混凝土桥梁耐酸雨防腐蚀涂料_徐雪峰

混凝土桥梁耐酸雨防腐蚀涂料_徐雪峰 第30卷第6期2009年6月 腐蚀与防护 CORROSION&PROTECTION Vol.30 No.6June2009 混凝土桥梁耐酸雨防腐蚀涂料 徐雪峰,孙红尧,桂玉枝 (南京水利科学研究院,南京210024) 摘 要:介绍了国内外在耐酸雨防腐蚀涂料领域的研究概况和酸 雨对混凝土侵蚀的形成,研制了一种专用于混凝土桥梁耐酸雨的防腐 蚀涂料,分析了树脂组成对其性能的影响,得出底漆中环氧树脂与呋喃 树脂的比例以70/30为宜,面漆中有机硅树脂掺入量以10%,20%为宜。关键词:酸雨;腐蚀;混凝土;涂料 中图分类号:TU593 文献标识码:A 文章编号:1005-748X(2009)06-0404-03 AcidRainResistingCoatingforConcreteBridge XUXue-feng,SUNHong-yao,GUIYu-zhi (NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210024,China) Keywords:acidrain;corrosion;concrete;coating 验,其中包括对涂布后于屋外暴露两年之久的水磨 ——————————————————————————————————————————————— 石进行了耐气候变化性测试,没有发现异常,该公司还将上述水磨石浸人硫酸、盐酸和硝酸(其pH值均为2)溶液中2天后再移至屋外暴露1,2天,结果水磨石依然如故。MoriK[1]等研究了酸雨对混凝土 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面丙烯酸三聚氰胺涂料的腐蚀机理,LiuJ[2]等采用试样在不同浓度酸溶液和水溶液中浸泡前后的质量变化来研究酸溶液中离子在混凝土中的扩散速率,并开发了一种适用于管道等地下混凝土构件的耐酸腐蚀涂料。VipulanandanC[3]等认为涂层在经受酸溶液腐蚀时,当某一点有缺陷时,裂缝首先在该点产生,Vipulanandan在环氧树脂涂料中加入玻璃纤维,可显著提高涂层的抗拉能力,耐酸腐蚀能力也随之增强。WilliamTR[4]和HiroshiInoue[5]用有机硅和丙烯酸酯类单体进行嵌段共聚合成聚有机硅丙烯酸改性共聚物作为耐酸涂料的成膜物质。刘国杰先用三甲基氯硅烷封闭羟基丙烯酸单体中的羟基,然后在高温下用异氰酸根或环氧基交联固化得汽车用耐酸雨涂料。赵琦等以有机硅改性丙烯酸酯作为成膜树脂,以HDI三聚体为固化剂合成了一种可在常温下固化的耐酸涂料。 从文献来看,国内外对耐酸雨涂料的研究主要针对于汽车涂料,而汽车涂料的固化方式是高温烘烤,并不适用于混凝土桥梁,国内也有一些关于桥梁涂料的研究[8],但仅致力于提高涂层与桥梁基材(混凝土或钢材)粘结力,而没有专门针对耐酸雨桥梁的 [7] [6] 1 概述 ——————————————————————————————————————————————— pH值在5.6以下的雨水定义为酸雨,我国酸雨污染区已占国土面积的40%以上,重庆、宜昌、武 汉等地尤为严重,长期处于酸雨的浸蚀之中,其中重庆的酸雨pH值在4.3左右。每年因酸雨造成的直接经济损失高达140亿元以上,酸雨对混凝土桥梁的损害尤为突出,当混凝土桥梁因酸雨侵蚀而发生承载力不足时,通过加固措施来提高其承载力不仅耗资巨大,且难度很大。所以迫切需要研制一套 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 简便,适用于混凝土桥梁的耐酸雨表面防护涂层体系。 国外对耐酸雨涂料的研究较早,20世纪中期,首先是工业化发达的欧洲、北美洲对酸雨危害的调查研究开始活跃,随后日本也开始重视,美国于1980年制定了防酸雨法。