關鍵詞：聚脲涂層；環(huán)氧涂層；抗凍性；涂層混凝土；耐久性
0引言
我國正處于經(jīng)濟高速發(fā)展時期，大量的海上構(gòu)筑物，如跨海大橋、海洋鉆井平臺已經(jīng)或即將興建，這些構(gòu)筑物處于惡劣的海洋環(huán)境下，保證其長期安全的使用成為工程界關注的重點。據(jù)鐵道部2000年橋隧抽檢匯總資料統(tǒng)計，全國混凝土梁有較嚴重裂損等缺陷的共計6529座，占混凝土梁總數(shù)的5.7%。青藏高原常年處于低溫環(huán)境下，隨季節(jié)變化不斷融化、凍結(jié)，青藏鐵路路基已經(jīng)出現(xiàn)凍融破壞，有些單位采用環(huán)氧、聚氨酯涂層來修復，效果也不好，因為它們無法忍受-45~25℃的劇烈溫差，導致涂層開裂，失去防護效果?；炷帘Ｗo涂層作為一種有效提高混凝土耐久性的措施日益受到人們的關注。環(huán)氧（Epoxy，簡稱EP）涂料體系是目前最常用也是應用較廣的一類材料，它由環(huán)氧封閉底漆、厚漿型環(huán)氧云鐵中間漆/環(huán)氧瀝青中間漆、氯化橡膠面漆/丙烯酸聚氨酯面漆組成。噴涂聚脲彈性體（SprayPolyureaElastomer，簡稱SPUA）是近年來興起的一種新型環(huán)保多功能防護材料［1］。SUPA材料具有以下優(yōu)異的性能：（1）快速固化，可在任意曲面、斜面、垂直面及頂面連續(xù)噴涂成形，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，5s凝膠，1min后便可達到步行強度；（2）一次成形的厚度不受限制，克服了多層施工的弊端；（3）原形再現(xiàn)性好，無接縫，美觀實用；（4）防腐性能優(yōu)異。SPUA材料致密、連續(xù)、無接縫，有效地阻止了外界腐蝕介質(zhì)的侵入。由于其優(yōu)異的柔韌性和高強度，完全能夠抵御晝夜、四季環(huán)境溫差對被保護物體造成的熱脹冷縮，不會產(chǎn)生開裂和脫落現(xiàn)象；施工效率高，采用成套噴涂、澆注設備，輸出量大，施工方便，可連續(xù)操作，單機日噴涂量達1500m2以上。目前結(jié)合京滬高速鐵路聚脲防護工程，開展了前期機械化施工技術(shù)，施工速度提高5~10倍［2］。
1試驗方法
1.1原料及試樣制備
實驗用混凝土試樣的配比如表1所示，其尺寸為100mm×100mm×400mm?；炷帘Ｗo涂層采用聚脲體系和環(huán)氧體系，其中聚脲體系包括快速修補膩子、聚氨酯底漆和聚脲涂層。聚脲體系（Qtech-550）由青島理工大學功能材料研究所制備；環(huán)氧體系（EP）采用環(huán)氧封閉底漆、厚漿型環(huán)氧云鐵中間層和丙烯酸聚氨酯面漆。
表1混凝土試樣的配比 kg/m3
由于混凝土試樣表面需覆蓋涂層，為了確保涂料與試樣之間的附著力，用紗布蘸丙酮對試樣表面進行清洗，洗去油漬和污物。然后采用快速修補膩子填補混凝土表面的孔洞及缺陷，直至試樣表面無孔且平整。涂刷EP的試樣干燥后，用底漆進行表面處理，再涂刷2道中間漆和2道面漆，共計膜厚400μm，2次涂刷時間間隔至少2h；噴涂SPUA涂層的試樣直接噴涂到設計厚度1.5mm。上述工序完成后，在溫度為（22±2）℃和相對濕度為（50±5）%的空氣中放置，使其干燥7d后備用。
1.2凍融循環(huán)實驗
混凝土的凍融循環(huán)試驗按照GBJ82—85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》中抗凍性能試驗的“快凍法”進行。溶液濃度對混凝土的除冰鹽剝落性能影響較大，其濃度過高或過低，混凝土剝落都會減小，即存在一個臨界質(zhì)量分數(shù)。文獻［3］報道質(zhì)量分數(shù)為3.5%的NaCl溶液對混凝土腐蝕最為嚴重。本試驗采用質(zhì)量分數(shù)為3.5％的NaCl溶液。
