混凝土桥梁采用水性氟碳涂料的分析

1.现有混凝土桥梁存在病害 混凝土及混凝土制品在建筑工程中广泛应用。就目前所修的桥梁结构而言，绝大部分为钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构。然而，往往许多人只对混凝土强度特别感兴趣，但是很多工程的钢筋混凝土结构发生过早破坏的原因，不是强度问题，而是耐久性不足。混凝土的耐久性主要指其抵抗物理和化学侵蚀，如冻融、高温、碳化以及硫酸化侵蚀等等的能力。相当多的混凝土结构在使用过程中在物理力学和化学等因素的作用下过早的破坏造成严重的经济领失。美国，20世纪末，每年因为混凝土侵蚀合钢筋生锈导致的经济损失每年高达将近百亿美元。我国的情况更为严重。据上海有关单位的研究，对上海地区范围内立交桥和高架道路的初步观察发现，混凝土构筑物在耐久性方面存在着不同程度的问题，严重影响混凝土结构正常的使用寿命，主要表现特征为某些部位的混凝土开裂，钢筋锈蚀，混凝土钢筋保护层太薄，混凝土抗水、有害离子渗透性及抗碳化性能差等等。如不予以重视，不尽早根据其使用状况和应用环境采取必要的保护措施，不久的将来会对国家和人民的财产和安全带来严重的后果 。混凝土腐蚀劣化过程一般经过两个阶段。初始阶段和扩展阶段，在初始阶段没有显著的材料弱化或结构功能退化现象出现，但某些保护层被侵蚀介质破坏。而在扩展阶段，将出现主动性的损伤并加速发展，如钢筋腐蚀。到目前为止，如何减缓和防止混凝土桥梁腐蚀，以提高混凝土桥梁耐久性能，延长其使用寿命还没有一套有效的方法。下面来介绍一下常见的混凝土桥梁的一些病害。 1.1 混凝土的裂缝 混凝土的裂缝产生原因可以分为 ：①构造处理不当造成的混凝土裂缝；②混凝土干缩引起的裂缝；③由于碱－骨料反应引起的裂缝（AAR）；④由于外界温度变化引起的裂缝；⑤由于钢筋锈蚀引起的裂缝；⑥由于荷载引起的裂缝。这些原因中，④无法避免，需要正确的认识，而①和⑥是在施工和设计中可以避免或减少的，②和③一般比较少见。对于由于钢筋锈蚀引起的裂缝，需要特别注意。钢筋混凝土桥梁在其使用过程中由于环境介质的影响，破坏了混凝土对钢筋的保护作用，从而引起钢筋的锈蚀，铁锈体积膨胀对周围混凝土形成挤压、便混凝土胀裂它通常称为“先锈后裂”的裂缝，其走向沿钢筋方向，裂缝发生后更加速了钢筋的锈蚀过程，最后导致保护层成片剥落，这对于预应力钢筋混凝土结构桥梁更为严重。防治此类裂缝的主要措施是采用合适的保护层厚度，尤其要注意混凝土的密实性和抗渗性。 1.2 混凝土的渗透性 由于混凝土为多孔结构（干燥过程中水蒸发造成的），十分容易渗水。氯离子渗透性对于钢筋混凝土桥梁结构的耐久性是一个重要考察指标。氯离子即使在高碱度下，对破坏钢筋的钝化膜都有特殊的能力。当Cl/OH达到极限值0.63时，铁开始发生锈蚀，这称为“盐害”。国内在混凝土路面上常用的氯化物除冰盐，可以与混凝土中的水化物反应，生成可溶盐，而且与铝酸钙反应，生成膨胀性很大的复盐，造成混凝土表面的破坏。在海水环境中，丰富的氯离子、钠离子对混凝土的腐蚀都有比较沓的作用。钢筋的锈蚀最终会导致混凝土强度大大降低，这对于钢筋混凝土结构来说是一个潜在的巨大威胁。水灰比是影响抗渗性的一个重要因素。水灰比越低，渗透性越低，抗渗性还与水泥品种、骨料级配、施工质量、养护条件及是否掺用外加剂有关。 1.3 混凝土的碳化 混凝土的碳化指空气中的二氧化碳气体不断透过混凝土毛细孔扩散到混凝土内部，气相扩散到混凝土内部充水的毛细孔中与其中的孔隙液所溶解的氢氧化钙进行中和反应，生成碳酸盐或其他物质的现象。这种过程将对混凝土的化学组成、组织结构发生变化，对混凝土的碱度、强度和收缩的性能都有一定的影响。从总体上可以把混凝土碳化过程分成两个步骤:第一个步骤是二氧化碳气体扩散到混凝土孔隙中;第二个步骤是二氧化碳与混凝土中物质发生反应。很明显，前者是发生碳化腐蚀的前提条件。这种反应的结果就是整个混凝土的PH值下降，降低了混凝土对钢筋的保护作用。碳化作用降低了混凝土的碱度，当PH<10 时钢筋表面的钝化膜产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折折强度。利用涂层包裹混凝土的表面，从而形成致密的保护层，可以防止二氧化碳气体的扩散。 综合以上的三点常见混凝土桥梁的病害，我们发现，要提高混凝土桥梁的使用寿命，防治混凝土桥梁的腐蚀，关键是在混凝土表面添加一层致密而长久的封孔保护层，封闭混凝土表面的多孔结构，阻止腐蚀性介质进入混凝土内部，就可以达到延长混凝土桥梁寿命的目的。据研究，建成已经将近40年的成昆铁路的许多混凝土桥梁，由于处于多雨地区，有比较严重的碳化现象。但碳化在混凝土表面形成致密碳化层，反而增加了其抗蚀能力。 我们公司在十多年研究和应用氟碳涂料过程中，发现水性氟碳涂料涂层系统就是这样一种能够长久保护混凝土远离腐蚀的解决方案。