一
、鋼筋混凝土防護的重要性 
    鋼筋混凝土是世界上用量最大
，使用範圍最廣的建築結構材料之一，它適用範圍廣、價格便宜、yijiaozhuchengxing，jingjiunaiyong，shixiandaijianzhudezhuyaojiegoucailiao。woguoshijingjigaosufazhandefazhanzhongdaguo
，jianzhuhejichusheshikuaisufazhan


，bulunshuinichanlianghaishihunningtuchanliangjunjushijieshouwei。 
混凝土抗拉強度低、極限拉應變小、脆性大

、易於開裂和失強，做好混凝土的防護是保持混凝土結構功能和耐久性的主要措施


，對我國經濟的健康和持續發展有重要意義。 


二、混凝土結構的劣化和防護對策 
    混凝土結構劣化現象表現為開裂和失強。抗開裂和對開裂的防護是混凝土防護的主要問題。 
1. 混凝土結構裂縫的成因 
（1）混凝土在水化反應和凝固過程中收縮產生的裂紋

，它在混凝土結構的早期（60 天之內）產生，屬於微裂紋（≤0.1～0.2mm）
，但占總裂紋的60％以上，多數是在對鋼筋握力未充分建立時發生的，發生在投入使用之前。 
     （2）混凝土結構在各種荷載作用下
，特別是不均勻負載、動載、振動
、衝擊、超載下產生的裂縫。 
（3）混凝土固化後因溫差（日溫差、年溫差）應力所導致的裂縫。 
（4）混凝土構件的疲勞徐變
、地基下沉、地層變化等引起的結構應力所導致的裂縫。 
第(2)(3)(4)類裂縫發生在投入使用之後
，是（1）類裂縫的擴展和加劇。 
2. 混凝土結構的劣化原因 
（1）中性化劣化 
    混凝土是非均質，具有多孔和顯微裂縫的結構，其空隙中充滿氫氧化鈣溶液
，呈強堿性(PH 值為12～13)
，在強堿環境下，鋼筋表麵形成一層致密的氧化鐵鈍化膜
，保護鋼筋免受空氣和水的腐蝕，當有水滲入，大氣中的H2O
、CO2
、SO2、NOX
、O2
、車輛尾氣與水泥固化物中的鋁酸三鈣

、氫氧化鈣反應生成可溶性鹽類，造成混凝土機體失強
；同時還與混凝土中氫氧化鈣作用，變成中性的碳酸鈣，使堿性減低（PH 值＜11），鈍化膜變成活化狀態，引起鋼筋腐蝕
，鐵鏽的體積比鐵大2.5倍，由於鐵鏽的膨脹，使混凝土受到巨大的壓力(可達30MPa)，使混凝土沿著鋼筋方向開裂。裂縫的產生使水及腐蝕介質易於侵入
，裂縫進一步擴大，使混凝土加劇劣化。 


（2）鹽害劣化 
    外wai部bu環huan境jing中zhong鹽yan分fen沉chen積ji在zai混hun凝ning土tu表biao麵mian，向xiang其qi內nei部bu滲shen透tou擴kuo散san
，並bing在zai混hun凝ning土tu內nei結jie晶jing。結jie晶jing鹽yan體ti膨peng脹zhang，造zao成cheng混hun凝ning土tu開kai裂lie

，使shi混hun凝ning土tu內nei的de鋼gang筋jin腐fu蝕shi，鋼gang筋jin腐fu蝕shi引yin起qi體ti積ji的de膨peng脹zhang，從cong而er導dao致zhi混hun凝ning土tu加jia速su開kai裂lie。鹽yan害hai易yi發fa生sheng在zai沿yan海hai以yi及ji用yong鹽yan作zuo為wei溶rong雪xue劑ji的de大da城cheng市shi混凝土結構上。鹽液中的氯離子半徑小，穿透力強，破壞鋼筋的鈍化膜，加速腐蝕。 
（3）堿性骨料反應劣化 
    混凝土內部的堿性骨料與反應性矽由於水的滲透介入而反應生成水玻璃（矽酸鈉）等生成物
，它們再度與水接觸，從而使混凝土膨脹，產生裂紋，進而導致惡性循環。內部水分不易幹燥
，外部雨水易於侵入的混凝土結構易產生此種劣化。 
（4）凍害劣化 
    滲入混凝土內部的水，在0℃以下時就會結冰，由於冰的體積比水大9％左右產生達200Mpa 的高脹力

