悬索桥吊索压力注入密封防护技术

1混凝土结构防腐涂装技术及发展趋势张连军1，蓝席建1，袁泉利1李运德2，杨振波2，（1、宁波飞轮造漆有限责任公司，宁波315000；2、北京航材百慕新材料技术工程股份公司，北京100095）摘要：蓬勃发展钢筋混凝土结构基础设施以及工业设施为混凝土防腐涂料的发展提供了广阔的市场前景。介绍了桥梁、港口和工业设施的混凝土结构表面防腐涂装技术现状以及发展趋势。关键词：混凝土；防腐；涂装DevelopTrendsandAnti-corrosiveCoatingTechnologyofConcreteStructureZhangLian-Jun，LanXi-Jian,YuanQuan-li,LiYun-de,YangZhen-bo(1、NingboFeilunPaintCO.,LTD,Ningbo315000,China；2、BIAMNewMaterialTechnologyEngineeringCO.,LTD，Beijing100095,China)Abstract:Quickly-developedinfrastructureandindustrialfacilitiesofsteelreinforcedconcretestructureprovideswidemarketforecast.Thispaperhasintroducedthedeveloptrendsandanti-corrosivetechnicalactualityofsteelreinforcedconcretestructure,suchasbridges,harbors,industrialfacilities.KeyWords:concrete;anti-corrosion;coating0前言“十一五”至“十二五”期间，国务院出台十项措施扩大内需，其中一条是加快重大基础设施建设，就目前各地已公布的数据而言，国务院包括全国各省市自治区已公布的固定资产投资总额已逾10万亿元，其重点集中在铁路、公路、桥梁、港口、电厂等基础设施工程。而大型基础设施普遍采用的钢筋混凝土结构，在自然环境条件下会腐蚀破坏。因此，应采用切实可行的防腐措施才能确保并延长这些基础设施的使用寿命。混凝土结构的腐蚀防护技术包括增加混凝土结构本身的密实性、钢筋表面处理、阴极保护、添加缓蚀剂以及防腐涂料涂装等技术。而防腐涂装技术是一种应用广泛而简便有效的混凝土结构辅助防腐措施。1混凝土结构防腐涂装市场前景1）公交道路、铁路、桥梁“十一五”末期，国家7918高速公路网总体规划已经出台。中国将在10年内采用放射线和纵横网格相结合的形式，建设包括7条以北京为中心的放射线，9条纵跨中国的经线路线和18条横贯神州的纬线路线，总规模约8.5万公里，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等其它路线约1.7万公里。此外，2008年，川藏铁路已经通过国家发展改革委讨论，初步列入国家中长期建设规划。川藏铁路沿线地质条件复杂，地质灾害严重，许多路线都要跨越崇山峻岭，翻江过河。在上述项目中，标号为M15的沈海高速公路，始于辽宁省沈阳市，历经十余个省市，全长3710公里，终点为海南省的三亚市，是国家高速公路网中唯一一条贯通中国东南沿海地区的高速公路。该高速公路将横跨渤海湾，青岛湾，长江，杭州湾，琼州海峡等数大海域，其主要的桥梁和跨海通道包括：待建的“大连~烟台跨渤海湾通道”、在建的“青岛海湾跨海大桥”、待建的“崇明越江通道工程”、已建的“杭州湾跨海大桥”、待建的杭州湾二通道（绍嘉通道）、待建的“港珠澳大桥”、待建的“琼州海峡大桥”等项目。这每一项工程都具有重大的经济、历史甚至政治意义。22）海港码头我国拥有漫长的海岸线，改革开放后，随着沿海城市的经济飞速发展，各类港口的建设也持续高涨，而众多优良的深水港湾为码头建设提供了优越的天然条件，进入21世纪，集装箱码头、化工液体码头等一大批高科技含量的港口码头不断涌现，使我国的港口码头建设有了快速发展。