楊波

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

我國混凝土橋梁數(shù)量在不斷增加，為使橋梁的使用壽命能夠得到提升，同時提高橋梁的使用質(zhì)量，需要在其表面進行涂裝，降低環(huán)境的腐蝕作用。相關(guān)研究人員應(yīng)加強對不同類型涂裝材料的了解和分析，不斷優(yōu)化涂裝材料性能，從而提高橋梁的使用質(zhì)量，提升橋梁安全性。

1 混凝土橋梁腐蝕原理

混凝土橋梁內(nèi)部一般含有大量鋼筋，通過混凝土包裹鋼筋，達到良好的保護效果。正常情況，混凝土橋梁在受到腐蝕的影響下，對橋梁的影響速度較為緩慢。但在橋梁長時間使用的情況下，腐蝕影響必然會加大，對橋梁的質(zhì)量和安全性產(chǎn)生不利影響?；炷猎谀Y(jié)后呈多孔狀態(tài)，能夠吸收空氣和水，空氣中的二氧化碳以及氯離子和硫離子等與水反應(yīng)的生成物具有酸性，生成物會通過混凝土的孔隙滲透到內(nèi)部鋼筋處，對鋼筋進行腐蝕。長時間腐蝕影響下，混凝土表層會出現(xiàn)脆化的情況，內(nèi)部鋼筋會銹蝕，并且力學(xué)性能降低，從而使整體結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的不利影響，在受力時容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，對人們的生命安全造成威脅。

2 混凝土橋梁涂裝材料性能檢測的必要性

混凝土材料是目前最常用的建筑材料之一，其不僅使用簡單，同時成本較為低廉，且本身具有較強的耐久性，在現(xiàn)代化工程建設(shè)中具有不可替代的重要作用。因此混凝土材料的使用安全性具有重要作用?；炷猎陂L時間使用過程中，受到環(huán)境腐蝕等情況的影響，出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞，導(dǎo)致混凝土的使用壽命大大縮短。在建設(shè)橋梁的過程中，為提高整體穩(wěn)定性和承重效果，大部分會在水中進行樁基礎(chǔ)建設(shè)，惡劣的環(huán)境加速橋梁結(jié)構(gòu)受腐蝕的速度，更加不利于維持橋梁安全建設(shè)的穩(wěn)定性。為提高混凝土橋梁的耐久性，一般會選擇相應(yīng)的材料進行涂裝。想要使混凝土橋梁耐久性得到進一步提升，需對涂裝材料的性能進行了解和檢測，再結(jié)合涂裝材料的實際情況，選擇適合的材料進行涂裝，從而提高混凝土橋梁的耐久性。

3 對混凝土橋梁涂裝材料性能的要求

為有效提高對混凝土橋梁的保護效果，涂裝材料應(yīng)具有一定的性能，具體如下：①耐高低溫能力，混凝土橋梁的建設(shè)范圍較為廣泛，因此所處環(huán)境的溫度具有較大差異，如南方區(qū)域溫度較高，需要涂裝材料具有耐高溫能力，北方的冬季較為寒冷，需要涂裝材料在低溫環(huán)境下保持性能穩(wěn)定。②抗紫外線能力，橋梁直接暴露在陽光下，在紫外線的照射下涂裝材料容易出現(xiàn)降解、脆化等情況，為保持涂裝材料對混凝土的保護效果，應(yīng)使用具有較強抗紫外線能力的涂裝材料。③抗碳化能力，大氣中含有一定的二氧化碳氣體，在使用過程中易出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，因此涂裝材料應(yīng)具有抗二氧化碳滲透能力，隔絕二氧化碳帶來的影響[1]。④強附著性和延伸性。在涂裝施工過程中，應(yīng)確保涂裝材料具有延伸性，以便材料能夠全面的覆蓋混凝土橋梁，同時材料的附著性應(yīng)較強，才能固定在混凝土表面起到防護作用。⑤不透水性。部分橋梁基礎(chǔ)在水中進行建設(shè)，需要涂裝材料具有較強的不透水性，避免水分進入混凝土中，對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕。⑥美觀性，涂裝材料作為橋梁最外層結(jié)構(gòu)，需要具有一定的美觀性，才能夠更好的滿足建設(shè)需求。

4 檢測混凝土橋梁涂裝材料性能方案

4.1 常見混凝土涂裝材料類型

目前混凝土涂裝材料主要類型如下。

（1）環(huán)氧樹脂類涂裝材料。環(huán)氧樹脂材料用于涂裝時，其具有較為良好的使用性能，一方面，其具有較強的耐化學(xué)品性，在堿性環(huán)境中能夠保持正常狀態(tài)，同時具有耐熱和絕緣性，在高溫條件下不易發(fā)生變形。另一方面，該類型材料的附著力較強，且具有較為良好的保色性，使用過程中可以保持美觀性。此外，環(huán)氧樹脂類材料的硬度較大，能夠用于混凝土缺陷修補，具有一定的加固效果。