，使混凝土結構產生凍害破壞。在寒冷和嚴寒地區易產生凍害。 
中性化、鹽害、堿(jian)性(xing)骨(gu)料(liao)反(fan)應(ying)和(he)凍(dong)害(hai)劣(lie)化(hua)使(shi)前(qian)述(shu)四(si)類(lei)裂(lie)縫(feng)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)展(zhan)和(he)加(jia)劇(ju)。實(shi)際(ji)上(shang)，混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)開(kai)裂(lie)劣(lie)化(hua)是(shi)上(shang)述(shu)多(duo)種(zhong)因(yin)素(su)綜(zong)合(he)作(zuo)用(yong)的(de)結(jie)果(guo)，比(bi)單(dan)一(yi)因(yin)素(su)複(fu)雜(za)得(de)多(duo)
，也(ye)嚴(yan)重(zhong)得(de)多(duo)。 
3. 對混凝土劣化的防護對策 
    hunningtushifeijunzhi
，juyoukongdongheliefengdejiegou
，hunningtukongdongjiliefengshijianzhujijichusheshipubiandetongbing，shuiheyouhaiwujiushijingguokongdongheliefengshenrude。youxiaozuduanshuiheyouhaiwuzhideshentou、侵入

，是混凝土結構的重要防護手段。混凝土自防水、混凝土表麵鋪敷防水卷材，及塗敷防水塗料是混凝土結構的重要防護對策。防水材料的性能是有效防護的關鍵。 
三、對混凝土建築及基礎設施防護塗料的性能要求 
    防護的設置主要有主防護層和封閉層兩個層次。 
1. 對主防護層塗料性能的要求 
(1)優良的防水滲透性
、極低的吸水率，有效屏蔽水的滲透。最好是組織致密、性能強韌

、整體無縫、粘結力強的“皮膚式”防水。 
(2)良好的防腐性：防止酸、堿
、鹽等介質的侵蝕。 
(3)與混凝土基材的附著力強
，保證與基材結為一體，並防止漏水和竄水。 
(4)良好的耐久性：耐紫外線老化性及凍融性。 
(5)較好的強韌性、耐衝擊性及耐磨性，良好的抗穿刺性、抗碾壓性
、抗硌破性，以應對建築及基礎設施的高速、重載
、強振動
、高衝擊的使用環境。 
(6)優異的抗混凝土基材開裂性、對基材開裂的防護性及對混凝土基材的補強性：要求塗層有優異的綜合機械性能(高的拉伸強度、撕裂強度、高的斷裂延伸率及粘接強度)及較高的塗層厚度，此是混凝土基材防護塗料的最重要的性能指標。 


(7)良好的耐高低溫性：高耐熱度及低溫柔度

，適應不同的環境溫度和使用要求。 
(8)外觀裝飾性好，使建築和基礎設施成為優美景觀。 
 (9)工藝性好，施工速度快、周期短、效率高，潮濕基麵的施工性，節點及細部的施工性對於舊建築及基礎設施的維修和補強性。 
(10)環保性好，綠色環保塗料，保護環境及人員健康。 
(11)使用壽命長，與建築及基礎設施的壽命相匹配。 
(12)高的性能價格比，高可靠性和可維修性，壽命周期費用最低，低年均防護成本。 
2.對封閉層塗料（即底漆）的要求 
    封閉層的作用是封閉混凝土結構的孔洞及裂縫
，並將主防護層和混凝土牢牢的粘在一起。對底漆性能的要求是： 
（1）粘度低，固化速度較慢
，對混凝土孔洞及裂縫滲透性強
，可深入其中，並在孔洞裂縫中結晶或固化
，封閉孔洞、裂縫。 
（2）耐水性及對水的親和性好，可在潮濕基麵施工。 
（3）與混凝土及主防護層的親和性好，將混凝土和主防護層牢牢的粘結在一起。 
四、新型建築及基礎設施防護材料―噴塗聚脲彈性體塗料 
    聚脲彈性體噴塗是國外近20年發展起來的一種高反應性、wuwurandepentujishu，tayichushijiuyiqiyouyidelihuaxingneng
，youliangdegongyixinghehuanbaoxing，chongfenxianshichubichuantongfanghujishuwuyilunbideyouyuexing，dedaoxunmengfazhan，guangfanyingyongyujianzhu
、能源、交通、水利、化工、機電
、環保等領域，顯示了強大的生命力。 
1. 聚脲的性能特點 


