混凝土的腐蝕因素及如何防腐

分析了混凝土的腐蝕因素，介紹了溶劑型混凝土防腐涂料所具備的一般特性、涂料種類和主要性能，并簡(jiǎn)要說明了混凝土涂裝和修補(bǔ)的一些原則及注意事項(xiàng)。

混凝土是由水泥、砂石、水和外加劑等組成的一種無機(jī)材料。基于此，它不受陽(yáng)光、氣候、潮濕、干燥或其他條件的影響，在凝結(jié)前具有良好的可塑性（可澆注成各種形狀和尺寸的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)），堅(jiān)硬耐磨，因此在建筑工程和土木工程中應(yīng)用廣泛，是目前世界上應(yīng)用量大，使用廣的結(jié)構(gòu)材料。廣泛用于地板、地下管道、建筑物內(nèi)外墻、混凝土儲(chǔ)槽內(nèi)外壁、核電污染反應(yīng)器、污水管道內(nèi)壁、廢水回收裝置等，這些結(jié)構(gòu)需施涂涂料保護(hù)以適應(yīng)環(huán)境的變化，如食品生產(chǎn)、食品化學(xué)、脂肪、油、污水、腐蝕性土壤、化工廠廢物、煙塵、化學(xué)輻射、鹽水（特別是海洋附近的混凝土構(gòu)筑物）及真菌、細(xì)菌的生長(zhǎng)等。

一、混凝土的腐蝕因素

所謂腐蝕是指材料在周圍環(huán)境介質(zhì)作用下遭到破壞或質(zhì)量下降的現(xiàn)象或過程，既可以指明顯的破壞，也可以指不明顯的劣化現(xiàn)象?；炷恋母g是一個(gè)非常復(fù)雜的不均相反應(yīng)過程，其機(jī)理主要是化學(xué)反應(yīng)，即混凝土和周圍環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而產(chǎn)生的腐蝕（在和酸特別是無機(jī)酸接觸時(shí)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的反應(yīng)，大多數(shù)時(shí)候表現(xiàn)為緩慢的劣化），但處于混凝土中的鋼筋腐蝕則以電化學(xué)為主?；炷恋母g因素主要有以下幾個(gè)方面。

1、大氣中的二氧化碳

空氣中的CO2可導(dǎo)致混凝土炭化?；炷林兴嗨傻腃a（OH）2與潮濕空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3結(jié)晶，炭化會(huì)使混凝土的pH值降低，導(dǎo)致其中性化，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋失去防銹性?；炷亮踊某跏茧A段沒有顯著的材料弱化和結(jié)構(gòu)的功能退化現(xiàn)象，但某些保護(hù)層有可能被侵蝕介質(zhì)破壞。其后將出現(xiàn)主動(dòng)性的損傷和加速發(fā)展的趨勢(shì)?；炷恋奶炕謨刹剑浩湟皇菙U(kuò)散到混凝土的內(nèi)部孔隙，其二是與混凝土中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

2、凍融循環(huán)

由于混凝土固有的含水和濕氣滲透性，在環(huán)境溫度降到冰點(diǎn)以下時(shí)，其中的水分結(jié)成冰即由液相轉(zhuǎn)化為固相，體積膨脹約10%。體積增大會(huì)在混凝土中產(chǎn)生膨脹壓力，由于混凝土自身相對(duì)較低的抗張強(qiáng)度，內(nèi)壓將導(dǎo)致其出現(xiàn)裂紋、散裂。當(dāng)冰融化時(shí)，膨脹壓釋放，混凝土內(nèi)部就會(huì)相對(duì)疏松，如此反復(fù)作用，裂紋會(huì)不斷向周圍擴(kuò)展，混凝土強(qiáng)度不斷遭到破壞。

3、鹽溶液的滲透

混凝土的多孔結(jié)構(gòu)不僅可以吸附濕氣，也可以吸附各種氣體和化學(xué)品，各種鹽溶液也能向多孔結(jié)構(gòu)的混凝土中滲透。當(dāng)混凝土干燥時(shí)，這些鹽分在其內(nèi)部形成結(jié)晶，此時(shí)混凝土內(nèi)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致其散裂；當(dāng)混凝土回到潮濕環(huán)境中時(shí)，結(jié)晶鹽又會(huì)溶解、滲透，混凝土中的鹽分隨環(huán)境的變化結(jié)晶、溶解反復(fù)循環(huán)。有些鹽分會(huì)對(duì)其中的鋼筋造成腐蝕，有些鹽分（如硫酸鹽）會(huì)和水泥中的水化產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)生成鈣礬石結(jié)晶，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)晶應(yīng)力，情況嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致混凝土開裂甚至崩潰。因此鹽溶液的滲透對(duì)混凝土而言是致命的。

