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水性氟碳涂层体系对混凝土建筑的防护性能研究

文档作者：萧以德刘玉军周蝉萧弘烨李耀玺蒋荃文档来源： 1．武汉材料保护研究所 2．中国建筑材料检澳4认证中心 3．立邦(中国)涂料有限公司		点击数：	更新时间： 2025年09月30日
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上一篇：水性聚脲纳米涂层在混凝土防护领域的应用

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囊 ≥ 戮豫蟊0 蓦 量
00，。。。 ≯ 掺料 Coatings Technology
水性氟碳涂层体系对混凝士建筑⋯
～ 的 防护性能研究 ⋯
Research On Protective Performance of W aterbor,ne Fluorocarbon Coatings System
fOr Concrete Construction
萧以德 ，刘玉军 ，周蝉 ，萧弘烨 ，李耀玺 ，蒋荃。
(1．武汉材料保护研究所，武汉4 30030；2．中国建筑材料检澳4认证中心，北京100024； ：
3．立邦(中国)涂料有限公司，⋯上海201 201 ) ⋯
摘要：通过混凝土抗碳化性能、C1～扩散性能、渗
水压力、内置钢筋电化学极化曲线和涂层膜片C]
及水汽渗透性等性能的实验研究，系统地研究了以
水性氟碳涂层作为面涂层的涂装体系对钢筋混凝
土建筑防护能力，并与在混凝土表面形成单一涂膜
的聚脲涂层以及通过浸渗封堵混凝土组织中的孔
隙以增加表层混凝土密实度为目的而实行防护的
硅烷类浸渗材料同时进行了比较。此外，研究还采
用了加速气候老化试验手段考核了上述防护材料
在户外大气环境中的稳定性。研究认为，在所试验
的5种防护材料及由其构成的防护体系中，水性氟
碳涂层体系对混凝土建筑结构的防护能力与防护
寿命是最为满意的。
关键词：水陛氟碳；混凝土；防护
0引言
混凝土自问世以来 直被认为是一种价格低廉且具
有很好稳定性的材料，因而很快成为一种重要的建筑材料
而获得广泛应用。时至今日，人们仍然认为，混凝土的出
现为当今世界的繁荣与发展作出了不可磨灭的贡献。但随
着混凝土内置钢筋腐蚀及以此导致混凝土损坏(尤其是滨
海地区与撤盐除冰的高速公路桥面板)现象不断出现，特别
是认识到钢筋腐蚀所引起的混凝士结构破坏缺陷会日趋
扩展、加重，直至大面积胀裂、脱落、露筋而无法修复后，
混凝土耐久性、口]题逐渐受到人们关注与重视，并逐渐成为
世界性难题。美国标准局(NBS) 收集了2O世纪6O年代至
70年代近20年间世界公开发表的有关钢筋混凝土耐久性
文献资料360篇，其中关于混凝土成分、外加剂和结构设
计对钢筋腐蚀影响的有1 O7篇，而混凝土外加防护技术的
研究为75篇，可见在提高与改善钢筋混凝土耐久性的技
术措施中，外加防护技术占有着极为重要地位，并受到国
外广泛重视。
针对我国某特大型水利设施中的混凝土大坝防护专
项研究，要求其防护体系既要具有可靠的防护性能，又要
保持混凝土表面既有外观本色的特点，本文选择了由5种
防护材料分别获得的单纯浸渗、单纯涂层涂覆，以及浸渗
+涂膜3种防护体系方案，开展了混凝土防护技术试验与
研究
1试验
1．1试样及其制作
根据试验目的、试验材料类型和试验项目的不同，所
采用试件类型也不相同，具体可分为以下3种类型：
① 空白砂浆试件(含内置钢筋砂浆试件)，
②经保护材料涂覆、浸渗防护处理的砂浆试件(含内置
钢筋砂浆试件)：
③ 自由膜片型试件。
1．2材料
试验材料及防护体系类型见表1。
1．3试验内容