（1）環保性 
100％固含量、無溶劑、無有機物揮發

、無毒，係無汙染的綠色噴塗技術。 
（2）理化性能 
優良的抗水滲透性
，整體無縫、組織致密、堅韌
、粘結力強，真正的“皮膚式”防水。可用於迎水麵防水、亦可用於背水麵防水。 
聚脲彈性體塗層可在-45℃～120℃下長期使用，耐熱性達160℃（能承受160℃短時間熱衝擊），低溫柔度-45℃。 
耐候性
、耐老化性好 
芳香族聚脲在紫外線侵蝕下雖有泛黃現象

，但無粉化和開裂
，可以長期使用。耐凍融、耐冷熱衝擊及風雨霜雪的交變衝擊。 
有優異的物理性能 
如抗拉強度、撕裂強度、衝擊強度
、粘結力、延伸率、耐磨性、耐刺穿
、抗碾壓
、耐硌破

、防濕滑等。優異的抗混凝土開裂性
、對混凝土開裂的防護性及對失強混凝土結構的補強性。 
優異的防腐功能 
可耐大部分腐蝕介質酸、堿
、鹽、海水
、氯離子等的長期浸泡，是優異的重防腐材料。 
（3）工藝性 
反應活性高、固化速度快、垂直麵、頂麵及任意曲麵可連續噴塗不流掛。 
聚脲彈性體不需催化劑，5～20 秒鍾凝膠，10 分鍾達到步行強度，可連續噴塗，一次施工厚度無限製，施工周期短
、效率高。節點細部施工較方便，不需要專用纖維增強層。 
對金屬、非金屬底材均有極強附著力。如鋼

、鋁
、鋼筋混凝土、木材、玻璃鋼、聚氨酯泡沫等。對混凝土的粘結強度≥5Mpa（超過混凝土間粘結強度）。 
對溫度、濕度敏感性較小

，施工時受環境溫度、濕度影響較小。配專用底漆可在潮濕基麵施工。 
使用成套設備進行噴塗，生產效率高。 
用Graco-Gusmer 公司的H-35 PRO 設備，每班最高可噴塗厚1mm 的塗層2000 平方米。塗層表麵光滑
，連續無接縫。調節工藝參數
，亦可得到“麻麵”狀表麵，亦可表麵撒砂
，增加和瀝青混凝土基麵的粘結力。 
可根據要求加入各種顏料

、填料製成不同顏色和功能的塗層，具有優異的表麵裝飾性。 


2. 德國巴斯夫（BASF ）聚脲彈性體主要性能指標（見表4-3） 

（表 4-3）                  德國巴斯夫（BASF）聚脲彈性體主要性能指標 

五
、常用混凝土建築及基礎設施防護材料性能對比 
1. 常用混凝土建築及基礎設施防護材料性能對比表（見表5-1） 

2. 常用混凝土建築及基礎設施防護材料比較的說明 
（1）抗水滲透性：高聚物改性瀝青卷材、三元乙丙防水卷材、自粘性防水卷材、高密度聚乙烯片材和EVA 片材因接縫較多，粘結力低，易漏水和竄水，防水可靠性低，基本上屬於“雨衣式”防水，隻適合迎水麵防水。 
    噴塗聚氨酯彈性體和噴聚脲彈性體塗層致密，整體無縫，粘結力強
，防水可靠性高
；特別是聚脲彈性體塗層拉伸強度高、斷裂延伸率大
、粘結力強，是真正的“皮膚式”防水，可用於迎水麵防水、亦可用於背水麵防水。 
（2）耐高低溫：聚氨酯、聚脲彈性體和高密度聚乙烯片材、聚合物改性瀝青卷材等相比有優異的耐高低溫性。它既能耐160℃的高溫（可耐瀝青混凝土鋪裝時的高溫）
，又能在-40℃時保持低溫柔性（適應黑龍江及青藏高原嚴寒條件下的鐵路橋麵）。 
（3）抗混凝土開裂性：噴塗聚脲彈性體有很高的拉伸強度（≥17Mpa），很高的斷裂延伸率（≥500％），很強的粘結強度（與混凝土基材的粘結力≥5Mpa），很高的耐磨耐衝擊性
，故有極好的抗混凝土的開裂性
、對混凝土開裂的防護性，以及對開裂、剝落混凝土結構的維修和補強性。 
防水塗層的抗開裂性（即阻止混凝土開裂的能力）取決於材料的抗拉強度、塗層厚度和粘結強度的大小。高密度聚乙烯
、高聚物改性瀝青卷材等的粘結強度很低，故抗開裂性差；聚合物改性瀝青防水塗料
、聚氨酯防水塗料的抗拉強度不高，粘結強度較低