4、兩個(gè)特別的環(huán)境

對(duì)于工業(yè)環(huán)境和海洋環(huán)境來說，混凝土不僅要遭受以上腐蝕因素的侵害，還要受到工業(yè)環(huán)境和海洋環(huán)境特殊的腐蝕因素的制約，所以有必要重點(diǎn)說說在這兩個(gè)環(huán)境下的混凝土的腐蝕問題。

（1）工業(yè)環(huán)境

工業(yè)環(huán)境指的是工業(yè)過程造成的腐蝕性環(huán)境，通常這些腐蝕物有無機(jī)酸、某些有機(jī)酸、各種硫酸鹽溶液、各種氨混合物溶液、氯化物、糖、硝酸鹽等。除此之外，還包括大氣中的各種腐蝕物質(zhì)。

（2）海洋環(huán)境

海洋環(huán)境的破壞表現(xiàn)突出的是鹽離子的滲透。海水中含鹽量約3.3%~3.8%，其中有大量氯離子和硫酸鹽。這些物質(zhì)滲入混凝土中，腐蝕混凝土中的水泥石。

二、混凝土防腐涂料的性質(zhì)及種類

1、混凝土防腐涂料的性質(zhì)

混凝土防腐涂料是指能在混凝土表面進(jìn)行有效涂裝，對(duì)混凝土進(jìn)行有效保護(hù)的涂料。混凝土涂料的主要防腐機(jī)理是利用其屏蔽性，阻擋腐蝕物質(zhì)的侵入，所以混凝土涂料形成的涂膜必須致密，或有足夠阻止腐蝕因子侵害的膜厚，或形成復(fù)雜的滲透路徑，阻止腐蝕物的滲透。能對(duì)混凝土表面進(jìn)行有效涂裝的涂料需具如下性質(zhì)：

（1）良好的滲透性

由于混凝土的多孔結(jié)構(gòu)，所以要求涂料對(duì)混凝土良好滲透。良好的滲透既可以增加涂料和底材的接觸面積，起到“錨固”的作用，又可以趕跑孔隙中的水、濕氣等腐蝕物質(zhì)，消除腐蝕因素，還可以避免溫度變化引起的膨脹應(yīng)力。高滲透性涂料的一個(gè)重要的特性就是低相對(duì)分子質(zhì)量，樹脂分子的尺寸必須小到一定程度才易在砂粒與水泥孔隙中滲透，增加滲透的深度，從而填平細(xì)小的裂紋，填充孔隙。具有良好滲透性的涂料對(duì)于多孔性結(jié)構(gòu)的混凝土而言，可以增加其密實(shí)度，增加涂料的使用期限，更好幫助混凝土承受環(huán)境的破壞。

（2）耐堿性

混凝土的堿性是其固有問題，所以任何混凝土涂料都必須具有良好的耐堿性。當(dāng)混凝土涂料涂覆后，濕氣就被封閉在內(nèi)，潮濕的混凝土與涂層界面處的pH值約為10~12，任何能與堿發(fā)生反應(yīng)的涂料都會(huì)受到影響。許多情況下，由于涂料耐堿性不良，涂料附著力變差，從而會(huì)造成涂層的皂化剝落?；炷林械膲A會(huì)使其表面沉積出結(jié)晶碳酸鈣，對(duì)濕氣或二氧化碳來說，如涂膜本身多孔，則這個(gè)反應(yīng)可在膜下發(fā)生，使之起泡，隨著結(jié)晶碳酸鈣的生成，涂膜被推離混凝土表面。

（3）涂料的柔韌性和延展性及厚度

混凝土硬度沒有鋼鐵大，且性脆，所以混凝土涂料應(yīng)具有一定的柔韌性和延展性，以適應(yīng)混凝土脹縮引起的體積變化。另外足夠的厚度可以克服涂膜缺陷和混凝土表面的粗糙度，還可以消除混凝土的應(yīng)力變化，消除收縮裂紋，滿足屏蔽要求。