本项目共采用了l 7项室内加速／模拟试验及性能检测
手段开展了研究工作，本文仅选择其中与防护性能，特别
C oatings cnno—o
表1试验材料及防护体系类型 凝土抑制环境中的腐蚀性物质向深层渗透、扩散的技术考
编号 防护体系 防护体系类型 虑卜，开展相关研
． 章 对茸保护目的 [夭1l ．研窑中
水性 溶胶
，
所采用的主要研究手段也是围绕防护材料和防护体系对
2 聚脲涂层 涂膜型 ， ． ．．。⋯ 一一⋯ ～ ～ 。。 ⋯
3 硅烷浸渗(底涂)／中涂／水性氟碳面涂 浸 +涂膜 服役环境因素的屏蔽阻隔能力展开进行的。
4 硅烷浸渗防护剂 浸渗 上述材料和由其组成的防护体系的防护性能优劣，除
5 硅烷浸渗防护剂 浸渗 了取决干其对水、水泞乃溶干茸中的席1=中， 物后的B日档
是与防护层隔离环境介质、维持混凝土孔隙液稳定、抑韦lJ 力之外，还决定于材料(尤其是体系的面层材料)的环境适
钢筋锈蚀的功能相关的内容进行了讨论。 应性，即它们在服役环境下的稳定性
， 因为这些性能对防
另外，作为一种防护涂层，不仅要具有好的隔离介质 护体系的防护寿命具有重要影响
。
效果，还需要涂层材料本身对环境的稳定性，即防护寿命。 在紫外／冷凝加速气候老化试验以及混凝土氯离子扩
为此，本文也通过紫外怜凝加速气候老化试验讨论了不同 散性能和混凝土内置钢筋电化学测量等试验研究中
， 在试
防护体系的耐候性能。 验之前先对经涂覆
、浸渗表面处理过的混凝土试件进行加
本文采用的试验手段包括： 速腐蚀的预破坏处理
， 这首先是为了缩短试验时间，其次
(1)抗碳化性能试验： 也从另一方面间接反映了涂层材料的耐久性能
。
(2)混凝土氯离子扩散性；
(3)涂膜水汽渗透性； 2
． 1防护体系对混凝土抗碳化性能影响
(4)涂膜氯离子渗透性； 钢筋混凝土腐蚀过程较为复杂
， 引起其破坏和外观损
(5)渗水压力试验； 害原因很多
， 其中“碳化，，破坏是其中重要原因之一。所
(6)涂层抗含泥砂高流速水 中蚀性能； 谓‘ 碳化’就是混凝土受空气或水中CO
、SO 及各种盐类
(7)混凝土内置钢筋的腐蚀电化学性能； 等有害物质作用
， 与水泥中Ca(0H) 发生中性化反应，以
(8)防护层(膜)耐紫外／冷凝加速气候老化性能。 CO 为例
， 碳化反应如下：
Ca(OH)~+CO2 CaCO3+H2O (碳化) 式(1)
2结果与讨论
钢筋混凝土腐蚀破坏机制十分复杂、原因 l}艮鸟，但 COz进一步作用：
归结起来重要的还是因为服役环境中的水、水汽及溶于其 CaCO3 q-CO2+H20 CaliCO3(溶出) 式(2)
中的化学侵蚀性物质受毛细管作用，顺着混凝土内部微小
裂纹、孔隙，渗透、扩散到深处，并与水泥石中的某些成 上述碳化和溶出反应反复作用，其结果是：①可使混
分和混凝土内置钢筋发生了化学作用所致。因此提高混凝 凝土三相体系中孔隙溶液相中的pH值降低(约为8·3)，因
土抵抗环境介质渗透侵入的能力是进一步改善混凝土结 而使得钢筋表面由原本所处于的钝化状态(即不发生腐蚀
构耐久性、长久维持其外观形貌、提高使用寿命的关键技 反应的状态)转入到易发生腐蚀的活化状态(表面局部位置
术之一。 发生腐蚀反应)；② 由于Ca(0H)z的溶出流失，使得砼本身
以Mehta为代表的美国、加拿大学派甚至认为混凝土 强度下降，当Ca(0H)。(以Ca0量计算)溶出量达到25％时，
的抗渗性是防止有害化学物质侵蚀的第一道防线，是高，1 其抗压强度下降35·8名，且抗拉强度降低更为严重，可达
能混凝土(HPC)最重要技术指标。其还提出混凝土抗渗性可 66·4％。这种混凝土碳化(即中性化)作用除使得其强度降低
以通过美国AASHT 0277的方法作为评估标准(即目前国 外，还导致其组织变得疏松多孔，因而丧失对钢筋的保护
