針對在濕熱海洋環境下長期服役的鐵路混凝土，設計了表面氟碳涂層成套體系，明確了涂層體系應用技術要求，在此基礎上規范了施工措施并完善了質量評價體系，實現了涂層防護成套技術在相應工況下的成功應用。效益分析表明，涂層技術的應用降低了鐵路混凝土的全壽命期維修費用，兼具環保和社會效益。
關鍵詞 材料工程;鐵路混凝土；氟碳涂層；應用技術；海洋環境；耐久性
隨著我國對海洋開發規模的不斷擴大，各類碼頭、跨海大橋、人工島等海洋工程基礎設施的建設數量正在逐漸增加。鋼筋混凝土由于具有易澆注、耐沖擊、耐磨等優良性能以及較低的工程造價，成為進行此類設施建設的首選形式。但鋼筋混凝土在海洋環境下服役時面臨著較嚴重的鋼筋銹蝕等腐蝕問題，易導致結構開裂、失效，縮短結構使用壽命[1]。為保證安全服役，必須對已發生腐蝕的結構進行修復，但技術難度與所需資金均十分巨大。因此，人們對處于嚴重腐蝕環境下的鋼筋混凝土越來越多地采取事前防護措施以提升其耐久性，從而降低全壽命周期的成本[2-3]。
海南省處于典型的高溫、高濕、強腐蝕等多腐蝕因素耦合作用的海洋環境下，其區域內鋼筋混凝土的腐蝕問題更為突出，對效果顯著、實施簡便、作用持久的混凝土耐久性提升技術措施的需求更加迫切。在諸多技術措施中，混凝土表面涂層技術較為簡單有效，不僅可以應用到新建結構上，還可以應用于已有結構的修復[4-8]。本文主要介紹成功應用于新建海南西環鐵路提升混凝土耐久性的表面氟碳防腐蝕涂層技術。
1 工程概況
新建海南西環鐵路始于既有西環鐵路?？谡?，終于三亞站，線路走向沿海南西部沿海地段，正線全長345 km，設計時速200 km，為I級雙線鐵路。在西環鐵路中段，位于海南省儋州市與昌江縣境內的珠碧江雙線特大橋全長 3 991 m，橋位與北部灣入海口不足5 km。由于海水倒灌影響，環境腐蝕作用異常嚴重，其中，氯鹽環境的作用等級為L3，化學侵蝕環境的作用等級為H4，鹽晶結晶破壞環境的作用等級為Y4，并存在大于Y4等級的高硫酸鹽含量的極端嚴重腐蝕環境，必須對相應環境下的混凝土結構進行防腐蝕強化處理，提升混凝土耐久性。
2 氟碳涂層體系的應用
2.1 體系設計
為提升混凝土結構的耐久性，防腐蝕涂層體系需要與混凝土基面具有良好的適應性，并維持較長的使用壽命。涂層體系一般由底漆+面漆或底漆+中間漆+面漆組成，各涂層分別承擔相應功能并產生協同作用，達到有效避免外來腐蝕介質破壞，從而保護混凝土結構的目的[9]。
珠碧江雙線特大橋混凝土結構的特殊性主要在于其結構表面處于周期性的干濕交替狀態，而且潮汐現象導致部分混凝土結構只有很短的時間位于水面之上。這要求涂層體系具備一些特殊性能，特別是要求封閉底漆能夠在潮濕的混凝土表面涂裝，即除了具備潮濕基面固化的能力外，還需要潮濕混凝土基面具有良好的潤濕性、滲透性、耐堿性和優異的附著力。此外，中間漆應具有良好的屏蔽性能，面漆應具有優異的耐候性，配套涂層之間還應具有良好的相容性，并具備良好的復涂性。整體而言，作為濕熱海洋環境下混凝土的表面防護體系，應具有良好的附著力，可防止水的滲透，耐常見化學制劑和生物附著，在寬廣的溫度范圍內具有良好柔韌性等。
