針對適合混凝土外用的各防腐涂料特點，結合具體的工程應用，通過耐熱鹽水試驗、浸烘試驗、碳化試驗、現場老化試驗和握裹力測試等方法對各種涂料的性能進行評價。結果表明：FH-1環氧呋喃封閉底漆和氯化橡膠面漆配套使用可以作為揚子石化儲運廠鋼筋混凝土管道支架的外用防腐涂料，性價比最好，修補時對于已生銹的裸露鋼筋表面涂刷銹轉化劑或環氧富鋅底漆與氯化橡膠面漆涂層體系，既可以提高鋼筋與混凝土的握裹力，又可以保護鋼筋不被腐蝕。
關鍵詞：鋼筋混凝土;管道支架;防腐涂料;修補
0.引言
揚子石化儲運廠混凝土管道支架約4000根，暴露于化工大氣環境條件下，至今已有近20年。由于受當時設計、施工和其他因素的影響，以及在長期使用過程中材料老化、且缺乏有效的維護等原因，出現了不同程度的鋼筋銹蝕，混凝土開裂、破損和粉化，混凝土立柱和橫梁變形等現象，而這些現象會導致結構性能劣化、耐久性能降低、承載力下降，嚴重影響結構物功能的正常發揮，甚至危及結構物的安全，若重建則費用又巨大，因此對這些混凝土管道支架進行修補保護勢在必行。在產生耐久性損傷與破壞的眾多原因中，鋼筋銹蝕引起的結構過早破壞是混凝土結構最為突出的一大災害，而引起鋼筋銹蝕的主要原因是有害物質的侵入破壞了混凝土中鋼筋的鈍化膜，從而發生電化學腐蝕[1-2]。對已建混凝土結構的修補保護措施有很多種方法，如：局部修補、陰極保護、電化學脫鹽、電化學再堿化、滲透遷移性阻銹劑和混凝土外涂層等[3-4]，這些措施往往配合使用，關于前5種方法的實施和討論將在以后的文章中詳細闡述，這里重點考察涂料保護的研究，因為涂料保護層能有效切斷二氧化碳、有害離子或其他侵蝕介質達到鋼筋表面的路徑，從而避免鋼筋被腐蝕，所以這里主要針對適合混凝土外用的防腐涂料，結合具體的工程應用，通過耐熱鹽水試驗、浸烘試驗[5]、碳化試驗、現場老化試驗和握裹力測試等方法對各種涂料的性能進行評價，同時篩選出比較適合于揚子石化儲運廠混凝土管道支架使用的防腐涂料。
1.實驗
1.1涂料的選擇
結合各防腐涂料的性能和實際應用特點以及鋼筋混凝土構筑物所處的環境，選擇FH-1環氧呋喃封閉底漆(南京水利科學研究院提供)作為底漆;FH-3聚氨酯面漆(南京水利科學研究院提供)、氯化橡膠面漆、高氯化聚乙烯面漆、醇酸面漆和丙烯酸面漆(均由江陰麗邦涂料有限公司提供)作為面漆。
1.2被涂基材混凝土試樣及其表面涂層的制備
根據GBJ82—1985《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》，制作混凝土試樣。試樣制作時，先調配砂漿，32.5R硅酸鹽水泥∶普通砂∶自來水=1∶2.21∶0.5(質量比)，攪拌均勻后放入模具中振動密實。在標準條件下成型及養護，脫模時間24h，養護時間28d。將養護好的混凝土試樣表面處理完畢后，采用漆膜涂敷器，涂2道底漆和2道面漆，制成干膜厚度為50μm左右的涂層，進行耐熱鹽水試驗、浸烘試驗和碳化試驗。
1.3試驗方法
1.3.1耐熱鹽水性試驗
根據GB/T10834—1989《船舶漆耐鹽水性的測定》，鹽水和熱鹽水浸泡法進行實驗，將NaCl用蒸餾水配制成3%的鹽水溶液，將溶液倒入燒杯中，并放置在恒溫水浴中，將溫度穩定在(40±2)℃，將涂有各種涂料的混凝土試樣浸沒在熱鹽水中，試驗周期為21d，考察每周期后各涂層的光澤變化情況。
1.3.2浸烘試驗
將涂有各種涂料的混凝土試樣置于3.5%的NaCl溶液中常溫浸泡18h，然后在60℃的條件下烘6h，循環50次。根據JTJ230—1989《海港工程鋼結構防腐技術規定》進行評定等級。
1.3.3碳化試驗
將涂有各種涂料的混凝土試樣置于10%NaOH、20%H2SO4、10%HCl的溶液中，以7d為1個周期，測定試樣在各種溶液中碳化深度：在7d、14d和21d的時候，取出一部分試樣，將其沖斷，立即在其斷面滴加酚酞指示劑，當斷面出現紅色的時候立即用游標卡尺測量斷面頂端到出現紅色部分的距離，此距離就是其碳化深度。
