混凝土表层防护涂料研究进展
2021-11-03刘竞苗同梦姜子清徐永杰钟子龙郁培云
刘竞,苗同梦,姜子清,徐永杰,钟子龙,郁培云
(1 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所,北京 100081;2 中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司乌鲁木齐高铁基础设施段,新疆 乌鲁木齐 830000)
混凝土材料作为当下应用最为广泛的工程材料之一,无论是高楼大厦还是高铁、高速、水利水电、工业和民用建筑等都离不开水泥基建筑材料。然而由于混凝土是一种多孔材料,其劣化总是从表面开始向基体内部扩展。影响混凝土结构耐久性不佳的因素复杂多样,大致可分为物理作用和化学作用。由物理作用导致的混凝土表层粉化劣化包括渗入混凝土内部水的相变及迁移产生的冻融循环[2],温度效应引起的裂缝及外部因素对混凝土的磨损、冲蚀剥落等。化学侵蚀主要包括混凝土结构内部碱骨料的反应,外部溶于水的侵蚀性有害离子导致的硫酸盐(SO2-4)侵蚀、碳化反应(CO2)以及氯离子(Cl-)侵蚀等[2]。随着混凝土服役时间的延长,混凝土耐久性问题逐渐凸显,合理的混凝土表层防护不仅能有效增加混凝土的使用寿命,而且能极大程度降低混凝土的养护维修成本。目前,使用表面防护材料是提高混凝土防护最有效的方法之一。涂层防护技术直接涂覆在旧混凝土表面,避免维护过程中对原有混凝土结构的破坏重筑,不仅具有施工工艺简单、维修成本低等优点,而且能够在特殊工况条件下进行施工。文中系统论述了混凝土表层防护材料的研究进展,针对不同修复材料存在的问题,提出混凝土表面修复材料的发展方向,为混凝土修复材料的进一步研发与应用提供价值依据。
混凝土表面涂层防护作为最便捷有效的方法之一,根据涂层在混凝土表层的作用方式分成三大类[3];①混凝土表面成膜型涂料,在混凝土表面形成致密的防腐层,阻止有害物质渗透到混凝土内部;②有机硅渗透型涂料,在混凝土表面及孔隙内壁形成憎水分子层,不会对孔隙造成封闭,保持混凝土结构原有的透气性;③混凝土孔隙封闭型涂料,利用混凝土表面的可渗透性,渗入到混凝土内部发生原位反应形成固结体,填充混凝土内部毛细孔和微裂纹。
1 表面成膜型涂料
表面成膜型防护涂料是利用自身成膜的性质在混凝土表面发生凝胶化反应,形成涂膜并将其包裹起来,不能渗入到混凝土结构内部且不与混凝土结构发生化学反应的涂料,多为大分子材料。这种表面成膜型防护涂料具有良好的密闭性和稳定性,有效提高混凝土结构的抗渗透性、抗氯离子侵蚀、抗酸碱盐侵蚀的能力[4],在混凝土结构防腐修补过程中得到广泛的应用。典型的表面成膜型涂料有丙烯酸树脂类涂料、聚脲类涂料、聚氨酯类涂料、环氧树脂类涂料、氟碳涂料等。
1.1 丙烯酸树脂类涂料
丙烯酸树脂涂料是以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等烯类单体经过自由基共聚合形成的一类主链含不饱和结构、支链为酯基结构的化合物涂料,具有优异的耐候性[5],而且在170℃下不产生分解和变色。近年来,随着环保意识的加强,水性丙烯酸树脂涂料作为环境友好型的水性涂料,其性能可与传统溶剂型涂料相媲美[6],逐渐进入人们的视野。但是,水性丙烯酸树脂类涂料存在耐水性及耐化学腐蚀性有限、成膜时间久、固化不完全且涂膜的附着力较差等缺点[7]。为改善水性丙烯酸涂料的应用性能,国内外学者对其进行改性处理,包括纳米材料、有机氟、聚氨酯、有机硅以及环氧树脂改性等[8-9]。