經現場試驗對比與優選，確定了TK系列滲透性環氧封閉底漆、柔性環氧云鐵中間漆和高耐候氟碳面漆的配套體系。該配套體系具有以下技術特點：
1)涂層黏結性能佳。在涂料中采用了層間偶聯法，強化了涂層與基底之間以及各涂層之間的附著力，為整體涂層的長效防護提供了**。
2)涂層耐久性好。在基礎成膜物方面，選用了目前防腐蝕涂料中耐候性較好的樹脂材料；在力學性能調控方面，采用了分子內增韌技術以提高涂層力學性能，避免了涂層在服役過程中的小分子增塑劑遷移問題，降低了涂層脆化風險。
2.2 技術要求
依據室內加速試驗及現場涂裝測試的結果，并綜合《混凝土橋梁結構表面涂層防腐技術條件》(JT/T 695—2007)等技術規范的相關要求，對應用的涂料及涂層性能指標做出以下規定(見表1)。
表1 混凝土表面氟碳涂料及相應涂層技術指標
檢驗項目標 準檢驗依據涂料及漆膜外觀滿足標準色卡的色差范圍 GB/T3181—2008漆膜顏色標準固體含量≥55% GB1725—1979涂料固化含量測定法可溶物含氟量≥24% HG/T3792—2005交聯型氟樹脂涂料附著力(拉開法)≥6MPa GB/T5210—2006色漆和清漆拉開法附著力試驗表干時間(25℃)≤4h GB1728—1979漆膜、膩子膜干燥時間測定法實干時間(25℃)≤24h細 度≤35μm GB1724—1979涂料細度測定法柔韌性1mm GB1750—1979涂料流平性測定法沖擊強度≥50cm GB/T1732—1993漆膜耐沖擊測定法耐酸性(10%H2SO4)240h無異常 GB/T9274—1988色漆和清漆耐液體介質的測定耐堿性(10%NaOH)240h無異?？孤入x子滲透性(活動涂層抗氯離子的滲透性試驗，30d)≤50×10-3mg/(cm2·d) JT/T695—2007混凝土橋梁結構表面涂層防腐蝕技術條件耐磨性(1kg·500r)≤005g GB1768—1979漆膜耐磨性測定法抗拉強度≥10MPa GB/T528—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定斷裂伸長率≥100%耐紫外老化保光率(6000h)≥70% GB/T14522—2008機械工業產品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法熒光紫外燈
2.3 氟碳涂層體系配套方案
依據腐蝕環境作用等級，并經現場測試與調整，確定了適用于高溫高濕強腐蝕海洋環境下的防腐蝕氟碳涂層體系配套方案，見表2。
表2 防腐蝕氟碳涂層體系配套方案
產品類別涂裝道數干膜厚度/μm參考用量/(kg/m2)滲透性環氧封閉底漆240～60012～020環氧云鐵中間漆1～2100～150030～045氟碳面漆270～100025～035
3 施工措施
3.1 基底要求
混凝土基體表面狀態直接影響涂層與基面的附著力，進而影響涂層的防護效果和壽命。涂裝前應盡可能保證混凝土外表面處于面干狀態(表面含水量不宜大于6%)，目測混凝土表面應無潮濕痕跡，手觸時無潮濕感?；炷琉B護齡期不少于28 d。