（4）良好的附著力

附著力無疑是各種涂料所具備的基本性質(zhì)，對(duì)混凝土涂料而言更是如此。當(dāng)混凝土涂料干燥時(shí)，問題還不突出，而當(dāng)混凝土涂料處于潮濕環(huán)境時(shí)，如地下結(jié)構(gòu)，對(duì)于那些僅依賴于和底材表面粘結(jié)的涂料，它必須借助滲透性和對(duì)混凝土表面的潤(rùn)濕來提高其與混凝土表面的附著力，以抵擋或承受混凝土內(nèi)水壓的增高。由于涂膜“背水壓”的存在或涂膜浸入水中會(huì)引起涂膜起泡。所以要想保持涂膜的完整，涂料必須與混凝土表面有很強(qiáng)的附著力。

（5）耐磨性

大多數(shù)混凝土表面易受沖擊和磨損，象地坪和道路涂料等，這時(shí)不僅需要涂料的柔韌、延展性，而且還必須賦予涂料一定的硬度，當(dāng)涂料的柔韌性和硬度配合適當(dāng)時(shí)，涂層就會(huì)產(chǎn)生超強(qiáng)的附著力和良好的耐磨性，這種情況下使用的涂料一般不會(huì)發(fā)生剝離。

2、混凝土防腐涂料的種類

用于混凝土的涂料主要有環(huán)氧樹脂類、乙烯類、氯化橡膠類、聚氨酯類、瀝青類等。

（1）環(huán)氧樹脂涂料

環(huán)氧樹脂涂料很適合混凝土的涂裝，一是因?yàn)榄h(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有脂肪羥基和醚鍵，與相鄰界面能產(chǎn)生引力，所以具有很強(qiáng)的附著力。二是因?yàn)榇祟愅苛瞎袒蟮耐磕ず€(wěn)定的苯環(huán)、醚鍵等，同時(shí)固化后涂膜結(jié)構(gòu)氣孔小，使各種介質(zhì)難以滲透，所以環(huán)氧樹脂對(duì)水、中等濃度的酸、堿和某些有機(jī)溶劑的耐蝕性、抗?jié)B透性優(yōu)良。通常采用液態(tài)環(huán)氧樹脂，液態(tài)固化劑和高滲透性溶劑配制環(huán)氧類混凝土涂料。這樣不僅可以保證其滲透的深度，增加附著力，而且環(huán)氧樹脂固化后，能與混凝土連成一個(gè)整體，對(duì)它起到一個(gè)補(bǔ)強(qiáng)的作用。

（2）乙烯基涂料

乙烯基涂料能耐受酸和堿的腐蝕，涂膜具有回彈性和很好的柔韌性，是早用于混凝土的高性能涂料。因其相對(duì)分子質(zhì)量較高，為保證涂料的大滲透性，乙烯基涂料常預(yù)涂一道稀釋性底漆。與稀釋的底漆配套，可多年保持優(yōu)異的附著力和耐化學(xué)性能。乙烯基涂料的固含量比較低，需要多道涂裝以獲得需要的膜厚。乙烯基涂料用于所有類型的混凝土已有多年，從儲(chǔ)罐襯里到核電化學(xué)設(shè)備及食品廠混凝土地板。許多用作大型混凝土核電化學(xué)萃取廠的輻射屏蔽都需要厚膜乙烯基涂料，它可屏蔽高輻射密度的輻射材料及去掉有放射性污染的化學(xué)物質(zhì)。

（3）聚氨酯涂料

聚氨酯涂料涂膜中，除富含氨基甲酸酯鍵外，還含有許多酯鍵和油脂中的不飽和雙鍵，異氰酸酯鍵、脲鍵、脲基甲酸酯鍵和醚鍵等，因而具有較全面的性能。聚氨酯性能從高硬到彈性可調(diào)，耐磨、耐低溫、附著力優(yōu)異，由于其耐堿性稍差，故聚氨酯涂料常用于混凝土的面層涂裝。

（4）氯化橡膠及氯化聚乙烯涂料

氯化橡膠涂料屬于揮發(fā)干燥的溶劑型涂料，具有很好的附著力、耐水性和耐堿性，其耐水滲透性是所有涂料中好的。廣泛應(yīng)用于混凝土水箱、游泳池等的涂裝，但因其不耐油脂侵蝕，故不適用于地下管道。另外，氯化橡膠涂料還具有很好的耐磨性和耐候性等，也大量用于混凝土道路標(biāo)志。高氯化聚乙烯含氯量較高，分子結(jié)構(gòu)中不含雙鍵，氯原子呈無規(guī)則分布，對(duì)水和腐蝕介質(zhì)的滲透率低，涂膜具有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、無機(jī)鹽和耐水、耐老化等性能，很適合混凝土的涂裝。另外其施工性優(yōu)異，在常溫、低溫和高溫及高濕條件下均可施工。和氯化橡膠涂料相比，它既保留了其優(yōu)點(diǎn)，又克服了其結(jié)構(gòu)中不飽和雙鍵的影響。