采用耐酸雨涂料对建筑物进行保护是一种行之有效且操作方便的途径。 日本龟田化学工业公司新近向市场推出了一种针对酸雨的防水涂料,该涂料由丙烯酸树脂、渗透剂和溶剂构成,混凝土表面涂上这种强渗透性防水涂料,即会形成惰性凝胶层,该涂料经过多次试 收稿日期:2008-06-05;修订日期:2008-06-18 基金项目:交通部科技项目“桥梁结构表面防护面积性材料的研究”(200631822302)联系方式:徐雪峰,xfxu@nhri.cn? 徐雪峰等:混凝土桥梁耐酸雨防腐蚀涂料 涂料。 2 酸雨对混凝土桥梁的侵蚀 酸雨的特点是酸性较大,且相当于流动的水流,其对混凝土桥梁的——————————————————————————————————————————————— 腐蚀主要有以下三种形式。2.1 溶出性侵蚀[9] 密实性较差、渗透性较大的混凝土,在雨水的不断冲刷下,水化产物Ca(OH)2会不断溶出并流失。由于Ca(OH)2是维持水化硅酸钙与水化铝酸钙稳定性的重要条件,它的溶出使水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出,导致了混凝土强度不断下降。 2.2 酸性介质的溶解性侵蚀 酸性介质的溶解性侵蚀分为弱酸侵蚀和强酸侵蚀。弱酸侵蚀是大气中的二氧化碳通过混凝土的毛细孔进入到混凝土的内部,降低混凝土的碱性,也就是通常所说的碳化。酸雨中的二氧化硫、氯气等气体溶于水形成硫酸、盐酸等强酸。强酸不仅与混凝 土中的氢氧化钙反应,破坏钝化膜,还与水化硅酸钙反应,生成可溶性的钙盐。随雨水的冲刷,可溶性钙盐不断溶出,加速了混凝土的腐蚀。2.3 硫酸盐的膨胀性侵蚀 硫酸盐与桥梁混凝土中的含铝相、含钙成分及早期生成的单硫型水化硫铝酸钙反应,生成体积膨胀的钙矾石,硫酸盐还与混凝土中的其它组分生成石膏和钙硅石,石膏和钙硅石的体积膨胀也可引起混凝土的胀裂。 好的耐酸、耐碱性能和与混凝土的粘结性能。 3.2 NS耐酸雨腐蚀涂料 (1)NS-1底漆 NS-1底漆由耐碱性能优异的呋喃树脂和粘结性能优异的环氧树脂相互改性构成成膜树脂,由于底漆要求渗透性好,所以底漆中不含颜填料,NS-1的主要性能见表1。 ——————————————————————————————————————————————— 表1 NS-1底漆的主要性能 项目 与混凝土之间的附着力耐酸性能(10%硫酸)耐碱性能(饱和氢氧化钠溶液) 渗透性能 指标?1.5MPa30天无变化30天无变化1,4mm (2)NS-2面漆 影响涂层耐酸性能的最主要 因素是涂料中的成膜树脂,面漆的研究中首先要优选一种耐酸性能优异的成膜树脂。考虑到所研究的涂料将应用于大气下的混凝土桥梁表面,所以还应具有很好的耐老化性能。试验选择了四种树脂,分别涂装于马口铁片及混凝土试块,待其完全固化后浸泡于30%硫酸溶液中,结果见表2。 表2 树脂的耐酸性能 树脂种类改性环氧树脂有机硅树脂羟基丙烯酸树脂有机硅改性丙烯酸树脂 浸泡时间,d 10表面鼓泡无变化无变化无变化 20鼓泡面积增大 无变化无变化无变化 30涂层剥落表面鼓泡无变化无变化 表2表明,羟基丙烯酸树脂和有机硅树脂的耐 ——————————————————————————————————————————————— 3 NS耐酸雨腐蚀涂料的研制 针对国内市场的需求及酸雨的腐蚀机理,结合交通部西部重点科技项目,作者研究开发了NS耐酸雨腐蚀涂料,已基本完成配方研究及室内性能试验,正在落实现场试验,拟进行现场试验的配套工程有上海东海大桥钢筋混凝土桥、江苏省宿迁市黄河一号桥和重庆朝天门长江大桥等工程。