2實驗結(jié)果及分析
表2為混凝土保護涂層隨凍融循環(huán)次數(shù)增加的表面情況。從表2中可以看出：EP涂層經(jīng)50次凍融循環(huán)就開始出現(xiàn)微裂紋，250次凍融循環(huán)時EP涂層已經(jīng)大面積脫落，而Qtech-550涂層經(jīng)300次凍融循環(huán)，表面仍完好無損。
表2混凝土保護涂層凍融過程中的表面情況
圖1~2為Qtech-550涂層混凝土、EP涂層混凝土和無涂層混凝土試樣凍融循環(huán)后的質(zhì)量和相對動彈模量的變化情況。
圖1混凝土的質(zhì)量隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律
圖2混凝土的相對動彈模量隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律
從圖1中可以看出：經(jīng)過150次凍融循環(huán)后，無涂層混凝土質(zhì)量明顯下降，質(zhì)量損失率超過95%達到破壞，說明混凝土在NaCl溶液中遭受凍融循環(huán)后質(zhì)量損失非常嚴重。EP涂層混凝土在100次凍融循環(huán)后，混凝土質(zhì)量開始增加，可能是NaCl溶液通過表面涂層的裂縫滲透到混凝土內(nèi)部；經(jīng)150次凍融循環(huán)后，混凝土質(zhì)量開始下降，可能是凍融破壞使混凝土表面脫落，混凝土脫落的質(zhì)量大于溶液滲透到混凝土內(nèi)部的質(zhì)量，從而導致EP涂層混凝土質(zhì)量下降。Qtech-550涂層混凝土經(jīng)300次凍融循環(huán)后，其質(zhì)量沒有明顯的變化。從圖2中可以看出：無涂層混凝土相對動彈模量下降很快，150次凍融循環(huán)后下降到60%以下。EP涂層混凝土經(jīng)100次凍融循環(huán)后，相對動彈模量開始下降，到150次凍融循環(huán)時，相對動彈模量下降16%，可能是由于NaCl溶液通過涂層的裂縫滲透到混凝土內(nèi)部，經(jīng)凍融循環(huán)后體積膨脹，而EP涂層較脆，導致涂層開裂，從而使更多的NaCl溶液滲透到混凝土內(nèi)部，加速了混凝土的破壞，這也是EP涂層混凝土質(zhì)量增加的原因。到250次凍融循環(huán)后，混凝土表面的涂層完全脫落，喪失了保護能力，以致于EP涂層混凝土的相對動彈模量急劇下降，下降到60%以下達到破壞。而Qtech-550涂層混凝土經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，其相對動彈模量僅降低8%，可能是在涂層噴涂時留下缺陷，在凍融循環(huán)過程中NaCl溶液透過缺陷滲透到混凝土內(nèi)部，導致Qtech-550涂層混凝土相對動彈模量有所下降。顯然Qtech-550涂層能顯著改善混凝土的抗凍融性能，這是其它常規(guī)防護涂層所不具備的耐久性。
3結(jié)語
研究結(jié)果表明：環(huán)氧EP涂層混凝土在50次凍融循環(huán)開始出現(xiàn)裂縫，250次凍融循環(huán)后涂層完全剝落，相對動彈模量下降到60%以下，失去防護效果。聚脲Qtech-550涂層混凝土表現(xiàn)出很高的抗凍融性，經(jīng)300次凍融循環(huán)后表面完好無損，相對動彈模量略有下降。