截至2008年，我国现有沿海港口150余个，共建成生产性泊位约5000个，设计年货物通过能力34.38亿吨，集装箱通过能力6150万标准箱。据预测，到2010年，我国沿海港口吞吐能力将在现有基础上增加80％以上，港口吞吐量将达到75亿吨，其中集装箱吞吐量将达到1.5亿标准箱。近年来主要的大中型在建和筹建的项目有：宁波北仑港集装箱五期码头、舟山凉潭岛矿石中转码头、大连新港LNG(液化天然气)码头、河北曹妃甸、天津港2号30万吨级原油码头、神华天津港煤炭码头二期、广东惠州港7万吨级煤码头项目、青岛新前湾集装箱码头、上海洋山深水港港区进口液化天然气接收项目码头等。３）工业设施随着我国环保事业的发展，近年来我国许多地区的污水处理厂已经或正在兴建。由于污水中含有酸、碱、盐、有机溶剂、好氧异养菌、硫酸盐还原菌、铁细菌和藻类微生物等成分,使之极易对化粪池、调节池、沉淀池和污泥池等内壁产生化学腐蚀和微生物侵蚀作用。特别是滨海环境的地下水，由于受海水的影响，大多富含氯离子、硫酸根离子等对钢筋混凝土有害的物质，在一些紧邻海岸线，地基土层透水性强时，地下水质甚至等同于海水。如何解决滨海环境侵蚀性地下水对钢筋混凝土构筑物腐蚀问题，关系到工程的耐久性，目前已经成为水处理行业结构工程专业关注的焦点问题之一。其它如火电厂、化工厂内的混凝土结构，如脱硫烟道、冷却塔、电解池，经常需要耐高温、耐磨、耐化学介质的高性能特种防腐蚀涂料，可以说混凝土防腐涂装技术在苛刻工业领域里的应用才刚刚起步，其技术与市场还大有潜力可挖。4)市场需求钢筋混凝土结构物遭受着环境中Cl-、H+、SO2、CO2、O2等的作用而发生物理化学的破坏作用，如何延缓钢筋混凝土结构的腐蚀破坏作用对以钢筋混凝土结构为基础的桥梁、码头和工业设施的安全运行至关重要。涂料防腐作为一种简便易行的方法，在钢筋混凝土结构的防腐措施中得到越来越广泛地应用。庞大和快速发展的混凝土结构基础设施，以及不断发展的混凝土结构工业设施，为混凝土表面涂装材料的发展提供了广阔的前景，当前用于混凝土结构表面的防腐涂料需求量约3～5万吨/年。随着钢筋混凝土结构建筑物建设的发展，以及混凝土结构表面涂层技术的进步，钢筋混凝土结构防腐涂料还会有较大的发展空间。混凝土重防腐涂料生产厂家也在不断增多，主要生产厂家有20多家。如国内的北京航材百慕新材料技术工程股份公司、宁波飞轮造漆有限责任公司、上海开林造漆厂、宁波大达化学有限公司等，以及外资企业海虹老人牌、中涂化工、国际油漆、中远关西等。2混凝土涂层防腐技术应用现状2.1桥梁标准JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》系统地介绍了混凝土桥梁结构表面防腐涂层的设计原则和施工质量控制。涂层体系设计原则为：根据腐蚀环境类型、预期防腐年限设计相应涂层配套体系。根据相对湿度和大气污染状况将大气区腐蚀环境分为弱腐蚀（Ⅰ）、中腐蚀3（Ⅱ）以及工业大气环境下强腐蚀（Ⅲ－1）和海洋大气腐蚀环境下的强腐蚀(Ⅲ－2)。浸水环境的钢筋混凝土结构按水的类型分为淡水和海水两类腐蚀环境。混凝土表面防腐涂层设计年限分为两类：普通型(10a)和长效型(20a)。JT/T695共推荐了符合不同腐蚀环境、不同腐蚀寿命的防腐涂层体系40个。桥梁混凝土结构普遍采用的配套体系为：环氧封闭漆＋环氧云铁（厚浆）漆＋丙烯酸聚氨酯漆。该体系具有以下特点：环氧封闭漆是目前最优秀的混凝土用封闭底漆，它具有优异的渗透性和耐碱性，明显地增加混凝土表面的强度并能够长久地维持高强度。环氧云铁中间漆具有优异的力学性能和防腐性能。环氧树脂具有高强度和一定的韧性，片状云母氧化铁即增加了涂层的屏蔽效果，又可以传递应力，提高涂层体系对混凝土形变的响应能力。丙烯酸聚氨酯面漆具有优异的保光、保色性能，对整个涂层体系提供有效保护。采用该典型体系的桥梁包括：武汉军山大桥、巴东长江大桥、舟山联岛工程西候门大桥、金塘大桥等几十座桥梁的索塔、混凝土梁。随着常温固化FEVE氟碳涂料在我国的推广应用，FEVE氟碳涂料也开始在桥梁混凝土结构应用。涂层配套为上述体系的一个变形，耐候面漆由FEVE氟碳面漆代替丙烯酸聚氨酯面漆。