉底漆
找平膩子	環氧膩子	采用刮涂方式滿刮一道，直至表面平整順滑。	/	0.2-0.3/道
中涂漆	環氧厚膜型中涂漆	采用輥涂、刷涂或無空氣噴涂方式涂裝2道。	150	0.4
面漆	脂肪族聚氨酯面漆或氟碳面漆	采用輥涂、刷涂或噴涂方式涂裝2道。	80	0.22-0.3

采用該涂裝方案，在海洋大氣環境下，15年內不需重涂和維修。

 

注：對于不同的涂裝方式和不同的環境，涂料用量的數值會有不同。

4、防腐施工工藝及質量控制措施

4.1前期工作
4.1.1表面處理
    搭設腳手，安裝吊船，經安全檢查后用電動角磨機打磨混凝土表面，除去表面疏松層。鑿去脹裂或松動的混凝土。用高壓水槍噴射沖洗墩柱混凝土表面，沖洗后自然干燥。
    質量要求為：沖洗后混凝土表面應潔凈、牢固密實無松動，局部混凝土凸面磨平，方能進入下一工序。 
    4.1.2對外露的鋼筋和型鋼進行表面除銹處理，涂刷環氧樹脂防銹底漆二道。
    4.1.3對混凝土局部大的凹陷、孔洞及裂縫處可以采用丙烯酸乳膠水泥砂漿進行局部修補，再用丙烯酸乳膠水泥膩子批刮，也可以先涂裝環氧封閉底漆，然后用環氧膩子批刮補平。
 

4.2封閉底漆施工

環氧封閉底漆為雙組份，在使用前將甲乙組份混合后攪拌均勻后即可使用，要求涂刷完成涂膜干燥后，混凝土表面密實，有可見漆層。
 

4.3環氧膩子施工

將環氧膩子按規定比例將甲乙組份混合攪拌均勻后，滿刮一道，刮平表面。經過中間檢查后進入下一工序。
 

4.4環氧厚膜型中涂漆施工

  將環氧厚膜型中涂漆按規定比例將甲乙組份混合攪拌均勻后，可采用刷涂、輥涂或高壓無空氣噴涂方式施工兩道。

注：如需粘貼貼玻璃纖維布，應先鏟除表面棱角毛刺，用砂布打磨平滑，去除浮灰。然后正確裁剪布并留有搭接余量，邊刷涂料邊鋪貼布，貼布先上后下，貼實并趕盡氣泡，不得皺褶。
 

4.5脂肪族聚氨酯面漆施工
    將面漆按規定比例將甲乙組份混合攪拌均勻后，可采用刷涂、輥涂或高壓無空氣噴涂方式施工兩道。

 

4.6質量檢查
    該工程可執行如下規范和標準：

“海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范”JTJ275-2001
    ”建筑防腐蝕工程施工及驗收規范” GB50212-2002
    “建筑防腐蝕工程質量檢驗評定標準” GB50224-95