，故抗開裂性也不好；唯獨聚脲抗拉強度大、粘結力高
，有極好的抗開裂性
，而且聚脲固化速度快、施工周期短、效率高
，故還適用於舊建築及基礎設施的修複和補強。 


防水塗層對混凝土基材開裂的防護性（即對混凝土裂縫的遮蓋性，亦稱追隨性）取決於材料的抗拉強度、塗層厚度和斷裂延伸率的大小。高密度聚乙烯片材
、高聚物改性瀝青卷材
、聚氨酯和聚脲都有很好的對混凝土開裂的防護性，聚脲抗拉強度最高、斷裂延伸率最大，故性能最好。 
聚脲對混凝土的粘結強度達5Mpa


，遠大於混凝土的剝離強度（約2.5Mpa 左右），故在混凝土基材開裂、塗層受拉伸時隻在裂縫附近混凝土局部剝離，從而避免了“原位拉伸”；而其它部位仍牢牢粘結，是真正的“皮膚式”防水，這是聚脲材料的獨特優勢。 
這裏介紹一個新的術語
，叫做塗層的抗拉能力係數，它是防護材料的抗拉強度和塗層厚度的乘積（即抗拉強度×塗層厚度）。抗拉能力係數越大，塗層的抗拉能力（即抗開裂性和對開裂的防護性）越好，是衡量防護材料防護性能的重要指標。 
材料的斷裂延伸率是衡量材料對開裂防護性的又一重要指標，斷裂延伸率越高，則對開裂的防護性越好。抗拉能力係數大、斷裂延伸率高是聚脲材料的獨特優勢。 
（4）工藝性：三元乙丙橡膠和高聚物改性瀝青卷材等工藝複雜
、效率低，受人為因素影響較大
；聚氨酯塗料固化速度慢、施工周期長；聚脲彈性體1 分鍾表幹，10分鍾實幹
，固化速度快
，可連續厚塗
，施工速度快、效率高
；可(ke)在(zai)複(fu)雜(za)型(xing)麵(mian)成(cheng)型(xing)，塗(tu)層(ceng)連(lian)續(xu)無(wu)接(jie)縫(feng)。聚(ju)脲(niao)節(jie)點(dian)細(xi)部(bu)施(shi)工(gong)較(jiao)方(fang)便(bian)，不(bu)需(xu)纖(xian)維(wei)層(ceng)增(zeng)強(qiang)
，變(bian)形(xing)縫(feng)和(he)施(shi)工(gong)縫(feng)密(mi)封(feng)可(ke)靠(kao)。聚(ju)脲(niao)配(pei)專(zhuan)用(yong)底(di)漆(qi)可(ke)在(zai)潮(chao)濕(shi)基(ji)麵(mian)施(shi)工(gong)
，故(gu)聚(ju)脲(niao)工(gong)藝(yi)性(xing)最(zui)好(hao)。 
（5）成本：在比較成本時
，要比較相同防護性能條件下的成本
，要比較防護性能的優勢、使用年限的長短、壽命周期費用的高低
、以及節能性
、環保性和社會效益
，不能僅僅比較材料價格的高低。 
就一次性成本而言，自粘性防水卷材和高聚物改性瀝青卷材略低
，EVA 防水片材和聚氨酯居中
，三元乙丙和聚脲略高。 
就使用年限而言，聚脲使用年限較長，其他各種材料較低。若計算年均成本，則聚脲較低，其他材料較高。 
建築及基礎設施在運營期因防水故障而維修
、修複或翻新