混凝土基體應保持清潔，必須對混凝土進行良好的基面處理?；嫣幚硪耸褂么蚰C或噴砂工藝進行清潔，徹底去除混凝土表面殘留的養護劑、水泥漿、尖角、碎屑、苔蘚、油污等污染物及其他松散附著物。打磨完成后，可以用高壓清潔淡水(壓力不小于20 MPa)對混凝土表面進行清洗，清洗后應自然干燥72 h。
當混凝土基體有蜂窩、露石以及大于0.2 mm的裂縫時，應對基體進行修補，噴涂修補后混凝土基體的養護齡期不得少于14 d。
3.2 涂裝環境要求
噴涂時混凝土基體的表面溫度應在4～40 ℃，并高于露點溫度至少3 ℃，環境的相對濕度不宜超過85%，現場不允許有明火，且保持通風條件。環境溫度低于5 ℃或高于40 ℃，風力大于4級或有降雨時，不得施工。
3.3 涂裝過程要求
涂裝可采用刷涂、輥涂或噴涂方式進行作業。涂裝過程應滿足以下要求：
1)涂料使用時應嚴格按照產品說明的組分數和配合比進行混合。必要時可使用稀釋劑對涂料進行稀釋，稀釋劑添加比例不得超過原涂料質量的5%。
2)底涂涂裝時應使混凝土表面達到飽和滲透狀態，即混凝土表面應能明顯觀察到底涂材料殘留的液膜。
3)涂裝時應控制涂料用量，盡量避免流掛現象出現。
4)各涂層間的涂裝間隔時間不得超過48 h。
5)噴涂的空氣應干凈，無油無水，空氣壓力控制在0.4～0.6 MPa。
6)涂裝過程中注意成品保護，下道工序施工時要確保對上道工序的成品無損壞和污染。
7)各個涂層要涂裝到位，不得漏涂。
3.4 養護
為避免涂裝效果受到影響，混凝土結構表面涂裝完畢后6 h內不得直接與水接觸。
4 質量評價
當施工結束后，應對涂層的厚度和附著力進行測定[10]，以衡量涂層的施工質量。具體如下：
1)涂裝完成后7 d，應進行涂層干膜厚度測定。涂層體系總干膜平均厚度應≥210 μm，總干膜較小厚度應≥189 μm。當不符合上述要求時，應根據情況進行局部或全面補涂，直至達到要求的厚度。涂層厚度檢測應符合“90-10”原則，即允許有10%的讀數低于規定值，但每一單獨讀數不得低于規定值的90%。
2)涂裝完成后7 d，應使用膠帶法進行涂層附著力檢測。在確保涂層表面清潔的情況下，在涂層表面做2道切口，每道約40 mm長，2道切口以較小的30°～45°角在其中心附近相交。做切口時，使用直尺并均勻透過涂層一直用力切到底材上。按均勻速度撕下一段黏結強度為(10±1)N/25 mm的膠粘帶，除去較前面一段，前后剪下約75 mm的膠粘帶。把該膠粘帶的中心點放在切口的交點上，并沿著較小的角向同一方向延伸。用手指將切口區域內的膠粘帶弄平。透明膠粘帶下的顏色可以用來表示膠粘帶與涂層是否已完全粘牢。在貼上膠粘帶5 min內，拿住膠粘帶懸空的一端，并將其翻轉到盡可能接近180°的位置上，迅速地將膠粘帶撕下。檢查切口區域的涂層與混凝土基底或與前一道涂層分離的情況，分離程度在任一邊上≤1.6 mm為合格。
5 效益分析
5.1 經濟效益
采用本技術時建造成本會有所提高，但相比于涂層材料的費用而言，結構自身受到腐蝕而造成的維修和更新費用更為巨大。在嚴重腐蝕環境下，未經防腐蝕處理的鋼筋混凝土結構有效
2 氟碳涂層體系的應用
2.1 體系設計

