高科技的浸瓷圭釉材料进入市场------带来混凝土结构防腐技术升级换代

混凝土结构附加防腐蚀措施对于混凝土结构的耐久性至关重要，直接关系到混凝土结构的使用寿命是否能达到设计寿命。混凝土结构在使用过程中受到许多因素影响，水、氯离子、二氧化碳等通过混凝土孔隙渗入内部引起钢筋锈蚀，混凝土处于水和土中的硫酸盐、镁盐等侵蚀结晶膨胀，寒冷环境的冻融循环造成混凝土剥蚀破坏，水流中砂石冲刷磨蚀混凝土，水体中生物附着在混凝土表面腐蚀，促使混凝土结构出现各种不同程度损伤破坏。混凝土腐蚀导致结构的使用寿命明显缩短，安全性、耐久性降低。

为了解决现有混凝土防腐技术的问题，积极推进开发、应用新材料、新技术、新工法，创建品质工程、百年工程，延长结构使用寿命，降低运营期维修维护频率，做到全寿命周期技术经济最优化，有必要对混凝土附加防腐蚀措施进行深入研究。一种新型混凝土结构表面防腐技术——表面浸瓷已研发成型，并已应用于一些市政、桥梁、码头、铁路等项目中，其结合了表面涂层和硅烷浸渍两种防腐技术的优势，一些特性成为解决上述传统混凝土防腐蚀技术弊端的较好解决方案。

目前，混凝土结构的表面防腐措施主要有传统的表面涂层和表面浸渍两大类。

表面涂层就是在混凝土表面涂装树脂涂膜保护层，通常是环氧树脂、丙烯酸聚氨酯、氟碳树脂、氯化橡胶等的差异化组合涂层。表面涂层类措施，优点是成膜的涂层能完全密封混凝土表面，缺点是涂层与混凝土仅仅是表面粘结，无法形成卯榫结构粘结，且混凝土有透气性，在使用中很快会出现粘结失效空鼓，紧接着就是破损斑驳，失去防护效果，斑驳影响美观，且很难修复，且修复后无法保障不再脱落。

表面浸渍就是在混凝土表面喷洒硅烷或硅酸盐溶液，渗入混凝土内部形成一道憎水的保护层。硅烷浸渍是渗入混凝土在孔隙表面形成一层憎水结构，硅酸盐浸渍是渗入混凝土在孔隙内反应结晶对孔隙有些填充作用。表面浸渍类措施，不能从根本上完全密封混凝土表面，对混凝土表面剥蚀等病害的预防作用非常有限，不能满足混凝土的防腐蚀要求。

图1 三种混凝土防腐措施作用机理示意图

图2 三种混凝土防腐措施的表面状况

表面浸瓷是浸瓷圭釉材料渗入混凝土结构的毛细孔和微裂纹中2-4mm深度，自身交联固化与混凝土形成坚固的榫卯结构，同时圭釉液体材料从混凝土孔隙内满溢后在表面形成瓷釉涂层，完全封闭混凝土表层。浸瓷圭釉涂层具备优良的力学性能、化学性能、混凝土防腐耐久性能，对混凝土结构达成全寿命周期防护，有效地提升混凝土结构的耐久性。浸瓷圭釉材料被誉为“混凝土的终身伴侣”。多拉浸瓷圭釉，用品质诠释建筑之美！用实力守护工业地坪！

表面浸瓷融合了表面涂层和表面浸渍两种混凝土结构常用附加防腐蚀措施的优点，但其产品材料成份及技术路线与表面涂层和表面浸渍技术不同，现行《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》（JT/T695-2007）和《水运工程结构耐久性设计标准》（JTS153-2015）、《水工混凝土结构耐久性评定规范》（SL775-2018）中仅对表面涂层和表面浸渍(硅烷浸渍)两种技术有专门的要求，表面浸瓷技术尚未纳入规范，为了便于对表面浸瓷技术研究，暂以同时满足标准中对表面涂层和表面浸渍两种技术的性能指标进行要求，对相关指标进行研究，同时研究浸瓷圭釉材料超越现行规范的指标情况，供后续规范修编参考。

1、表面浸瓷、表面涂层、表面浸渍的性能对比研究。

依据国标《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS153)和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082)试验方法检测各项指标，满足或优于国家现有的混凝土防腐措施表面涂层和表面浸渍的技术指标。试验项目和检测方法标准如下：