Zhang等[10]以环氧树脂、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇等为反应原料,制备的水性聚氨酯涂层具有良好的柔韧性和耐腐蚀性。Sun 等[11]以聚丙烯酸酯(PA)为核、水性环氧改性聚氨酯(EPU)为壳,制备具有纳米尺寸的核-壳结构水性环氧改性聚氨酯丙烯酸酯(EPUA)涂膜,其热稳定性随PA用量的增加而提高,而防腐性能在PA 掺入量为30%时达到最佳状态。Lei 等[12]以乙烯基三甲基硅烷(VTMS)、六氟丁酯(HFMA)等为改性单体,采用溶液聚合法合成具备不同含量紫外吸收剂的氟硅丙烯酸树脂系列产品。结果表明,由于氟硅的存在,树脂的疏水性得到很大改善,同时显示出较高的紫外吸收以及良好的热稳定性能。
1.2 聚脲类涂料
聚脲涂料是一种由异氰酸酯与氨基化合物反应获得的弹性体[13]。具有较高的断裂伸长率、拉伸强度以及优异的的防腐、防水性能,被广泛应用于混凝土及钢结构表面、机械衬里耐磨防护涂层等[14]。聚脲在混凝土工程领域中由于价格相对较高,且反应速度过快,导致对基面润湿能力差、附着力差,存在对基层封闭不佳、黏结强度不达标等问题,造成聚脲涂料的质量缺陷,典型缺陷如图1 所示。①鼓泡,混凝土孔隙内部的空气被快速固化的聚脲防护涂层封闭,反应热导致气体膨胀引起鼓泡现象。②针孔,聚脲涂层固化前,涂层被顶破后泄露出来,形成针孔。③分层,聚脲涂层和混凝土基面的黏结强度不达标,随着使用时间的延长,导致涂层与基体发生脱离。
图1 聚脲涂层缺陷
Wazarkar 等[15]以 六 亚 甲 基 二 胺(HMDA)、Jeffamine D-400等多种结构胺为原料,以改性酚醛胺为固化剂,与多异氰酸酯进行封端混合,成功制备力学性能、热稳定性能以及防腐性能优异的聚脲涂料。Iqbal等[16]通过在聚脲中引入长链三官能胺作为交联反应物,论证了化学交联对喷涂聚脲的机械性能、热性能等的影响。结果表明,聚脲涂层的耐化学性能大幅提高,且当交联剂用量为2.2%时,拉伸强度和延伸率达到最大。刘玉婷等[17]提出单组分聚氨酯基层处理和聚脲面漆相结合的双层防护涂料体系,该体系具有优异的耐老化性能以及抗冻融循环性能,成功应用于哈尔滨-大连客运专线辽沈路段,为聚脲涂层的应用提供了新方案。
1.3 聚氨酯类防护涂料
聚氨酯(PU)防护涂料也称聚氨基甲酸酯涂料,主要由多官能度的氨基甲酸酯和多元醇通过缩聚反应而成的高分子涂料,不仅具有较好的耐磨性和柔韧性,而且其热导率和吸水率较低,与混凝土基体之间的黏结性较好,被广泛应用于高速、大坝等建筑以及装饰防腐领域[18]。然而,由于聚氨酯涂料的结构特性,其在紫外老化,遇水、酸、碱等物质时的耐候性较差。随着相关产品的不断改进,聚氨酯涂料必定朝着高性能、环保型的水下防护涂料进行发展。
Yaghoubi 等[19]通过硅烷化的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备PU 纳米复合材料。研究表明,MWCNTs 可增加PU 纳米复合材料的密度,且力学性能、热性能得到改善。Haghdadeh 等[20]利用三甲氧基硅烷对氧化石墨烯(GO)进行改性使其表面功能化(fGO),随后与PU 反应制备复合涂层。研究表明,fGO 分散性能明显改善,PU 复合涂层机械性能增强,含fGO 复合涂层腐蚀电流密度减小,抗腐蚀性明显优于GO复合涂层(图2)。
图2 GO/PU和fGO/PU涂层抗腐蚀性能
1.4 环氧树脂类防护涂料
环氧树脂涂料由于分子结构中含有大量的羟基和醚键,从而使得材料与混凝土基体之间具有较高的黏结强度,且分子结构中含有大量的苯环结构,使得涂层硬度高、耐磨性好以及耐腐蚀性能优越,被广泛地应用于建筑、涂料和国防等领域[21]。根据环氧树脂涂料的特点可将其分为溶剂型环氧涂料、无溶剂环氧涂料和水性环氧涂料三大类。水性环氧树脂以突出的性能优势,在水性涂料系列产品中具有广泛的应用前景[22]。但是,正是由于分子结构中苯环的存在,其耐紫外线性能较弱,老化性较差。因此,在工程应用中通常作为底漆或中漆配合聚氨酯涂料使用。
