混凝土以其优异的塑性、相对较低的生产成本以及良好的机械性能和工作性能而成为全球最广泛使用的建筑材料
[1]。混凝土被广泛应用于基础设施及相关领域。然而,随着自然资源的不断消耗和对低碳循环发展及可持续实践的日益重视,采用更耐久和可持续的材料变得愈发迫切。因此,提高混凝土的耐久性对于建筑行业的可持续发展至关重要,也有利于全球环境保护
[2]。沿海混凝土结构在服役过程中会受到多种有害环境因素的影响,包括Cl
-、SO
42-、CO
2等侵蚀性介质,以及海水冲刷和冻融劣化
[3],[4]。这些因素的协同作用会导致混凝土结构耐久性降低,使用寿命缩短,从而增加维护和重建成本。此外,全球近60%的人口居住在距离海岸线100公里以内的地区。随着社会经济的发展,对跨海桥梁、水下隧道、港口和码头等海洋和沿海基础设施的需求正在迅速增长[5]。这些基础设施中使用的混凝土面临复杂多变的环境条件。因此,提高混凝土结构的耐久性有助于延长其使用寿命并节约资源,同时也有助于缓解与温室气体排放相关的环境问题[6]。
目前,可以通过增加防护层厚度、使用不锈钢钢筋或涂层钢筋[7]以及防腐剂[8],[9]来提高混凝土的耐久性。此外,通过混凝土表面保护技术还可以改善混凝土的渗透性、抗氯化物侵蚀能力、抗碳化能力等长期服役所需的性能。
随着混凝土涂层保护技术的发展,一些学者研究了新的方法,如MICP技术[10]、GPC技术[11]、碳化涂层技术[12]、超疏水涂层技术[13]和自修复涂层技术[14]。除了使用涂层进行表面保护外,还有学者研究了混凝土的表面强化技术。表面强化技术不仅提高了防护效果,相比整体加固方法还节省了成本。然而,目前关于保护技术的研究缺乏系统性的总结,特别是适用于沿海环境的混凝土表面保护技术方面。大多数综述仅关注单一保护方法或特定环境(例如仅总结某种类型的涂层或专门研究表面涂层保护技术)。本文主要关注沿海环境,概述了旨在提高混凝土耐久性的表面保护技术,包括表面涂层保护和表面加固。
本文首先系统分类了沿海混凝土结构在服役过程中的主要劣化机制,然后将表面保护技术分为表面涂层保护和表面加固两个方面,并总结了它们的保护机制和特点。最后提出了提高沿海混凝土耐久性的保护技术发展前景,为相关研究提供了基础。