1）浸瓷圭釉材料密封的混凝土试块的吸水率、渗透深度、氯化物吸收量降低效果，检测方法JTS 153-2015附录H。

2）浸瓷圭釉涂层的耐气候老化性，检测方法GB/T1865-2009。

3）浸瓷圭釉涂层的耐冲击性，检测方法GB/T1732-2020。

4）浸瓷圭釉材料密封混凝土试块的抗氯离子渗透性能，检测方法JTS 153-2015附录F.2。

5）浸瓷圭釉涂层与混凝土的附着强度，检测方法GB/T5210-2006、JTS153-2015附录F.3。

6）浸瓷圭釉涂层的耐碱性、外观质量，检验方法JTS 153-2015附录F.1、F.4。

2、浸瓷圭釉材料的混凝土防腐性能研究

依据国标《水工混凝土结构耐久性评定规范》(SL775)、《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》(JT/T695)规范，部分试验项目和检测方法标准如下：

1）浸瓷圭釉材料密封的混凝土试块的背水面抗渗性能，检测方法GB/T50082-2009。

2）浸瓷圭釉材料密封的混凝土试块的碳化试验性能，检测方法GB/T50082-2009。

3）浸瓷圭釉材料密封的混凝土试块的抗氯离子渗透性，检测方法GB/T50082-2009。

4）浸瓷圭釉材料密封的混凝土试块的抗冻性能，检测方法GB/T50082-2009。

5）浸瓷圭釉材料密封的混凝土试块的抗硫酸盐侵蚀性能，检测方法GB/T50082-2009。

6）浸瓷圭釉涂层的水接触角，检测方法GB/T30693-2014。

 

浸瓷圭釉材料的技术指标

浸瓷圭釉材料渗入表层、表面成瓷、永不脱落。表面浸瓷防腐措施解决了混凝土结构碳化、氯离子侵蚀造成的钢筋锈蚀，海洋环境、化学腐蚀环境、除冰盐环境、盐结晶环境、冻融环境造成的混凝土腐蚀劣化破坏，以及水流泥砂作用力对混凝土的不断磨蚀、海生物污垢的附着对混凝土结构防腐的破坏。混凝土结构防腐涉及到的技术指标如下：

涂层附着强度：≥5.0MPa；

涂层耐冲击性：≥50kg.cm；

涂层铅笔硬度：≥2H；

涂层耐磨损性：≤0.030g；

涂层水接触角：≥1050；

涂层耐老化性：≥3000h，不起泡、不剥落、无粉化；

涂层耐水性：3000h，无异常；

涂层耐盐水性：3000h，无异常（5%NaCl）；

涂层耐碱性：240h，无异常（10%NaOH）；

10）涂层耐酸性：240h，无异常（30%H2SO4）；

11）渗透深度：≥2mm（高性能砼）/3mm（普通砼）；

12）吸水率：≤0.01mm/min1/2；

13）氯化物吸收量降低效果：≥90%；

14）抗氯离子渗透性：≤5.0x10-3mg/cm2d；

15）耐碱性：合格（饱和Ca(OH)2溶液，30d，无起泡、龟裂、剥落）；

16）碳化深度比：≤10%；

17）抗氯离子渗透性（DRCM法）：≤8.0x10-12m2/s；

18）抗硫酸盐侵蚀≥KS120。

19）抗冻性：≥300次；

20）抗渗性：≥1.5MPa（背水面）。

 

浸瓷圭釉材料的防腐特性

1）防止混凝土结构碳化、氯离子侵蚀造成的钢筋锈蚀。

2）抵抗土壤中硫酸盐、钠盐侵蚀结晶，隔绝土壤中氯离子渗透侵蚀。

3）抵抗冰冻地区冻融造成混凝土的剥蚀破坏。

4）阻止生物污垢附着，易于清除，防止腐蚀。

5）耐海洋大气环境腐蚀，耐除冰盐、水中化学介质腐蚀。

6）耐水流中泥砂石冲蚀磨损，以及空蚀冲击破坏。

7）涂层与混凝土深度榫卯结合密封，抗高水头背水面压力渗透。

8）涂层可弥盖结构形变产生的0.2mm裂缝，以及混凝土色差修色。

 

表面浸瓷系统的构建工艺及效果

清除混凝土表面影响渗透的污物；喷/滚浸瓷圭釉材料底涂1道；喷/滚浸瓷圭釉材料面涂2道。

 

表面浸瓷系统的适用规范

通用：GB/T50476-2019《混凝土结构耐久性设计标准》

桥梁：JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》

水运：JTS153-2015《水运工程结构耐久性设计标准》

公路：JTG/T3310-2019《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》

水工：SL775-2018《水工混凝土结构耐久性评定规范》

铁路：TB10005-2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》

工业：GB/T 50046-2018《工业建筑防腐蚀设计标准》