海工混凝土表面成膜型防护涂料耐久性研究

【摘要】：混凝土是海洋工程建设中用量最大的材料,但由于其服役过程中长期处于恶劣环境,容易发生腐蚀破坏,大大缩短了使用寿命。表面成膜型防护涂料涂覆于混凝土表面时,可有效防止混凝土受到环境中的各种腐蚀及侵害,延长其使用寿命。但由于光、热、氧、化学侵蚀、冻融破坏等恶劣海洋环境影响,防护涂料在使用过程中容易发生老化及降解,因此,研究表面成膜型防护涂料的耐久性具有重要的意义。 本文选用了四种不同组成的表面成膜型防护涂料(简称A、B、C、D涂料),分别对涂刷涂料后的混凝土试件进行单一腐蚀因子试验(光热老化、化学侵蚀、冻融循环)及包含干湿循环、紫外光老化、冻融循环的多重腐蚀因子复合试验,通过测试基准试件和涂刷涂料试件的吸水率、抗折、抗压强度、氯离子扩散等性能,研究不同种类表面成膜型涂料的耐久性。主要研究结论如下： (1)四种表面成膜型涂料在酸、碱、盐等化学腐蚀因子的影响下均表现出良好的防护性能,但不同涂料在不同腐蚀溶液中的防护性能也存在着差异性,酸侵蚀试验中B涂料的防护性能最佳,碱侵蚀试验中D涂料的防护作用最强,B、D涂料均表现出良好的耐硫酸盐侵蚀能力,而A涂料在三种化学侵蚀溶液中均表现较差。 (2)冻融循环试验表明,反复的冻融循环作用会影响涂料对混凝土的防护作用,根据冻融破坏后砂浆试件的质量变化率和抗折、抗压保留率可以发现,四种涂料中,B、D两种涂料的抗冻融破坏能力较强。 (3)光热老化对防护涂料的使用性能有明显影响,不同涂料受光热老化的影响程度表现出较大的差异性,四种涂料耐老化性能表现为：D涂料最好,B、C涂料次之,A涂料最差。 (4)与热老化相比,光老化对涂层性能的影响更加严重,这是由于紫外光、热作用相互促进,使涂料老化更加严重,对丙烯酸聚氨酯涂层的红外光谱表明,紫外光老化能够导致涂层中C-N及-NH-COO-的断裂,发生降解反应。 (5)在多重腐蚀因子复合作用中,干湿循环能够造成混凝土防护涂料的少量脱落,从而导致砂浆试件边角脱落、产生裂纹；在多重腐蚀因子综合循环作用过程中,D涂料试件表现出优于B、C涂料试件的吸水性和力学性能,从而说明D涂料具有较好的抗多重腐蚀因子复合作用能力。 (6)光热老化导致涂料表面失光、起泡,甚至产生裂纹,内部结构也受到破坏,受到光热老化后的涂料继续受到干湿循环和冻融破坏作用,会产生损伤复合因素效应,涂料老化速度加剧,因此多重腐蚀因子复合作用对涂层性能的影响大于紫外光、热、酸、碱、盐等单一腐蚀因子。