Li等[23]通过库仑量研究了不同类型混凝土防腐涂料的抗氯离子渗透性能。研究发现,使用涂料可显著提高混凝土的抗氯化物性能,以环氧树脂涂层表现最佳。除此之外,秦昊[24]研究表明,涂抹环氧树脂乳液的混凝土表面强度提升了接近18%。Al-Zahrani 等[25]以环氧树脂涂料为底漆,聚氨酯涂料为面漆制备的混凝土表面防护体系,并与水泥基防水及水泥基聚合物改性涂料进行比较。结果表明,其环氧/聚氨酯弹性体涂料的抗渗性、抗氯离子性能最佳。龙勇[26]利用化学接枝法以有机硅树脂对环氧树脂进行改性。结果表明,当有机硅质量分数为10%时,其韧性和耐老化性均有明显的提高。
1.5 氟碳涂料
氟碳涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料。由于引入了电负性大、原子半径小、化学键能大(大于450kJ/mol)的氟原子,使其具有优异的耐候性、耐热性、耐低温性、耐腐蚀性,且具有独特的表面能和表面自洁能力,在建筑、化学工业、航空航天等领域得到广泛应用,逐渐成为高性能涂料的典型代表。目前,市场上应用比较广泛的氟树脂涂料主要有聚四氟乙烯(PTFE)氟碳树脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)氟碳树脂、FEVE 氟碳树脂三大类。但相关产品依然存在成本高、施工难、毒性大、稳定性差等问题[27-28]。
陈彤丹等[29]以甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯为单体,通过半连续乳液聚合法合成了水性含氟丙烯酸乳液,并制备了水性氟碳涂料。结果表明,该涂料用于混凝土防护能有效降低混凝土的吸水率和氯离子渗透性能,同时提高耐化学介质性,具有较好的耐候性。权利军等[30]以乙二醇二甲醚(DME)为溶剂,在过氧化苯甲酰(BPO)引发剂的存在下,通过原位水解法合成纳米SiO2杂化氟硅丙烯酸树脂FBVI-NA。结果表明,交联网状结构的树脂分子固化后的涂膜硬度显著提高,具有良好的耐冲击性和疏水性。王云普等[31]通过常温自交联反应以纳米SiO2、氟单体等合成均质稳定的纳米SiO2氟碳乳液。结果表明,乳液无破乳、絮凝与团聚现象,稳定性及耐候性均优于传统涂料,随后加入含羟基单体,通过超声促进纳米SiO2分散,制备出纳米SiO2核壳型含羟基氟碳乳液,大幅提高涂膜抗腐蚀性和耐候性,施工过程中能常温固化且稳定聚合。Jahns等[32]以纳米TiO2为填料制备的涂层具有良好的黏结性能、耐酸碱性和防腐蚀性能。
随着新型材料的不断涌现,环境友好且性能卓越的功能性氟碳涂料的研究与开发,必然成为全球涂料行业未来发展的趋势。同时,由于纳米材料各项性能优异,加工生产技术成熟,已逐渐成为涂料、催化等领域产品改性的热点方向之一。因此,利用纳米材料改性氟碳树脂,综合二者优势,制备高性能、全配套、易施工、无毒害和低成本的纳米改性氟碳涂料,成为现代功能氟碳涂料的研究重点之一[33]。
表面成膜型涂料能在混凝土表层形成致密均匀的防护涂层,具有优异的耐腐蚀和耐侵蚀离子渗透性能,以环氧树脂类和聚氨酯类防护涂层为最佳。然而,该涂料仅能在混凝土表层形成涂膜,其防护效果与涂膜的性质密切相关。由于混凝土为多孔结构,当涂料在混凝土表面成膜时,混凝土内部气体(空气和水汽)不能与外界发生置换,且涂料与混凝土的线性热膨胀系数有所差别,由于温度效应导致应力集中,使界面破坏脱落起皮,涂层耐久性下降,维修难度较大。因此,重视发展绿色无污染的水性建筑防水涂料、发展高耐候性涂料以及适用于特殊领域的功能性涂料是表面成膜型涂料的重要发展方向。