為提升混凝土結構的耐久性，防腐蝕涂層體系需要與混凝土基面具有良好的適應性，并維持較長的使用壽命。涂層體系一般由底漆+面漆或底漆+中間漆+面漆組成，各涂層分別承擔相應功能并產生協同作用，達到有效避免外來腐蝕介質破壞，從而保護混凝土結構的目的[9]。

珠碧江雙線特大橋混凝土結構的特殊性主要在于其結構表面處于周期性的干濕交替狀態，而且潮汐現象導致部分混凝土結構只有很短的時間位于水面之上。這要求涂層體系具備一些特殊性能，特別是要求封閉底漆能夠在潮濕的混凝土表面涂裝，即除了具備潮濕基面固化的能力外，還需要潮濕混凝土基面具有良好的潤濕性、滲透性、耐堿性和優異的附著力。此外，中間漆應具有良好的屏蔽性能，面漆應具有優異的耐候性，配套涂層之間還應具有良好的相容性，并具備良好的復涂性。整體而言，作為濕熱海洋環境下混凝土的表面防護體系，應具有良好的附著力，可防止水的滲透，耐常見化學制劑和生物附著，在寬廣的溫度范圍內具有良好柔韌性等。

經現場試驗對比與優選，確定了TK系列滲透性環氧封閉底漆、柔性環氧云鐵中間漆和高耐候氟碳面漆的配套體系。該配套體系具有以下技術特點：

1)涂層黏結性能佳。在涂料中采用了層間偶聯法，強化了涂層與基底之間以及各涂層之間的附著力，為整體涂層的長效防護提供了**。

2)涂層耐久性好。在基礎成膜物方面，選用了目前防腐蝕涂料中耐候性較好的樹脂材料；在力學性能調控方面，采用了分子內增韌技術以提高涂層力學性能，避免了涂層在服役過程中的小分子增塑劑遷移問題，降低了涂層脆化風險。

2.2 技術要求

依據室內加速試驗及現場涂裝測試的結果，并綜合《混凝土橋梁結構表面涂層防腐技術條件》(JT/T 695—2007)等技術規范的相關要求，對應用的涂料及涂層性能指標做出以下規定(見表1)。

表1 混凝土表面氟碳涂料及相應涂層技術指標




安裝便捷
彩鋼板活動房自重輕，拼接式安裝及可隨意切割的特點，決定其活動房安裝的簡便，可大大的提高效益，節省工期。防火彩鋼板夾芯板的面質材料及保溫材料為非燃材料，完全能夠滿足活動房防火規范要求。
氟碳彩鋼板
合理的選材不僅可以滿足使用要求,而且可以較大限度地降低成本。如果選材不當,其結果可能是材料性能超過了使用要求,造成不必要的浪費,也可能是達不到使用要求,造成降級或無法使用。因此,用戶應高度重視合理選材的重要性,必要時請與我們聯系。彩涂板的選擇主要指力學性能、基板類型(鍍層種類和鍍層重量、正面涂層性能和反面涂層性能的選擇。用途、環境腐蝕性、使用壽命、耐久性、加工方式和變形程度等是選材時應考慮的重要因素。
力學性能、基板類型和鍍層重量的選擇
力學性能主要依據用途、加工方式和變形程度等因素進行選擇。例如,建筑物的屋面板通常不承重,且加工時變形不復雜,通常選用TDC51D即可。對于變形程度比較大的零件,應選擇TDC52D、TDC53D這樣成形性好的材料。而對于有承重要求的構件,就應根據設計要求選擇合適的結構鋼,如TS280GD、TS350GD等。彩涂板常用的加工方式有剪切