3.1 涂层体系 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 混凝土桥梁的特点是其混凝土表现为碱性,且内部毛细孔较多,因此要求作用于混凝土表面的涂料具有较好的耐碱性能和渗透性能;根据酸雨对混凝土桥梁的作用机理,要求涂层体系具有很好的耐酸腐蚀性能和抗氯离子、二氧化硫、二氧化碳等小分 子的渗透性能。研制的NS耐酸雨腐蚀涂料体系由NS-1底漆和NS-2面漆组成,整个涂层体系具有很 酸性能较好,考虑到桥梁表面涂料应具有一定的憎水性能,所以选择有机硅改性丙烯酸树脂作为NS-2的成膜树脂。其主要性能见表3。 表3 NS-2面漆的主要性能 项目 与底漆之间的附着力耐酸性能(30%硫酸,30天) 柔韧性能冲击性能耐盐雾性能(1500h) 指标?1.5MPa无变化?1mm50kg?cm无变化 4 分析与讨论 4.1 NS-1中树脂组成比例对涂层性能的影响改变呋喃树脂与环——————————————————————————————————————————————— 氧树脂的组成比例,试验结 果见表4。 徐雪峰等:混凝土桥梁耐酸雨防腐蚀涂料 表4 环氧呋喃树脂比例对涂层性能的影响 环氧/呋喃90/1070/3050/5030/7010/90 与混凝土的附着力,MPa 2.21.81.20.60.6 饱和氢氧化钠溶液30天无变化无变化无变化无变化无变化 饱和氢氧化钠溶液90天涂层剥落无变化无变化无变化无变化 研制了一套专用于混凝土桥梁耐酸雨防腐蚀保护的 涂料。NS-1中环氧树脂与呋喃树脂的比例以70/30为宜,有机硅树脂在NS-2面漆中的掺入量以10%,20%为宜。另外,应尽快制定适用于有酸雨腐蚀的混凝土桥梁涂料的相关 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。 参考文献: [1] MoriaK,TachiaK,MuramatsubM,etal.Mechanism 环氧树脂中没有酯基,所以环氧树脂也具有一定的耐碱性能,能经受饱和氢氧化钠溶液30天的腐蚀,在环氧树脂中加入30%以上的呋喃树脂时,能进一步显著提高其耐碱性能。随着呋喃树脂比例的增加,涂层与混凝土的附着力有所降低,当环氧呋喃比例为70/30时,仍具有较好的附着力。 4.2 NS-2中树脂组成比例对涂层性能的影响 用有机硅树脂改性丙烯酸树脂,使其具有更好的综合性能,试验结——————————————————————————————————————————————— 果见表5。 表5 丙烯酸有机硅树脂比例对涂层性能的影响 丙烯酸/有机硅100/090/1080/2070/30 与底漆的附着力,MPa2.02.01.81.3 30%硫酸溶液 30天无变化无变化无变化无变化 50%硫酸溶液 30天鼓泡少量鼓泡无变化无变化 30%硫酸溶液 60天无变化无变化无变化无变化 ofacidrainetchingofacrylic-melaminecoatings[J].ProgressinOrganicCoatings,1999,36:34-38.[2] LiuJ,VipulanandanC.Evaluatingapolymerconcrete coatingforprotectingnon-metallicundergroundfacili-tiesfromsulfuricacidattack[J].TunnellingandUn-dergroundSpaceTechnology,2001,16:311-321.[3] VipulanandanC,LiuJ.Glass-fibermat-reinforcedep-oxycoatingforconcreteinsulfuricacidenvironment[J].CementandConcreteResearch,2002,32:205-210. 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