2 有机硅渗透型涂料
有机硅渗透型涂料是一种由Si、O原子交替相连,有机基团与Si 原子连接而成的聚合物,以有机硅或改性聚合物作为主要成膜物的涂料。有机硅涂料属于憎水型材料,其品种繁多,按照组分可分为硅氧烷、烷基硅醇盐、硅树脂等。有机硅涂料的表面张力较低,利用混凝土结构“可渗透性”特点,通过硅烷键水解出高活性的硅羟基,不仅能自缩合形成大分子,而且能与混凝土表面羟基进行缩合形成硅氧烷憎水涂膜,增大基体表面与水的接触角(图3、图4),阻止混凝土内部毛细孔对水分的毛细吸收作用[34]。
图3 有机硅与表层混凝土间的反应
图4 有机硅涂料防水效果图
Schueremans 等[35]发现有机硅在混凝土表层的渗透深度高达12mm,且渗透深度除了和涂料的黏度有关外,其反应速度也起到关键影响作用。Wong 等[36]研究发现涂刷有机硅涂料后砂浆固结体的表面的吸水率下降至0.2%。Zhao 等[37]研究发现导致有机硅耐高温性失效的主要原因为涂料的热分解与基体材料的热膨胀系数不同,通过添加片状铝粉能有效抑制有机硅树脂的热分解,改善涂料与基材之间的热膨胀系数,且当铝粉和有机硅树脂用量比为1.0时,涂层在600℃时仍保持较高的完整性。
然而,由于有机硅类涂料反应活性较低,且仅能在混凝土表面及孔隙内壁中成膜,不能对孔隙和裂缝缺陷进行封闭,其在工程领域中存在以下几个缺点。①抗碳化性差。Yuan 等[38]研究发现,常温下硅氧烷缩聚反应速度缓慢,外界的CO2仍可进入涂有有机硅涂料的混凝土中发生碳化反应,该防护措施不增加混凝土的抗碳化性能。②高性能混凝土中使用效果不佳。Yang等[39]在施加电压条件下加速氯离子扩散。结果表明,混凝土密实度较高时,有机硅材料不易渗透,其抗氯离子性能也显著下降。因此,提高常温下硅氧烷缩聚反应速度和抗渗性能将是有机硅涂料的发展方向。
3 混凝土孔隙封闭型涂料
混凝土孔隙封闭型涂料通常分为渗透固结型防护涂料和渗透结晶型防护涂料等。目前应用最多的渗透固结防护涂料主要以环氧树脂作为基体树脂;渗透结晶型防护涂料主要有两种:水泥基渗透结晶型防护涂料及水性渗透型无机防水剂。其中水泥基渗透结晶型涂料主要以水泥、砂石为主体,掺加适量的活性化学物质制备的无机防腐涂料;水性渗透型无机防水剂以碱金属硅酸盐溶液为基料,加入催化剂、助剂后反应而成。
3.1 渗透固结型防护涂料
3.1.1 糠醛/丙酮/环氧渗透固结型防护涂料
混凝土表层防护的关键在于防护涂料在其表层孔隙中渗透一定深度并形成高性能的固结体,形成“植根式涂膜”(图5)。Zhang 等[40-42]以环氧树脂和新型醛酮反应性溶剂制备渗透固结型防护涂料(PSEp)(图6)。该溶剂不仅能自身发生醛酮缩合反应,而且含有羰基的溶剂与胺类固化剂发生席夫碱反应的速度比环氧树脂快[43],从而使醛酮反应性溶剂、环氧树脂、胺类固化剂发生化学反应结合在一起,有效地避免了因溶剂挥发造成混凝土孔隙封闭效果不佳和有害物质对环境造成的危害。
图5 渗透固结型防护涂料在砂浆固结体表面作用机理
图6 渗透固结防护涂料在砂浆固结体表层及渗透层的扫描电子显微镜(SEM)图
糠醛/环氧涂料具有黏度低(约6mPa·s)、润湿性好、渗透性好(图7)等优点,能在5s内渗透于砂浆固结体(水灰比0.5)材料表面孔隙4mm处,并发生原位交联反应,形成三维状交联聚合物,封闭混凝土孔隙。此外,该防护涂料与砂浆基体之间的黏结强度是原砂浆层的1.3 倍,说明渗透固结涂料/砂浆复合增强层抵抗外界因素破坏的能力大于原有砂浆层。同时,抗离子渗透性能显著提高。
图7 渗透固结涂料在砂浆固结体表层渗透深度
3.1.2 缩水甘油醚/酮类化合物/环氧渗透固结型防护材料