际上均采用的AASHTO—T259和ASTMC1 202—97的直流电量 作用；③ 碳化导致的混凝土孔隙液的pH值降低，使得水
法)作为评估标准 ，即以在直流电流作用下氯离子透过 泥中氯化铝盐酸不再具有稳定性，从而释放出Cl，由此
混凝土试件向正极方向迁移所测得的电荷量(C，库伦， 导致钢筋表面的Cl一浓度增加，进一步加剧钢筋腐蚀。
ASTMi 202—97)为单位，如混凝土试件所测得的电通量≤ 本试验是在相关设备中充以一定的COz气体，使受试
500库伦，可视为该混凝土是不透水的。本文所采用的浸 试件长期处于高COz(2O％)、高湿(70鬈RH)~ T，强化并
渗、浸渗+涂层和涂层三种混凝土表面外加保护技术正是 加速混凝土与COz的反应，以评估保护材料对混凝土提高
基于通过混凝土表面防护涂层体系进一步改善和提高混 抗CO 作用的作用程度。

Coatings chnology
表4氯离子渗透性测试结果 表5水汽渗透性试验结果
单件试lq=6 h 同类试件电通量 试件氯离子渗 保护层 保护层 渗~ (mg／cm ·d)
电追重几 列1 远 寺城 材料 厚度 m 实测值 按l mm膜厚换算结果
971·／b 2 794 2
．913 2．31
0 1 1 21．30 1 028 低 3 525 1
．934 1．02
9 ．
L 六L 丰 + 目 二T r n#工n 1# —# 止士 音 ¨ 日^L — 甘 =
389 39 L 上仪；口木 儿’ 1、 J rr且丁女 ]可口 ／_＼焦__乙 芗
r 450．54 421 很低 透量分别为2．91 mg／cm ·d和1．93 mg／cm d。
424．29 值得注意的是：同-f,涂层的防护能力与涂膜厚度之
257·36 间存在如下关系式：
3 ． 1 = —— + ( 、 盯 )
很低
L： ～mLk6、)
72．61 ”
3： 50．56 62 忽略 式中： 一涂层防护寿命
60．32 疗一涂层厚度
1 1 9．23 一水、0 在涂膜中扩散系数
4： 99·43 I 18 很低 一水汽透过后的涂层寿命
， 是膨胀内部压力
13O．87 r n淦日N-,9,iI亩 _h r 、占^ ．料
600 21 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ n 。
5 789．1 2 687 很低 该式表明涂层防护寿命与涂层厚度的平方成正比，提
667．33 高涂层厚度可增强涂层阻隔外面环境中水、0 、C]一、S0
仅仅为62库伦，比空白混凝土的电通量降低了95％，完全 等有害物质的渗透与扩散能力。当然，提高涂层厚度势必
属于可以忽略氯离子渗透影响的非渗透性等级。其余4种 增加材料用量与成本，另外涂层过厚还会带来基材／涂层界
防护材料体系也都具有提高混凝土抗氯离子渗透，明显改 面之间相互结合强度的问题。
善其耐久性的作用，经它们处理后，混凝土的氯离子渗透 在本试验中，2 为厚浆型聚脲树脂材料，涂覆过程中
等级可由原来的“低级”降低到“很低级”，其中又以4 涂层厚度难以控制，涂膜厚度都较厚(本试验试件膜厚为
硅烷类浸渗剂材料为好，其处理后混凝土电通量仅为118 794 pm，比3 水性氟碳膜厚525 um高出近50％)，但从试
库仑，比空白样降低了89％，比其余3种材料的保护效果 验所得结果看，2 试件的抗水汽渗透能力仍然低于3 水性
有明显提高。 氟碳涂膜。如果将两种材料抗水汽渗透率都换算成1 mm
单位厚度下的水汽渗透率，则水性氟碳涂层阻止水汽渗透
2．3保护性涂膜的水、水汽扩散性能 能力比聚脲涂层高出近一倍。
将成膜型防护材料涂覆于混凝土表面，在表面形成的