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上海志辰實業有限公司 張振興 - 微信同
彩涂板在建筑行業的應用，彩鋼常識介紹：彩涂板在建筑行業得到了廣泛的應用，越來越多的建筑商通過使用彩涂板，建立起自己的良好聲譽您可以在許多大型的購物商城和工業設施、旅館飯店、度假村、農場建筑、辦公樓以及體育設施中，看到彩涂板產品的大量應用。 建筑商通過使用彩涂板，使其工作快速便捷。彩涂板是木材和其他材料的具有吸引力的的取代者，因為它們具有防止褪色、耐氣候，抗粉化等優點。它們使建筑的維護費用降到的水平。同時，各種各樣的顏色，表面結構和鍍層，使它具有極大的靈活性和可選性。 如今，建筑師和建筑工人可以從大量的彩涂板中選擇合適的建筑用產品：墻面、民居屋頂，復斜屋頂、排水溝，落水管以及門。他們知道，這些產品可以隨不同的環境氣候條件。從酷暑至冰雪地，您都可以看到彩涂產品的身影。 為您提供不同厚度、規格、鍍層的彩涂產品，完全滿足您的產品要求。 例如聚酯涂層，適用于較高的抗褪色和抗粉化的要求;厚涂層產品，例如塑料溶膠，可使用于惡劣的氣候環境;氟炭涂料，適用于對色彩的持久性和光澤度保持要求較高的場合。 您也要以選擇柔韌性和抗彎折好的涂層產品，或者耐久性好的涂層，它具有耐磨性的耐候性。無論什么用途，可以為您提供合適涂層的彩涂產品。我們還可以按照您的需要進行個性化的設計和生產，使我們的產品完全滿足您的需要。- 張振興
1 彩涂板使用時可能直接或部分暴露于外部環境即大氣環境中，此時主要考慮大氣環境的腐蝕。另外，也可能在相對封閉的內部環境即內部氣氛中使用，此時主要考慮內部氣氛的腐蝕。
2 使用環境腐蝕性等級
GB /T 19292.1--2003((金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性分類》(ISO 9223:1992,IDT)根據碳鋼、鋅、鋁等金屬年腐蝕速率測量值對大氣腐蝕性進行了分類，但是彩涂板還缺乏使用環境(指大氣環境和內部氣氛)腐蝕性分類的數據，因此本標準僅定性的將大氣環境和內部氣氛腐蝕性分為5個等級即C1,C2,C3,C4,C5，其腐蝕性依次增強。表D. 1示例性的給出了不同腐蝕性等級對應的典型大氣環境和內部氣氛表 1
腐蝕性 腐蝕性等級 典型大氣環境示例典型內部氣氛示例
很低 c1 干燥清潔的室內場所，如辦公室、學校、住宅、賓館
低 c2 大部分鄉村地區、污染較輕的城市室內體育場、超級市場、劇院
中 c3 污染較重的城市、一般工業區、低鹽度海濱地區廚房、浴室、面包烘烤房
高 c4 污染較重的工業區、中等鹽度海濱地區游泳池、洗衣房、lI}酒車間、海鮮 加工車間、蘑菇栽培場
很高 c5 高濕度和腐蝕性工業區、高鹽度海濱地區酸洗車間、電鍍車間、造紙車間、制革車間、染房
3 大氣環境腐蝕性
3.1 影響彩涂板耐大氣腐蝕性的關鍵因素是大氣中腐蝕介質的種類、濃度和涂層表面被潮濕薄膜覆蓋的時間即潮濕時間。腐蝕介質的種類越多、濃度越高，潮濕時間越長，大氣的腐蝕性越高。
3 .2 GB/T 15957-1995《大氣環境腐蝕性分類》根據大氣環境中存在的腐蝕介質(主要是二氧化硫和氯化物)及其濃度將大氣環境分為鄉村大氣、城市大氣、工業大氣和海洋大氣四種類型。但實際大氣環境是復雜多樣的，可能還存在硫化氫、氟化氫、氮的氧化物、工業粉塵等各種各樣的腐蝕介質，因此GB/T 15957中的大氣環境分類并不完善，也不可能包括所有的大氣環境，對此應有充分的認識。另外，在特定作業環境中，如化工廠、冶煉廠、火力發電廠等場所周圍的大氣環境即微觀環境可能與該地區的大氣環境存在很大差異，此時微觀環境可能比大氣環境更重要，因此應盡可能對微觀環境的腐蝕性做出準確的判斷，并在分析大氣腐蝕性時給予特別關注
3.3 潮濕時間取決于氣候條件，如相對濕度、溫度、光照時間、風力等因素。潮濕薄膜的形成通常與下列因素有關:
a) 大 氣相對濕度增大;
b) 涂 層表面溫度達到或以下產生冷凝作用;