张国梁[44]分别对环己酮、甲基异丁基酮、二丙酮醇与伯胺缩合反应生成酮亚胺的反应可行性进行研究(图8),制备出甲基异丁基酮/环氧渗透固结防护涂料,并以黏度及性能适中的双官能度或三官能度的缩水甘油醚与甲基异丁基酮复配制得环氧树脂的反应型溶剂。结果表明,以双官能度缩水甘油醚与甲基异丁基酮作为环氧树脂的活性稀释剂制备的渗透固结涂料初始黏度仅为6~20mPa·s,黏结强度大于5.5MPa,具有良好的渗透性能以及涂层稳定性能。
图8 酮类化合物/胺类化合物/环氧树脂反应
与表面成膜型涂料和有机硅渗透型涂料相比,虽然渗透固结型增强材料具有优异的修补及预防效果,具有广泛的应用前景,但材料在基体表层的渗透和固结是一个并发的过程,需要同时满足材料优异的渗透性和固结增强层的耐久性。因此,发展新型无毒无污染反应性溶剂,提高防护涂料的润湿性能、渗透性能及力学性能,使其向高耐候性、功能性以及浅色渗透固结防护涂料进一步发展。
3.2 渗透结晶型涂料
3.2.1 水泥基渗透结晶型防护涂料
水泥基渗透结晶型涂料(CCCW)主要以硅酸盐水泥、石英砂等为基体材料,掺入适量的活性化学物质形成的典型无机刚性防护涂料。体系中的活性物质作为核心材料,以水为载体,在混凝土内部的孔隙及微裂纹中扩散并发生渗透,催化混凝土孔隙中的Ca2+离子形成结晶性的不溶物,或与混凝土中Ca(OH)2、Al(OH)3发生反应生成针状钙矾石结晶体(图9),形成孔隙封闭效应,进而提高混凝土表层结构的密实度及耐久性。结晶体种类主要为CaF2结晶体、C-S-H 凝胶体、CaCO3结晶体和钙矾石结晶体等。
图9 渗透结晶涂料在混凝土内部孔隙针状结晶图
与其他防护涂料不同的是,当水分含量降低,混凝土内部密实度提高,一旦混凝土养护完毕,活性化学物质便进入休眠状态。当混凝土因收缩、沉降等外界因素产生裂缝导致二次渗透腐蚀时,为新晶体的生成提供空间,伴随水分出现,原本休眠状态下未反应的活性化学物质再次被激活,生成新的晶体,填补新的裂缝。这种遇水多次引发化学反应的性能,使添加了水泥基渗透结晶型涂料的混凝土具备“自愈合能力”,这不仅是其独有的特点,而且能大幅度降低混凝土的长期维护和修补的费用。另外,水泥基渗透结晶型涂料对小于0.6mm的微裂缝修复效果显著,活性物质甚至可以渗透至混凝土表层约30mm处,且强度也随之提高了20%~30%。
Li 等[45]以碳酸钠、硅酸钠、EDTA 四钠等作为CCCW的活性物质,通过二次渗透率和自愈率对活性物质比例进行优化。结果表明,硅酸钠对CCCW自愈能力影响最大,且生成直径约0.2mm的碳酸钙和钙矾石晶体,裂纹得到修复。Zhang 等[46]研究了CCCW对混凝土的抗渗性和微观结构的影响。结果表明,涂有CCCW涂料的混凝土抗渗性明显高于空白混凝土,且经28 天标准固化后,距裂缝1cm 处形成大量钙矾石和碳酸钙晶体,抗渗性明显增强,但CCCW 作用深度小于3cm。Zhang 等[47]研究了CCCW对砂浆透气性的影响。结果表明,CCCW涂层作用下砂浆孔隙中有大量钙矾石生成,且碳酸钙生成量高于空白砂浆试样,使水泥基体致密化,透气性明显降低。
目前,水泥基渗透结晶型涂料的应用效果还没有统一的评价方法。水泥基渗透结晶型涂料结构表现为表层裂缝的自愈合;微观结构表现为结构的密实、孔隙的填充;力学性能表现为混凝土强度的提高。因此,目前常用的评价方法主要包括表面裂缝宽度的变化、力学性能(强度、表面弹模等)的变化、耐久性能(抗冻性、抗渗性等)的变化以及微观组织和形貌分析等。此外,李冬生等[48]采用声发射技术监控混凝土裂纹的开裂、损伤演化过程,以此建立损伤量和愈合情况之间的关系,这一新的评估方式值得后续研究者借鉴。然而,水泥基渗透结晶型涂料在应用领域也存在一些限制。