涂层可通过其屏障隔离作用，阻止腐蚀性物质向混凝土内 2．4保护性涂膜的氯离子渗透性
层渗透、扩散，从而实现对混凝土的防护。涂层厚度和涂 基于与2．3节相同考虑，通过Cn 过涂膜的渗透量大
层组织的致密性对其屏障隔离效果具有重要影响作用。由 小，也可从另一个角度来研究其抗C1渗透能力大小，从而
于涂层局部组织本身存在某些针孔、缩孔等缺陷，特别在 评估其保护能力。
毛细管作用下，外部环境介质在涂层内部的渗透、扩散最 氯离子渗透试验方法按JTJ 275—2[]0O《海港工程混
终是不可避免的，只是程度差别而已。针对这类防护机制 凝土结构防腐技术规范》的相关技术要求进行。采用的试
的防护体系，可以通过水汽以及氯离子透过涂层的速度， 件也是特别制得的自由型薄膜。表6为试验中获得的2 、
从另一个角度来评定其防护能力的好与坏。本节及随后部 3 两种材料涂膜的C]渗透率结果。
分(2．4、2．5节)所讨论的材料仅涉及2 聚脲和3 水性氟碳 钢筋的腐蚀与混凝土 冈筋界面环境中孔隙液pH值和
二种成膜型防护材料。 C1含量有着直接关系，在钢筋混凝土表面涂覆保护材料
试验所采用的试件是特别制作的不含基材的自由型 时，希望其保护层致密，尽量减小C]在涂膜中的渗透、扩
涂层薄膜。实验方法参照了ASTM D 1653《有机涂层薄膜 散，以期维持孔隙液的高碱性和低CI量，可使钢筋表面长
水蒸气渗透性测试方法 相关技术要求 久维持钝化状态。
由实验获得了二种涂膜的水汽渗透性结果见表5。
Coatings Technology
表6氯离子渗透率比较
表6中关于2 、3 保涂膜的C1一渗透率(按1O0 um相同
厚度换算值)试验表明，聚脲(2 )涂膜的抗C]渗透性也略逊
于水性氟碳(3 材料)。
2．5防护体系对混凝土抗渗水压力影响
按照GBJ 82—85《普通混凝土长期性能和耐久性能试
验方法》的相关技术要求，采用了高精度抗渗仪，开展了
经防护材料处理和不做处理的两类混凝土试件抗水渗透
压力试验，通过观察试件背水面是否出现水滴渗漏现象，
以确定混凝土所承受的最大水压值(渗水压力MPa)。抗渗水
压越高，材料防水渗透性越好。试验获得了各种混凝土试
件防止出现水渗透的最大水压值(表7)。
表7抗渗水压力试验结果
体系 抗渗压力／MPa
空白样0 1．6
1．8
1．7
1．8
1．8
1．8
结果表明，未经保护材料处理的砂浆件(空白样0 )，
其抗水渗透的最高压力为1．6 MPa，而经由保护材料浸渗
或涂覆处理的混凝土试件的抗渗水压力值都有所提高，其
中经1 、3 、4=、5 材料浸渗或涂覆处理的均可达1．8 MPa，
而2 试样，渗水压力比空白样也有所增加，虽然其涂膜厚
度比3 大很多，但在1．7 MPa水压力下便开始出现渗漏，
不及3 及其他材料。这一结果与前述关于抗水汽、抗C]
渗透性试验结果吻合，再次说明2 聚脲涂膜连续性与致密
性略逊于3 水性氟碳树脂涂层。
2．6涂层抗含泥砂高流速水冲蚀性能
大坝某些过流部位受高流速水 中蚀，且水中含大量泥
砂，对混凝土结构造成定破坏。在混凝土表面施以耐磨
涂料，改善混凝土结构表面耐两相高速流体的摩擦化学磨
损性能，对保持混凝土大坝形貌外观及其耐久性具有较重
要作用。
为研究防护涂层这摩擦化学磨损性能，本文通过可
调速的旋转叶轮，带动加有一定质量、粒径的磨料的自来
水以一定速度顺着试样表面流动，进行了高流速含泥沙水
的摩擦化学磨损试验，通过试验前后试件质量变化来评价
涂层的耐冲蚀性。
试验参数如下。
试验溶液．含l％( )石英砂的自来水；
磨料粒径：60~40目：
流速：1 0 H]／s：
试验温度室温：
试验时问l[](]h。
表8为经过不同时间 中蚀试验后，2 和3 保护材料涂
覆的涂层质量损失结果，表9是对上述结果通过线性拟合