（2）氯化橡膠類，該類型材料為高分子材料，其內(nèi)部含有不同官能團，具有更多的功能作用如抗酸堿性、抗變形等[2]。在用作涂料時，能夠起到超強防水功能，保護內(nèi)部材料不受水分腐蝕影響，并且該材料的使用較為簡便，使用壽命較長，適合用于橋梁的水下部分涂裝。

（3）聚氨酯類，該類型的涂料同樣具有較強的防水性能，聚氨酯涂料為反應(yīng)固化型涂料，在使用過程中具有較強的靈活性，對構(gòu)件變形情況具有較強的適應(yīng)能力。該涂料的性能較為優(yōu)質(zhì)，不僅強度較大，并且具有較強的防水和防腐性能，是一種性能優(yōu)異的環(huán)保材料。在使用時能夠在不同的基面上操作，在潮濕環(huán)境下同樣具有良好的涂裝防護效果。

4.2 混凝土試件制備及材料涂裝

試件終凝結(jié)束后，使用不同材料進行涂裝，并放在同一環(huán)境中進行試驗檢測。

4.3 涂裝試樣性能試驗

設(shè)計試驗，對涂裝材料的基礎(chǔ)性能進行檢測。選擇環(huán)氧樹脂材料、氯化橡膠材料以及聚氨酯材料三種涂裝材料進行性能檢測。

4.3.1 檢測材料的強度及拉伸能力

選擇3種涂裝材料制成的條形試樣，將其置于不同環(huán)境中，使用設(shè)備進行拉伸測試，對材料撕裂強度進行記錄，并將3種材料的實驗數(shù)據(jù)進行對比分析。實驗過程中應(yīng)需要使用專門的拉伸機械設(shè)備。準(zhǔn)備不同實驗環(huán)境：正常環(huán)境、高溫環(huán)境、氯化鈉溶液環(huán)境。在不同環(huán)境中進行強度測試，保持均勻的拉伸速度對試件進行施力，并得到詳細的實驗結(jié)果。

撕裂強度計算時使用如式（1）所示。

其中：P——拉伸強度，MPa；F——試件撕裂時最大載荷，N；A——試件斷裂部分的面積，mm2，常見試件為長方形，計算時可以利用試件的寬度和厚度相乘得到。

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計算試件伸拉能力時，對其延伸率進行測試，使用如式（2）所示。

其中：L——時間的延伸率；L1——試件斷裂時的長度，mm；L0——試件原本長度。

4.3.2 涂裝材料高溫條件下伸縮變化測試

通過在高溫條件下對三種涂裝材料的變形情況進行測試，了解涂料的抗高溫能力。將涂裝材料噴涂在光滑的玻璃表面上，使不同涂料的厚度和面積保持一致。在涂料干燥成膜后進行脫模，并制成統(tǒng)一形狀和大小的試樣。對試樣的長度進行測量，得到S1，隨后放入電熱干燥箱中恒溫168h，隨后取出常溫放置4h，對材料的長度進行測量，得到S2，對其加熱條件下的伸縮率S進行計算，使用如式（3）所示。

4.3.3 涂裝材料低溫柔性檢測

對低溫環(huán)境下涂裝材料的柔性情況進行測試，能夠了解到材料在寒冷環(huán)境中能夠有效的起到保護效果。在進行測試時，需要將3種材料進行成膜，并設(shè)置為相同規(guī)格的試樣。對材料的彎曲度和彎曲狀態(tài)進行檢查和記錄，將材料放入低溫冰箱中進行儲存，-40℃條件下儲存2h，取出后按照同樣彎曲度進行彎曲折疊，并對試樣的狀態(tài)進行觀察。

4.3.4 紫外線照射測試

判斷涂裝材料在外界陽光照射的情況下老化的速度和情況，在進行試驗時，需要使用專門的紫外線照射箱，在材料成模后制成試樣，放置在紫外線燈下進行照射，在恒溫照射200h后取出進行拉伸強度實驗，觀察試樣變化情況，并對其狀態(tài)進行判斷。

5 性能檢測結(jié)果分析

5.1 不同涂裝材料強度及拉伸性能判斷

在3種涂裝材料完成拉伸試驗后，對3種材料在不同環(huán)境下的測試結(jié)果進行分析，具體見表1。

表1 不同條件下涂裝材料的拉伸強度測試結(jié)果

通過在常溫環(huán)境和氯化鈉水溶液中進行試驗，結(jié)果顯示在常溫環(huán)境下，氯化橡膠材料的延伸率最高，環(huán)氧樹脂材料的延伸率最低，在氯化鈉環(huán)境中，結(jié)果相似。在常溫環(huán)境中，聚氨酯材料的強度最大，氯化橡膠材料的強度最小，在氯化鈉溶液中結(jié)果相似。