(1)水泥基渗透结晶型涂料作为刚性的水泥基防护材料,与混凝土基面的黏结强度较差,一般为1.2~1.9MPa[49]。而Soebbing 等[50]的研究表明,涂层对混凝土的有效防腐的必要条件为黏结强度不能低于1.7MPa。因此,水泥基渗透结晶型涂料一般应用于混凝土结构的背水面,且涂层在长期应力荷载作用下易造成开裂、错动现象,导致防护涂层的破损。对水泥基渗透型涂料赋予新的柔韧性,增加与基体间的黏结强度以及提高在高强度混凝土的渗透性能是该材料接下来的发展趋势。
(2)虽然水泥基渗透结晶型材涂料具有一定“自愈合能力”,但由于活性物质含量有限,无法对孔隙率较大、裂缝较宽的混凝土进行修复。
(3)活性物质需依赖于水的存在才能再次激活,因此无法适用于石油渗漏造成污染严重的石化行业。
3.2.2 水性渗透型无机防水剂
水性渗透型无机防水剂以碱金属硅酸盐溶液为基料,加入催化剂、助剂,经混合、搅拌、反应而成,如硅酸钠(水玻璃)、硅酸钙、硅酸锂等,通过自身黏度的降低实现在混凝土表层结构的渗透,黏度往往小于10mPa·s。硅酸盐溶液渗透于混凝土表层孔隙后,体系中的硅酸盐离子能够与混凝土基体中的Ca2+、Al3+等离子发生化学反应,形成不溶性的硅酸盐化合物凝胶体,这些化合物作为一种微填料填充混凝土孔隙,增加表面密实度,形成可靠的永久性防水层,成为混凝土整体结构的一部分[51],同时改善水泥混凝土的机械强度,具有防霉、抗风化、防酸碱侵蚀等功能。
Pan 等[52-53]对硅酸盐处理后水泥基材料的透气性进行了评价。结果表明,硅酸盐能明显降低混凝土渗透性,降低水泥基材料表层的孔隙率,且作用效果在经阳离子表面活性剂(烷基季铵盐)处理后显著提高。王宗余等[54]研究了水性渗透型无机防水剂微观结构和化学组成变化。研究发现,在催化剂存在下,催化剂会先与Ca2+发生反应生成Ca2SiO4晶体,随着催化剂的不断络合、解离及水化硅酸钙的生成,最终充实毛细管通道,同时发现催化活性物质没有消耗,反应可以持续进行。另外,若有水分二次进入,裂缝周围的催化剂发生溶解并电离,扩散到裂缝处与氢氧化钙重新开始二次结晶,生成不溶物再次填充裂缝。Quan 等[55]研究了纳米深度渗透密封剂(DPS)在混凝土渗透过程中的结晶机理。结果表明,C-S-H 凝胶和碳酸钙是主要的水化产物,与普通混凝土相比,喷涂纳米永凝液DPS的混凝土表面密实度和耐磨强度更高,有助于提高混凝土综合耐久性。
水性渗透型无机防水剂作为一种新型环保型防水材料,在应用推广和机理研究方面虽然都取得一定进展,但还有待进一步的拓展和深入。如水性渗透型无机防水剂在工程实践中渗透深度的测量缺少可行的方法,评价项目繁多,且仅限于特定的使用环境等。
4 结语
(1)表面成膜型涂料具有良好的抗氯离子渗透性和耐酸碱腐蚀性,但在自身及环境因素下,易在涂膜和混凝土界面处产生起皮脱落现象,耐久性有所欠缺。发展绿色无污染的水性防水涂料、高耐候性涂料以及适用于特殊场所的功能性涂料,是表面成膜型涂料的重要发展方向。
(2)有机硅渗透型涂料虽能有效渗入混凝土微裂纹和毛细孔结构中,并在混凝土表面及毛细孔内壁形成憎水基团,但存在反应活性较低、抗碳化性、抗氯离子渗透不佳等缺点。提高常温反应下硅氧烷缩聚的反应速度和抗渗性能,将是有机硅涂料的发展方向。
(3)孔隙封闭型涂料结合了以上两种材料的优点,不仅能在混凝土表面形成均匀致密的防护涂层,提高混凝土的抗渗、抗腐蚀性能,而且能有效渗透进混凝土结构内部,修复内部微裂纹及毛细孔,表面强度也会得到提升,应用前景也更加广泛,但在特殊环境中的应用受到一定的限制。因此,对孔隙封闭型涂料赋予新的柔韧性,增加与基体间的黏结强度、提高在高强度混凝土的渗透性能及完善修复效果的评价方法是该材料进一步的发展趋势。