FEVE氟碳树脂是氟乙烯单体与乙烯基醚或乙烯基酯以及其它功能乙烯基单体的共聚物，C-F键的高键能以及氟单体与乙烯基醚或酯单体的交替共聚结构赋予其非常优异的耐候性能。采用氟碳涂料的混凝土结构包括杭州湾跨海大桥主塔、江阴桥主塔、江东大桥主塔等。跨海大桥的承台和部分桥墩处于潮差区，在落潮间隙涂装时，要求涂料具有以下功能：在潮湿混凝土基面具有很好的润湿性、渗透性和优异的附着力；涂料干燥速度快，经过短暂的空气中停留便可浸入海水中，经受海水波动的冲击；涂料在海水中能够完成固化，其性能基本不受影响。潮差区主要配套体系为：湿固化环氧封闭底漆＋湿固化环氧（云铁）漆＋丙烯酸聚氨酯面漆。采用该配套体系的桥梁混凝土结构承台或桥墩有：杭州湾跨海大桥，青岛海湾大桥，江东大桥等。2.2港口码头海港码头混凝土防腐涂层设计标准为JTJ275－2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》。该标准对海港工程混凝土结构防腐蚀涂层体系及涂层性能提出了比较具体的要求。标准推荐了环氧涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸涂料、氯化橡胶涂料、乙烯类涂料、环氧焦油涂料、聚氨酯焦油涂料等适宜的配套涂层体系，规定了10年和20年的防腐寿命涂层体系，10年与20年寿命的涂层配套体系基本相同，防腐寿命的区别主要在于涂层体系漆膜厚薄的差异。涂层配套体系主要有两种，类型一为：环氧树脂封闭清漆＋环氧厚浆涂料＋氯化橡胶涂料（或丙烯酸聚氨酯涂料、有机硅耐候涂料），采用高固体份的环氧厚浆涂料便于厚膜施工，采用耐候面漆抵御紫外线的破坏作用，保护底涂层。氯化橡胶涂料具有优异的耐水性能，丙烯酸聚氨酯涂料、有机硅涂料具有更优异的耐候性能，此类型还有一个特点就是色彩丰富。类型二为：环氧树脂封闭清漆+环氧（或聚氨酯）焦油涂料，该类型涂料综合性能好，缺点是色彩单一。表湿区可采用与表干区相同的配套体系，为增加屏蔽效果适当增加了涂层厚度，主要采用环氧封闭清漆＋环氧煤焦油涂料。该配套把环氧树脂优异的力学性能和煤沥青优异的耐水性相结合，赋予了该类涂料优异的综合性能，再加上价格上的优势，使其特别适用于浸水环境条件下的做高性价比的防腐。上述配套主要应用工程有：北仑港区集装箱码头二期、三期、四期码头、镇海炼化算山码头泊位、大榭岛二万吨杂货码头、宁波港镇海港区18#泊位、中化集团兴中公司（舟山）岙山基地码头、厦门海区码头及部分海洋桥梁。2.3工业设施41）污水处理池传统的防护涂料包括环氧沥青、煤焦油沥青涂料。现阶段使用的高性能涂料还包括高固体份环氧或无溶剂环氧、聚氨酯涂料、环氧玻璃鳞片涂料、乙烯基玻璃鳞片涂料和聚脲涂料。污水包括生活污水和各种工业污水，污水的状况决定腐蚀作用的大小。根据污水腐蚀环境状况、以及混凝土基面状况选择相应的涂料品种及涂层厚度。对于一些腐蚀环境较恶劣的环境，或混凝土易开裂的环境，可采用涂料＋玻璃布的体系增强防护效果。2）冷却塔冷却塔是热电厂的重要组成之一,属大型钢筋混凝土砼构筑物,主要由现浇钢筋混凝土塔体(包括人字柱、环梁、筒壁)、蓄水池和塔内淋水构件组成。传统的防腐涂料采用环氧沥青、氯化橡胶、氯璜化聚乙烯等单一涂层体系，如国华宁海电厂的冷却塔混凝土表面防腐就采用了环氧封闭清漆+环氧沥青的防腐配套。现在应用的高性能涂层体系主要为：环氧封闭漆＋环氧云铁中间漆＋氯化橡胶面漆（或聚氨酯面漆），对于不见阳光的部位也可采用环氧封闭漆＋环氧耐磨漆。而对海水冷却塔等腐蚀环境较恶劣的部位可采用环氧玻璃鳞片涂料、酚醛改性环氧涂料以增强耐介质腐蚀性能和涂层的屏蔽效果。3）脱硫烟道脱硫烟道涂料有三种典型的方案：底涂层＋乙烯基玻璃鳞片涂料2×1mm＋面涂；底涂层＋乙烯基玻璃鳞片涂料2×1mm+FRP层＋面涂；底涂层＋乙烯基玻璃鳞片涂料2×1mm＋（耐磨胶泥＋玻璃布）1～2层＋面涂。粘贴玻璃布（FRP层）对于提高涂层体系的热冲击能力，提高整体防护性能效果显著。特别是对已经使用过的脱硫烟道，混凝土结构局部受