处理后的结果。
表8涂层抗含泥砂高流速水冲蚀试验结果
(冲蚀面积10 cm X5 cm)
表9涂层抗含泥砂高流速水冲蚀试验结果(线性拟合)
(冲蚀面积10 cm X 5 cm)
结果表明，2 材料获得的涂层耐含泥砂高流速水的冲
蚀性能比3 材料稍好一些，但其相差并不明显。导致这一
结果的原因可能如上述2．3节中所示的那样，2。聚脲涂层
厚度都很厚，基本都在320~360 Ilm之间，而3 水性氟碳
涂膜厚度很薄，虽经多次涂刷，其厚度仅为30 um左右。
徐层厚，有一定弹性，可吸收高速 中击时所产生的部分机
械动能，降低了 中刷强度。两种保护材料在含泥砂高流速
水中的冲蚀试验中所得到的 中蚀速率结果比较见图2。
2．7混凝土内置钢筋腐蚀的电化学性能研究
混凝土是一种具有固相、液相与气相的三相物质。随
着服役环境不同以及服役年限延长，混凝土内部孑L隙溶液
的化学成分、含量也将发生变化，这种变化对于钢筋是否
发生腐蚀具有重要影响。一般情况下，当钢筋周边环境
Coatings Technology
[
●
5
褂
啪
图2 2 和3 材料耐泥砂高流速水冲蚀速率变化
中C]浓度低于它的腐蚀临界值(某些情况下其值为
300-1 200 mg／L)，而且钢筋表面溶液pH≥l1．5，混凝土
孔隙中溶液Cl～／OH比值不超过0．6时，钢筋处于不受腐蚀
的钝态。然而由于C1一的渗入，或由于C0 和S0 等腐蚀性
物质的渗入，它们能与孔隙溶液中的Ca(OH) 反应，生成弱
酸性盐(其深度可达6-7 mm)，使溶液pH值降低。当低于
导致钢筋表面钝化膜开始受到活化的临界pH值，且使得
Cl一／OH比值>0．6时，则钢筋腐蚀将会发生与发展。
钢筋腐蚀～旦发生与发展后，所生成的腐蚀产物体积
远远大于受到腐蚀的钢筋(Fe)的体积(依腐蚀产物成分不同
而异，最大约为6～7倍)，此时会在钢筋混凝土内部产生
巨大张应力(高达32 MPa)导致混凝土胀裂。不幸的是：这
种混凝土胀裂出现后，将进～步扩大水汽、C1一离子等进入
混凝土内部的通道，加速它们的渗透，钢筋混凝土的破坏
便会迅速发展。
大坝表面层有内置成型用辅助钢筋，这些内置钢筋本
身的腐蚀既会加速混凝土结构的破坏，且钢筋锈蚀产生的
锈水外溢又将引起大坝外观严重受损，图3显示了某大桥
混凝土结构件预埋钢筋因腐蚀所造成的外观严重受损及
胀裂情况。
如上所述，钢筋表面是处于钝化状态(即钢筋不受腐蚀)
还是处于局部活化状态(局部腐蚀发生)与钢筋周边混凝土
孔隙溶液的pH值和C]含量有很大关系，并由此影响着钢
筋在该孔隙液中的腐蚀电位。因此，混凝土内置钢筋的电
化学参数无疑也反映了孔隙液成分的变化。由此可见，通
过混凝土内置钢筋电化学参数的测定来研究防护体系对
混凝土抗碳化和抗C]一等腐蚀性介质的扩散、渗透能力的影
响是完全可能的。图4为Fe—Hz0体系中铁的pH值一电位
图。虽然该图是在不考虑除0H以外还有其它阴离子影响
的理想前提下的Fe—H 0体系腐蚀行为估计图，但是仍可由
所测得的钢筋腐蚀电位数值，来估计混凝土内置钢筋是否
处于钝化状态(或腐蚀倾向)。
曩
图3某建筑混凝土内置钢筋腐蚀导致的外观
l·
l，
O·
之o。
巷
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O．
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一1．
pH镰
图4 Fe—H2O体系的pH值一电位l~l(Pourbaix，1 973)
混凝土经保护材料的涂／渗处理后，既能抑制混凝土受
碳化作用，也可阻止外界氯离子往混凝土深层的扩散与渗
透，使混凝土孑L隙液pH值和氯离子浓度长期处于初期的
