混凝土防腐技术的研究

中冶天工上海十三冶城建分公司   武猛1  药维东2

摘要：本项目采用三重防护技术，一是分别采用聚苯胺体积分数为5%、10%、15%的防腐涂层对钢筋表面进行防腐处理,得到了聚苯胺的最佳掺量；二是在混凝土中采用废旧轮胎橡胶颗粒代替部分细骨料，研究了其掺量对混凝土碳化深度、抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度的影响，找出了废旧轮胎橡胶颗粒的最佳掺量区域；三是在混凝土表面喷涂环氧-聚氨酯涂料，研究了涂层厚度对混凝土碳化深度的影响，对比了喷涂环氧-聚氨酯前后的抗氯离子能力。
关键词：混凝土防腐；聚苯胺；废旧轮胎橡胶颗粒；环氧-聚氨酯
0  引言
 从20世纪80年代后期至今，经过二十几年的建设，钢筋混凝土建筑物、构筑物的量不断增加，而混凝土建筑物、构筑物在耐久性方面存在着不同程度的问题，严重影响其正常的使用寿命[1-3]。混凝土的腐蚀是一个复杂的物理、化学过程。从整体上看可以分为两个过程，即由扩散控制的物理过程和外界离子进入水泥混凝土内部与水泥中的水化产物Ca(OH)2发生反应，导致混凝土破坏或中性化的化学过程。而混凝土中性化可促使钢筋锈蚀、钢筋混凝土保护层开裂和剥落[4-8]。本项目对混凝土防腐材料及工艺方面进行了系统性的研究，并提出了一套三重防护的混凝土防腐蚀技术，一是对钢筋表面进行防腐处理；二是在混凝土中掺入废旧轮胎橡胶颗粒代替部分细骨料；三是在混凝土表面涂环氧-聚氨酯涂料，以提高钢筋混凝土建筑物、构筑物的耐久性能，延长其使用寿命。
1  钢筋的防腐处理
 钢筋表面除锈后喷涂防腐涂层，防腐涂层由丙烯酸树脂做基体，采用樟脑磺酸为酸性介质合成的聚苯胺作填料共混而成，同时在涂料中要加入偶联剂硅烷以增强涂层与钢筋表面的粘结性能。
1.1聚苯胺防腐的原理
 关于聚苯胺的防腐机理有很多，但是广为大家所接受的主要有两种，一种是电场作用机理，一种是吸附膜机理[9-11]。
1.1.1电场作用机理
 金属与聚苯胺的界面会产生一个电场，该电场的方向与电子传递方向相反，阻碍电子从金属向氧化物质的传递，相当于电子传递的屏障作用。
 
图1聚苯胺的电场作用机理
1.1.2吸附膜机理
 苯胺及其衍生物是铁基金属的有效缓蚀剂，因为胺类有机化合物的中心原子N上具有未共用的电子对，当金属表面存在空的d轨道时，极性集团中心原子的独对电子就与空的d轨道形成配位键，这样其分子就吸附在金属表面形成一层吸附膜，从而起到了缓蚀的作用。

 
 图2聚苯胺的吸附膜机理
1.2 实验过程与结果分析
　　采用樟脑磺酸为酸性介质合成聚苯胺，干燥研磨后过200目筛，将此聚苯胺粉末与丙烯酸树脂共混，以二甲苯为稀释剂调节粘稠度，加入硅烷作偶联剂以增强涂层与钢筋表面的粘接性能。将钢筋表面除锈并用砂纸打磨后喷涂，自然凉干后采用腐蚀电位表征防腐涂层防腐性能的好坏。
 具体实验方法是：聚苯胺的体积分数分别为5%、10%、15%与丙烯酸树脂混合，加入体积分数0.1%的硅烷作偶联剂，配制成不同配比的防腐涂料各25ml。然后分别加入适量的二甲苯调节粘度，喷涂在打磨过的钢筋表面。
 以饱和甘汞电极为参比电极，采用SDC-III数字电位差综合测试仪测量电位，将试样浸泡在3%的NaCl溶液中，每天测量电极的开路电位，连续测量9d，测量周期为24h。
 下图为不同聚苯胺含量时腐蚀电位取负值后随浸泡时间的变化情况：

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