，不但維修費用巨大，而且會造成巨大的間接損失。 
故選取一次性成本略高
，但性能優越、可靠性及維修性好
，使用年限長
，壽命周期費用低
，年均防護成本低的聚脲彈性體塗料，比選用一次性成本略低，但使用年限短、壽命周期費用高
，年均防護成本高的其他防水材料更經濟。僅以一次成本論輸贏的判別準則是值得商榷的。 
（6）結論：聚脲有優異的綜合理化性能，卓越的工藝性和環保性，它能有效的解決目前建築及基礎設施防護中麵臨的許多難題： 
實現真正的“皮膚式”防水，杜絕塗層的漏水和竄水。 
杜絕塗層的“原位拉伸”，極大的提高了對基材開裂的防護性。 
優異的耐磨、耐衝擊、耐穿刺功能。 
可適用於混凝土基材迎水麵防水
，又可用於背水麵防水。 
可在幹混凝土基材施工，亦可在潮濕基麵施工。 
獨特的混凝土基材的抗開裂、開裂的有效防護和失強基材補強的三合一功能。 


既有良好的耐高溫性，又有優異的低溫柔性。 
優良的防水、防腐和外觀裝飾三合一功能。 
優異的節點、細部（一頭、二縫

、三口、四根）施工性和防水高可靠性。 
卓越的工藝性：機械化程度高、施工速度快

、周期短

、效率高，適用於複雜型麵施工，施工質量受人為影響和環境影響小。 
確保二十一世紀人們普遍關注的防水材料的綠色環保性。 
聚脲是新一代防護塗料，它將對混凝土基材防護帶來革命性變革，是傳統防水材料的更新換代的產品。 
六、聚脲彈性塗料在建築及基礎設施防護工程中的應用實例 
1.高檔建築防水及防水保溫一體化 
（1）1995 年美國屋頂綠化施工者協會創導聚氨酯/聚脲防水複合結構，從而實現了保溫、防水一體化。美國的TWA 公司在工廠屋頂上施工了69677m2 的保溫防水複合結構。美國阿拉斯加倉庫屋麵噴50mmPU泡沫，1mm聚脲

，共2800m2。 
（2）近年來美國在高檔大型公共建築外牆結構中采用了EPS 保溫、聚脲防水和表麵裝飾一體化複合體係，使外牆立麵造型千變萬化，絢麗多彩，使建築成為名副其實的凝固藝術。 
（3）上海德嘉廣場
、上海恒隆廣場的屋頂立體綠化工程，近萬平米。 
     2. 橋梁防護 
（1）美國加利福尼亞州舊金山市的聖馬特（San Mateo）混凝土大橋
，橫跨舊金山海灣，原建於1929年，1999年進行拓寬大修工程，橋長8600米，選用聚脲做防護層
，對柱子、梁和橋麵板進行防護。該大橋總長8600米
，防護總麵積29.7萬平米
，2003年5月完工。 
（2）美國華盛頓州PASCO水泥高架橋
，建於20世紀30年代，經過幾十年的使用，橋梁混凝土結構開裂
、剝落
、fushiyanzhong，yishuweiqiao。jingguoduofangmiankaozheng
，zuihoujuedingyongjuniaotucengjinxingfanghuhebuqiang，caiyongbutingyongdeqingkuangxiafenduanxiufu，jidadajiandilejianqiaofeiyong，yejianshaoletingyongdesunshi。 
美國肯塔基州在1995年～1997年間和采用聚脲對17座橋梁進行了修複。 


美國賓法尼亞州在1998年～2001年間用聚脲共修複17座橋梁。美國俄亥俄州、馬裏蘭州和弗吉尼亞也用聚脲對水泥高架橋進行了修複。 
（4）台灣輕軌鐵路無渣路基用聚脲進行防護。 
（5）津京城際高速鐵路無渣路基采用2mm聚脲做防護層，現已完工，正在試運行。所用聚脲技術指標如下：拉伸強度≥10Mpa，撕裂強度≥45KN/m，斷裂延伸率≥250％，與混凝土基麵粘結強度≥3.5Mpa。奧運配套工程，防水麵積約100萬平米。 
3. 隧道及地鐵防護工程 
（1）美國波士頓市區的地鐵隧道防水工程：三節雙孔鋼筋混凝土沉廂式隧道，全長210米，單節隧道長70.1 米，寬11.23 米，