稳定状态，从而钢筋表面可长期处于钝态，不受周边环境
的腐蚀破坏。浸渍／涂覆保护材料的封孔能力越好，或涂膜
材料的阻隔屏蔽能力越好，则混凝土受碳化作用越小，外
g
界环境中C]～的扩散与渗透量也越小。总之混凝土孔隙液
pH值越高、C]～含量越低，则钢筋受到保护不致发生腐蚀
的效果也越好。
研究中，对经保护材料浸／涂处理的混凝土砂浆试件先
进行模拟／力口速碳化试验破坏后，通过对内置钢筋进行电化
学极化曲线测量，获得钢筋腐蚀电位和腐蚀电流数据，以
此评估5种保护材料对混凝士碳化作用抑制能力的大小以
及阻挡C 等有害污染物扩散、渗透能力的大小。
本研究中，对经过与未经防护材料浸、涂处理的钢筋
混凝士试验样件先行移八碳化试验箱进行碳化，对防护
浸、涂材料进行加速预破坏处理。碳化期内控制碳化箱内
二氧化碳浓度(20±3)Z、相对湿度(70±5)％、箱内温度(20
±5)cC。碳化28 d取出试样，利用Versa Stat Ⅱ恒电流
恒电位仪进行电化学测量。参比电极采用饱和甘汞电极，
辅助电极采用不锈钢电极，电位扫描速度0．166 mV／s。
由电化学极化曲线测量获得了钢筋腐蚀电化学参数
(表1O和图5)。
表1 0经碳化后混凝± 内置钢筋电化学参数
5 1 c ，／
} 一f
} ：
：
。 i
图5线性极化曲线图
6种试件的混凝土内置钢筋电化学测量结果表明：
(1)经28 d碳化试验后，混凝土／钢筋界面的环境分
别发生了不同程度变化(pH值和C1浓度)，但它们内置钢筋
的腐蚀电位和腐蚀电流显示，其钢筋表面仍然处于钝化状
态下的不腐蚀区
(2)和未经保护材科处理的试件比较，凡经保护处理
的试件其孔隙液的成分变化受到明显抑制，其钢筋腐蚀电
位值较未经保护处理的钢筋腐蚀电位明显正，腐蚀电流也
明显低于未经保护材料处理的试件；
(3)在5种经保护材料处理的试件中，3 水性氟碳防护
体系试件的内埋钢筋腐蚀电位相对更正，相对来讲，按
Fe-H 0体系的D}{电位图(图4)分析，其离腐蚀区距离较远，
这表明该材料体系保护效果比其他体系更显好一些。在本
试验中5种保护材料的结果差别不十分明显，这可能是虽
经28 d的加速碳化破坏，各保护涂／浸层仍未遭受严重损
害，仍具有良好的防碳化和阻止C]一扩散、渗透的作用。欲
进一步区分它们防护效果，可能仍需延续碳化预破坏试验
时间。
2．8防护浸、涂材料的耐紫外，冷凝加速气候老化
性能研究
在考虑选用保护材料类型时，除了要求该材料具有较
为有效的防护能力，即浸／涂处理后能提高混凝土体系阻隔
屏蔽外界腐蚀性物质(水、C1一、SO 、CO 、盐等)向混凝土深
层的渗透与扩散能力外，还须考虑该材料在服役环境下的
化学稳定性和自身的寿命。本实验中的试验保护材料大多
属于高分子类材料，在太阳光(特别是其中波长低于400 nm
的紫外光)长期辐射下以及夏曰露天高温、库区高湿度环境
下，受气候因素作用易于发生老化破坏，逐渐丧失其防护
性能。考虑到防护的长期性要求，本试验在紫外／冷凝的模
拟气候环境下开展了加速气候老化试验，以评估材料抗气
候破坏性能。
试验按照紫外光照射4 h，冷凝4 h反复循环进行，
紫外荧光灯管发射光波的平均波长为340 rlm，试验温度
紫外光照射条件下温度为60 。c，冷凝条件下温度为
40 eC。
试验结束后，通过试验前后水珠与试件表面接触角变
化、表面光泽变化以及涂膜粉化、色差严重程度变化来评
价它们的耐老化性。表1 1给出了这～变化结果。
(1)自洁1l生能比较
试验结果表明：在试验前4 口5 材料其水珠与表面之
间的接触角较大，平均值分别达到129o和144o，表现良
好的自洁性，但仅经1 000 h试验后，其接触角迅速下降，
变化率分别高达94％和64％，几乎丧失了自洁性能。