1.3.4混凝土與鋼筋握裹力試驗
根據DL/T5150—2001《水工混凝土試驗規程》，測試混凝土對鋼筋的握裹力。
1.4現場老化試驗
選擇揚子石化混凝土管道支架腐蝕環境比較嚴重且具有代表性的芳烴南路036和037-2兩根混凝土支架進行試驗，將原有混凝土支架用砂漿找平后，先涂2道FH-1環氧呋喃封閉底漆，待干燥后分別涂上待考察的各個面漆，涂層完全干燥后分別測各面漆的光澤，然后每隔一段時間測一次各面漆的光澤，以考察各涂層的老化情況。
1.5光澤的測定
采用德國BYK-Gardner公司提供的4430型光澤儀，在60°角下進行測量，隨著時間的推移，涂層光澤不斷損失，損失量占最初光澤的百分比即為失光率。
2.結果與討論
2.1各涂層體系的耐熱鹽水性試驗
各涂層體系耐熱鹽水性試驗結果見表1。
表1 各涂層體系用熱鹽水浸泡之后的表面失光率
表1表明，環氧呋喃封閉底漆和氯化橡膠面漆配套使用耐熱鹽水綜合性能較好，雖然丙烯酸面漆失光相對其他面漆小些，但漆膜發生了變色和起泡現象，聚氨酯雖未變色、起泡或脫落，但失光較嚴重。
2.2各涂層體系的浸烘試驗
各涂層體系的浸烘試驗結果見表2。
表2浸烘試驗等級評定
由表2知，環氧呋喃封閉底漆和高氯化聚乙烯面漆及醇酸面漆配套使用時，在3.5%的NaCl溶液中常溫浸泡18h，然后在60℃的條件下烘6h，循環50次后表面出現了微泡和小泡，而其他面漆基本無變化。
2.3各涂層體系的碳化試驗
各涂層體系的碳化試驗結果見表3。
表3表明，在NaOH溶液中，涂有丙烯酸面漆、高氯化聚乙烯面漆和醇酸面漆的混凝土試樣碳化深度為0.00mm，說明NaOH溶液滲入有涂層保護的混凝土試樣，涂層體系不耐堿;而在酸溶液中，混凝土試樣的碳化深度>10.00mm，則說明涂層體系不耐酸。聚氨酯面漆耐酸堿效果明顯優于其他面漆，氯化橡膠面漆耐堿和鹽酸相對較好，耐硫酸則較差。
2.4涂有不同涂層體系的鋼筋與混凝土的握裹力
涂有不同涂層體系的鋼筋與混凝土的握裹力測試結果見表4。
表3在不同腐蝕介質中不同涂層體系保護下的混凝土試樣的碳化深度
表4涂有不同涂層的鋼筋與混凝土的握裹強度
對于鋼筋混凝土管道支架上已經損壞裸露出來的鋼筋，在修補時需要進行處理。由表4可知，在鋼筋表面涂布涂層后，銹轉化劑的握裹力最大，其次為環氧富鋅底漆與氯化橡膠面漆涂層配套體系，且它們的鋼筋握裹強度均大于空白鋼筋的握裹強度，這是因為銹轉化劑為酸性物質，能與銹發生化學反應且與鋼筋基體能很好地結合，銹轉化反應完畢后表面粗糙度明顯增加，進而增加了鋼筋表面與混凝土的接觸面積，從而提高了握裹力;而由涂層的耐酸堿實驗可知(見表3)，氯化橡膠面漆耐堿性比其他面漆都好，所以其與混凝土的握裹力明顯高于其他面漆，此外其他面漆表面較光滑也是降低握裹力的主要因素之一。該實驗結果為混凝土內鋼筋的腐蝕與防護提供了有力的依據。
2.5各涂層體系在揚子石化芳烴南路的現場老化實驗
圖1為揚子石化儲運廠鋼筋混凝土管道支架上不同涂層的光澤-時間曲線。由圖1可以看出，在相同底漆不同面漆的涂層體系下丙烯酸面漆、醇酸面漆、氯化橡膠面漆的表面光澤隨現場老化時間的延長變化較小，說明其耐老化性能較好，其余的涂層體系則下降相對較為嚴重。同時還可看出，剛涂刷各種面漆時，涂層體系中以環氧、聚氨酯和高氯化聚乙烯為面漆的涂層體系表面光澤度較高，但經過一段時間后，面漆涂層體系表面光澤度明顯下降，說明其耐老化性能相對較差。
圖1揚子石化儲運廠鋼筋混凝土管道支架上不同涂層的光澤(60°)-時間曲線
3.結語
FH-1環氧呋喃封閉底漆和氯化橡膠面漆配套使用可以作為揚子石化儲運廠鋼筋混凝土管道支架的外用防腐涂料，且性價比較好，修補時對于已生銹的鋼筋表面涂刷銹轉化劑或環氧富鋅底漆與氯化橡膠面漆涂層體系，既可以提高鋼筋與混凝土的握裹力，又可以保護鋼筋不被腐蝕，但是作為有機保護涂層，涂料的外部保護是有限的，混凝土里的鋼筋有時仍然會被腐蝕，所以必須選擇多種防護措施如電化學方法、遷移性阻銹劑等。 |