因此，在混凝土橋梁施工建設(shè)過程中，若對其水下部分進行施工，可以使用氯化橡膠材料或聚氨酯材料進行涂裝，提高在水下環(huán)境中對混凝土的保護效果。在陸地常溫條件下，可以選擇強度較大的環(huán)氧樹脂材料或聚氨酯材料，以提高混凝土橋梁穩(wěn)定效果[3]。

5.2 不同涂裝材料在高溫條件下的拉伸度結(jié)果分析

在高溫條件下對3種材料的伸縮情況進行測量和對比，具體情況如表2所示。

表2 高溫條件下涂裝材料的伸縮比

通過試驗結(jié)果可以了解到，在高溫條件下，環(huán)氧樹脂材料發(fā)生的變化最大，抗高溫環(huán)境性能較小，聚氨酯材料的伸縮率最小，抗溫度能力較強。

5.3 不同涂裝材料在低溫環(huán)境下變化情況分析

在低溫條件下，對柔性試驗完畢后的材料進行觀察，并對其結(jié)果進行分析，通過利用放大鏡等進行觀察，能夠發(fā)現(xiàn)聚氨酯材料表面出現(xiàn)裂縫。因此聚氨酯材料的抗低溫能力較低，在寒冷區(qū)域進行施工時可以選擇環(huán)氧樹脂材料或橡膠材料作為涂裝材料[4]。

5.4 不同材料在紫外線環(huán)境下老化結(jié)果分析

通過試驗觀察，整理試驗結(jié)果如表3所示。

表3 紫外線條件下涂裝材料的強度

通過觀察可以發(fā)現(xiàn)在紫外線條件下，聚氨酯材料的強度最高，其受到紫外線老化的影響最小，氯化橡膠材料受到紫外老化的影響最大。因此在高原等紫外線較強的環(huán)境中進行橋梁建設(shè)時，應(yīng)避免使用橡膠類涂裝材料。

6 提高混凝土橋梁涂裝防腐效果的途徑

6.1 涂裝材料選用與調(diào)配

為避免混凝土涂裝材料在涂裝完畢后出現(xiàn)失光或粉化等不良情況，在選擇涂裝超材料的過程中，應(yīng)注意選擇密度且覆蓋率較強的材料。在材料的生產(chǎn)過程中，應(yīng)盡可能選擇研磨度更高的材料，以提高涂裝材料的細度，進而使整體的涂裝效果更具光澤性，同時降低粉化、起泡等故障發(fā)生的可能性，提高對混凝土的保護效果。在進行涂裝材料的調(diào)配過程中，為避免材料混合過程中出現(xiàn)泡沫，可以適當(dāng)添加消泡劑，避免過多泡沫影響涂裝效果。

6.2 提高涂裝材料的施工技術(shù)

在混凝土涂裝施工過程中，應(yīng)根據(jù)實際的施工環(huán)境情況，對涂裝施工方式進行優(yōu)化調(diào)整，以提高整體混凝土涂裝質(zhì)量。首先，在施工前，應(yīng)對混凝土進行清潔，避免表面存在浮土和油污等情況，并適當(dāng)對混凝土表面進行打磨，提高混凝土與涂裝材料之間的粘合效果。其次，應(yīng)對涂層的厚度進行控制，避免涂層過厚，不僅浪費材料，同時影響防護效果，最后，在進行涂裝施工過程中，應(yīng)注意涂層保養(yǎng)，避免受到雨淋露浸，影響涂裝材料的穩(wěn)定性。部分涂裝材料需要進行多次施工，為保障涂裝效果，應(yīng)在底層涂裝材徹底干透后再進行施工，避免影響整體涂裝效果。

6.3 涂層服役期間加強養(yǎng)護

在混凝土涂裝材料服役期間，為使材料能夠保持較長的使用壽命和使用效果，應(yīng)對其進行定期的養(yǎng)護管理。如在發(fā)現(xiàn)涂層表面出現(xiàn)粉化情況時，應(yīng)對表面進行打磨，掃去浮粉，并在該處進行補涂，避免故障區(qū)域長時間未得到養(yǎng)護而愈發(fā)嚴(yán)重，影響混凝土質(zhì)量。

7 結(jié)語

綜上所述，在進行混凝土橋梁建設(shè)的過程中，為提高對混凝土的保護效果，應(yīng)結(jié)合實際的施工環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)耐垦b材料。