2 和3 材料试验前水珠与基体之间形成的接触角分别
为61．2。和78．2。，虽然比4 和5 小，其自洁 性略差，但
是经2 000 h加速老化破坏后，仍分别保持为29o和5O。，
其接触角损失率分别为53％和1 7％，说明这2种以涂膜为
保护层的材料耐老化性优于以浸渍型的保护材料。进一步
比较2 和3 材料经紫外／冷凝加速气候老化破坏试验后，水
’
c⋯ gs cnno y
表11保护材料紫外／冷凝加速老化试验结果
试验 l O00 h l 500 h 2 000 h
材料 失光率／岩外观接触角变化率／％ 失光率／％ 外观 接触角变化率／％ 失光率／％ 外观 接触角变化率
1 无 1。。 粉化1级 1 0。 粉化2级 1∞
58．7 无 l 6．0 70．3 粉化2级 32．9 85．2 粉化2级变色4级 ．5
3； 3．4 无 8．8 16．2 无 1 5．4 42．0 粉化l级变色1级 1 7．1
4= 无 94．O 粉化2级 96．4 粉化3级 1oO
5= 无 66．4 粉化2级 86．4 粉化3级 93．8
滴与其表面之间接触角数据(图6)还可发现3 材料的自洁 经2 000 h加速老化后，不仅失光率达到85％，而且粉化
性要优于2 试样，2=材料经不同周期试验后，其接触角变 也达到2级破坏，特别是涂层颜色到4级老化水平，达到
化率明显小于3 材料。1 保护材料是～种无机型水性浸渍 严重损害等级。与之比较，3 水性氟碳材料的耐候性明显
防护材料，一般无机材料受阳光、温度影响小，加速气候 好于2 聚脲，其粉化和变色等级仅为1级，属轻微老化等
老化试验对其无实用意义而不予考虑。 级。
1拌 1O0
；
80 ． 5# 圜 ／／ # ． ／／ ／
60 ／
／ 3#
／ ／
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如 1 2 紫外老化时间／h
紫外老化时间m 图7 紫外冷凝加速老化试验失光率随时间关系
图6紫外冷凝加速老化试验接触角变化率随时间关系
3结语
(2)耐候性能比较 本试验针对5种保护材料及其所构成的3种保护方式
外观等级及其变化程度反映了高分子材料耐气候老 进行了对改善混凝土耐久性方面的试验与研究
， 并根据试
化破坏性能。针对本试验的材料类型，外观变化主要考虑 验所得结果进行了分析与讨论
。
涂层的光泽率、粉化与变色破坏等级两个方面。 (1)本试验中所试验的5种保护材料对混凝土都具有
表1 1的结果显示，3 材料经不同周期试验后，其涂 保护功能
。不同程度提高了混凝土抗碳化、抗Cl扩散性、
层表面失光率均明显低于2％t~-4。光泽率变化反映了涂层 抗高压水渗透性能
， 并对钢筋的锈蚀有抑制作用。
材料对太阳辐射，特别是其中紫外光波段的敏感性。光泽 (2)比较成膜型与浸渗型两类保护
， 就其防碳化、抗
度变化小，说明该高分子材料对紫外光照射不敏感，其防 气候老化两种关键性能而言
， 成膜型保护方式明显优于浸
护寿命长。图7示出了2种材料在经不同试验周期后，表 渗型保护方式
， 而就防Cl扩散性而言，虽然3 成膜型仍具
面失光率的变化比较。该结果比较清楚地说明了3 水性氟 有优势
， 但4 浸渗型材料也比较好。
碳材料耐候性明显好于2 聚脲材料。这一结果与前面讨论 (3)耐紫外／冷凝加速老化试验结果表明
， 浸渗型保护
的“接触角变化”结论是一致的。 材料的表面能在试验前比较低
， 具有一定的“荷叶’，效应
另外比较表1 1中5种材料的粉化和变色等外观等级 自洁性较好
， 但是仅经1 000 h的紫外／冷凝加速老化试验
变化还可看出，经2 0OO h试验后，浸渍型保护材料粉化 破坏试验后
， 水珠与表面间接触角损失率达到几近66％L,]L