c) 涂 層表面沉積吸潮性物質;
d) 結 露、降雨、融雪等直接濕潤涂層表面。
采 取 通 風、干燥、清潔等措施可以減少潮濕薄膜的形成，縮短潮濕的時間。
4 內部氣氛腐蝕性
4 .1 與大氣環境腐蝕性相同，影響彩涂板耐內部氣氛腐蝕性的關鍵因素也是內部氣氛中腐蝕介質的種類、濃度和潮濕時間。腐蝕介質的種類越多、濃度越高，潮濕時間越長，內部氣氛的腐蝕性越高。
4 .2 在分析內部氣氛的腐蝕性時，應首先研究內部氣氛中包含的腐蝕介質的種類和濃度
4.3 潮濕時間取決于內部氣氛的相對濕度、溫度、通風條件等因素。潮濕薄膜的形成通常與下列因
素有關:
a) 內 部氣氛的相對濕度增大;
b) 涂 層表面溫度達到或以下產生冷凝作用;
c) 涂 層表面沉積吸潮性物質;
d) 涂 層表面被直接濕潤。
采 取 通 風、干燥、清潔等措施可以減少潮濕薄膜的形成，縮短潮濕的時間。
5 其他腐蝕(老化)因素
5. 1 光照
光 照 (特 別是紫外光)是導致涂層老化的主要原因之一，彩涂板在使用過程中通常會受到光照的影響，因此光照強度和光照時間是分析環境腐蝕性時必須考慮的重要因素。
5.2 溫度
涂 層 長 時間處于溫度過高、過低或溫差過大的環境中會加速涂層老化。
5.3 化學品
彩 涂 板 在使用過程中應盡量避免與酸堿、有機溶劑、洗滌劑、清潔劑等化學品直接接觸，以免腐蝕涂層。
5.4 沉積物
工 業 粉 塵、懸浮顆粒等物質長時間沉積在涂層表面易導致涂層老化。
5.5 微生物
在 潮 濕 、通風不暢的環境下涂層表面容易長霉菌，降低彩涂板的使用壽命
5.6 機械磨損
彩 涂 板 表面經受風沙吹打、機械摩擦的作用后會發生磨蝕。
5.7 水和土壤腐蝕
應 盡 可 能避免彩涂板與水和土壤直接接觸，以減少由此導致的腐蝕。
5 .8 與其他材料的相互作用
彩 涂 板 有時可能與其他材料接觸或一同使用，由于材料性質不同，因此應注意材料之間是否會發生相互影響。
6 實際使用環境中存在多種影響因素并存在且相互影響，此時應找出主要影響因素，并盡可能確定這些因素之間的關系，從而對使用環境做出全面、準確的判斷
1 彩涂板卷力學性能
1.1 彩涂板的力學性能應符合附錄B的規定，如對力學性能有特殊要求應在訂貨時協商。
1.2 供方如能保證，可以用基板的力學性能代替彩涂板的力學性能。
2 基板類型和鍍層重f
2. 1 彩涂板的基板類型如表2，如需其他類型的基板應在訂貨時協商
2.2 熱鍍鋅基板、熱鍍鋅鐵合金基板、熱鍍鋁鋅合金基板和熱鍍鋅鋁合金基板應進行光整處理，其中熱鍍鋅基板的表面結構應為光整小鋅花或光整無鋅，如采用其他表面結構的基板應在訂貨時協商
2. 3 各類型基板在不同腐蝕性環境中推薦使用的公稱鍍層重量如表4,
表 4 單位為 克/平方米
使用環境的腐蝕性
低 中 高
熱鍍鋅基板 90/90 125/125 140/140
熱鍍鋅鐵合金基板 60/60 75/75 90/90
熱鍍鋁鋅合金基板 50/50 60/60 75/75
熱鍍鋅鋁合金基板 65/65 90/90 110/110
電鍍鋅基板 40/40 60/60
注:使用環境的腐蝕性很低和很高時，鍍層重量由供需雙方在訂貨時協商
2.4 鍍層重量每面三個試樣平均值應不小于相應面的公稱鍍層重量，單個試樣值應不小于相應面公稱鍍層重量的85% .
3 正面涂層性能
3. 1 涂料種類
3.1.1 彩涂板的面漆種類見表2，如需其他種類的面漆應在訂貨時協商
3. 1.2 底漆種類通常由供方確定，需方如有要求應在訂貨時協商。
3.2 涂層厚度
3.2. 1 涂層厚度為初涂層和精涂層厚度之和。
3.2.2 涂層厚度應不小于20 1+m，如小于20 pm應在訂貨時協商，
1 2.3 涂層厚度為三個試樣平均值，單個試樣值應不小于小規定值的90%
3.3 涂層色差
涂 層 色 差通常由供方確定，需方如有要求應在訂貨時協商。


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