（5）瀝青涂料

這也是一類溶劑型涂料，它是煤焦瀝青或石油瀝青在溶劑中溶解而成。煤焦瀝青比石油瀝青有更好的耐化學(xué)品性能和耐水性，但石油瀝青比煤焦瀝青有更好的耐光和耐候性。煤焦瀝青用于有耐候性要求的場(chǎng)所時(shí)，常有龜裂的趨勢(shì)，故常用于蓄水池、地下水管等地下設(shè)施。石油瀝青用于混凝土能很好的浸潤(rùn)，附著力強(qiáng)，不需要對(duì)混凝土表面進(jìn)行嚴(yán)格的處理，不受土壤中細(xì)菌侵蝕，廣泛應(yīng)用于混凝土排水管、集水池、沉降井、地下蓄水池等。

三、混凝土涂料的涂裝

1、混凝土的基層處理

新混凝土結(jié)構(gòu)要保持其干燥程度（含水率不大于6%）和平整的表面及混凝土的表面強(qiáng)度，舊混凝土要除去外部多余物質(zhì)，包括藻類、舊涂膜、霉變物和油脂等。舊涂膜如明顯損壞，應(yīng)清除。對(duì)于表面的開放性砂眼、氣孔等，需用膩?zhàn)优纹秸?、光滑?/p>

2、施工環(huán)境條件

施工溫度在5℃以上，空氣相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%。施工現(xiàn)場(chǎng)保持環(huán)境清潔，無灰塵和有害氣體污染。冬季施工必須采取保溫取暖措施，保持施工溫度不低于5℃。雨季施工必須有防雨措施。

3、混凝土的涂裝

一般先涂刷滲透底漆，底漆要薄，滲透性好。以達(dá)到滲透、錨固、粘結(jié)硬化疏松混凝土的作用。然后用膩?zhàn)诱移?，抹光，再涂刷一道滲透性底漆，再涂刷其他厚膜型面漆。施工完畢后，根據(jù)不同涂料品種要進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)。整個(gè)涂裝過程，要始終注意環(huán)境的變化和相應(yīng)的施工間隔。

四、混凝土涂料的修補(bǔ)

由于混凝土涂裝后應(yīng)用的范圍很廣，所以涉及到的防腐問題很多?；炷恋男扪a(bǔ)首先要弄清損壞的類型及程度，盡量選擇原來的涂料品種和體系進(jìn)行修補(bǔ)。這樣新舊涂層能具有很好的相容性，修補(bǔ)效果較好。另外對(duì)于整個(gè)涂層而言，可以使涂膜具有相同的強(qiáng)度和性能，以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。其次，對(duì)修補(bǔ)來說，重要的工作，就是混凝土的基層處理。除去所有損壞的涂層、粘結(jié)松動(dòng)的涂膜，采用酸蝕、堿蝕、強(qiáng)溶劑清洗，甚至用動(dòng)力工具將混凝土表面清洗干凈。然后，將混凝土腐蝕區(qū)域修成均勻羽狀薄邊。對(duì)于已被油脂、石油產(chǎn)品飽和的混凝土，或化學(xué)腐蝕、物理磨損的混凝土表面，還應(yīng)注意混凝土的腐蝕、污染深度，清除混凝土表面所有的腐蝕物，否則很難達(dá)到令人滿意的修補(bǔ)效果。再次，涂刷一道高滲透、高耐堿的滲透底漆封閉混凝土表面，再涂刷相應(yīng)的相容性好的厚層面漆。由于混凝土固有的結(jié)構(gòu)開裂，混凝土的裂紋不可避免，所以修補(bǔ)裂紋也是混凝土修補(bǔ)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。修補(bǔ)時(shí)，需先用鑿子或類似的工具將混凝土開裂鑿成“V”字型，用滲透性底漆先涂刷一遍，再用環(huán)氧或類似的膩?zhàn)犹钇搅鸭y并抹平。涂刷相應(yīng)的滲透底漆或后道涂膜。

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