缺陷均达2～3级破坏，尤以4 、5 为重。而比较混凝土表 上
， 经1 500 h试验后，表面粉化达到2级，经2 000 h
面成涂膜性的2 和3 材料而言，2 材料的耐候性不尽人意， (下转第26页)
Coatings chnol。gy
表2 主缆系统涂装材料配套体系
『辜 善 防护涂装部位 涂装材料 涂装厚度 m
磷化底漆 均匀着色
非硫化型阻蚀密封膏 2 000～3 500(以填满结构缝隙为准)
缠绕钢丝 圆钢丝或S形钢丝
1 主缆缠丝区 磷化底漆 均匀着色
环氧底漆 ≥8O
硫化型橡胶密封剂 l 500～2 5。。(可根据结构及环境条件调整)
丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳面漆 8O～1 2O或60-90(~ 据结构及环境条件调整)
磷化底漆 均匀着色
环氧底漆 ≥80
2 主缆非缠丝区 硫化型橡胶密封剂 3 500～6 000
高强度玻璃布或橡胶涂胶布 500～2 000
丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳面漆 8O～1 2O或6O～9O(可根据结构及环境条件调整)
<
一
40 mm
径
0 磷化底漆 均匀着色
称直 毫： 硫化型橡譬至 景 或橡胶涂 1 o。。～2 o。0或(50o～～～ ≥40 mm时 胶布)+硫化型橡胶密封剂 ⋯⋯ ～ ⋯⋯2 o ∞)+(2 0⋯00 5⋯ DO 。)
注a对S形钢丝主缆和内部加装通干燥空气系统的主缆仅推荐使用。
b指索鞍出口至第一个紧固索夹之间的非缠丝主缆段。
c对公称直径中不小于40mm的钢丝绳吊索的涂装体系仅推荐使用。
性氟碳与聚硫密封胶配套性能优异。 树脂、弹性固化剂及降低涂料的PVC值可显著提高涂膜的
除了主缆采用圆形钢丝采用表2经典的防腐方案外， 柔韧性。填料种类、固化温度条件及拉伸速率对涂膜的力
目前还有少量桥梁主缆系统采用S型钢丝+送风除湿系统 学行为也产生一定的影响。
+防腐涂层的方案。而防腐涂层采用柔性环氧底漆+柔性 弹性FEVE氟碳涂料具有较高的形变能力，能够适应基
环氧中间漆+柔性氟碳面漆的体系。 材及配套底涂层的形变
， 特别适用于建筑外墙、钢筋混凝
土结构及弹性皮革、密封胶材料，但要求与底涂层配套性
3结语 好
， 适宜的配套底涂层包括聚硫密封胶、改性硅材料、弹
FEVE氟碳涂料的弹性行为主要受到FEVE氟碳树脂结 性环氧
、弹性聚氯酯等。
构、固化剂的结构以及涂料PVC值的影响，采用柔性氟碳
(上接第20页)
试验后，出现较严重粉化(3级)。这些结果说明4 、5 才料 混凝土耐久性的理想手段之一。
耐候性较不理想，其户外条件下使用时的防护寿命有限，
应予以重视。 参考文献
(4)水性氟碳防护体系和聚脲树脂厚涂层同为涂膜型 [1]NBS SPECIAL PUBLICATION 550．A Bibliography On the
保护材料，从耐候性、抗C1和水汽渗透等屏蔽作用看，水 Corrsion and Protection of Steel in Concrete [RJ．
性氟碳防护体系材料都较为明显优于聚脲树脂厚涂层材 u．S．department of commerce／national bureau of standards，
料。这一结果与成膜物中氟碳树脂F—C键的高键能、F原 1 979．
子的高电负性以及原子半径大于H原子等有关。 [2]冯乃谦，邢锋．高性能混凝土技术[H]．北京原子能出版社，
(5)混凝土内置钢筋的电化学参数测量是研究与评价 2000．

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