陳韜，馬悅，劉凱，馬化雄

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司，天津300222）

海工混凝土延壽涂裝技術(shù)

陳韜，馬悅，劉凱，馬化雄

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司，天津300222）

由于海工混凝土涂層自身耐久性的限制，在使用一定年限后，往往會出現(xiàn)不同程度的失效或不同類型的缺陷。為確保和延續(xù)混凝土涂層的保護效果，需要結(jié)合涂層的狀況和海工混凝土結(jié)構(gòu)的服役需求進行涂層修復(fù)。文中以某碼頭延壽涂裝為例，對海工混凝土延壽涂裝技術(shù)進行了詳細闡述，重點介紹了海工混凝土涂料發(fā)展現(xiàn)狀、混凝土防腐涂層設(shè)計、修復(fù)用涂料選擇以及涂裝工藝等內(nèi)容。

混凝土；涂層；修復(fù)；涂裝技術(shù)；延壽

0 引言

隨著海洋經(jīng)濟和交通運輸事業(yè)的飛速發(fā)展，海工混凝土結(jié)構(gòu)在我國沿海得到廣泛應(yīng)用。然而，由于嚴酷的海洋環(huán)境，處于其中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會受到鹽滲透、中性化及凍融破壞等因素作用，嚴重影響其耐久性和安全性?；炷镣繉涌捎行ё韪酐}分、空氣、水等物質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕，從而延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，在海工混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。但是，涂層也有其自身的耐久性，在使用一定年限后，往往會出現(xiàn)不同程度的失效或不同類型的缺陷。尤其是，2000年前后投入使用的混凝土涂層，目前基本已服役15 a以上，大多已達到或超過設(shè)計使用壽命，已經(jīng)陸續(xù)進入維修期?？梢灶A(yù)見，未來數(shù)年將迎來混凝土涂層維修的高峰，因此有必要對防腐涂層延壽涂裝技術(shù)進行探討和研究，以便保障混凝土延壽涂裝的效果和質(zhì)量。本文以某碼頭混凝土延壽涂裝為例，探討海工混凝土涂層延壽涂裝的技術(shù)要點和主要施工工藝。

1 工程概況

某碼頭的簡支梁和板結(jié)構(gòu)采用環(huán)氧煤瀝青涂料作為表面防腐涂層，設(shè)計厚度為300 μm，設(shè)計保護年限為10 a?；炷镣繉佑?001年竣工投入使用，至今服役近16 a，已超過了涂層的設(shè)計使用壽命。碼頭管理部門決定通過混凝土涂層延壽涂裝技術(shù)對原有混凝土涂層進行處理，以保障并延續(xù)混凝土涂層的保護效果。

在延壽涂裝前，對碼頭兩個泊位的混凝土涂層進行了抽測。結(jié)果表明：1）部分梁、板表面的防腐涂層開始龜裂或出現(xiàn)面漆不均勻脫落現(xiàn)象，個別梁表面的涂層面漆存在大面積脫落的現(xiàn)象；2）抽檢涂層厚度平均值為212 μm，低于設(shè)計厚度值的75%；3）抽檢涂層的平均附著力為2.4 MPa，仍滿足設(shè)計要求值（1.5 MPa）。由檢測結(jié)果可知，涂層存在局部破損、面漆脫落及厚度不足等問題。

根據(jù)行業(yè)規(guī)范JTJ 302—2006《港口水工建筑物檢測與技術(shù)評估規(guī)范》[1]對混凝土結(jié)構(gòu)涂層劣化評估分級及處理要求的規(guī)定，應(yīng)對其進行全面修補。然而，由于涂層的附著力仍滿足設(shè)計要求，基于經(jīng)濟、技術(shù)等方面的綜合考慮，全面修補時可采用如下原則：當修補區(qū)域的原涂層附著力不滿足設(shè)計要求時，應(yīng)當去除原涂層后再進行涂裝；當修補區(qū)域原涂層僅存在局部破損，表面無裂紋、無氣泡、無嚴重粉化，且附著力仍滿足規(guī)范要求時，則可選擇予以保留。

2 海工混凝土涂料發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 主要性能指標

混凝土結(jié)構(gòu)的防腐涂料主要以高性能、易施工、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保（即“5E”）[2]為發(fā)展方向。就海工混凝土結(jié)構(gòu)涂料而言，目前主要關(guān)注裂縫追隨性、透氣性、環(huán)保性、抗氯離子滲透性、易涂裝性等方面的性能指標，具體介紹如下。

裂縫追隨性：裂縫是混凝土材料不可避免的，涂料良好的裂縫追隨性有助于抑制混凝土開裂所導致的鋼筋加速腐蝕，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

透氣性：混凝土基體中的水蒸氣需要透過涂層散發(fā)出來，避免涂膜鼓泡、脫落和混凝土凍融破壞；但透氣性太大易使外界的腐蝕性介質(zhì)滲入。

環(huán)保性：隨著對涂料環(huán)保性要求的增高，傳統(tǒng)的溶劑型混凝土防腐涂料將逐漸被高固體份和無溶劑的防腐涂料所取代。

抗氯離子滲透性：有機涂層在成膜過程中會因溶劑的揮發(fā)而產(chǎn)生大量針孔及高分子鏈的微間隙，在長期的服役條件下隨著涂層自身的老化，這些針孔和間隙會逐漸增大，造成涂層的抗氯離子滲透性下降，從而導致混凝土涂層的開裂和起泡。

易涂裝性：海工混凝土涂料應(yīng)具有濕固化性能；快速固化性能；厚涂性能。

2.2 常用海工混凝土涂料種類

海工混凝土用的防腐涂料可分為成膜型涂料、滲透型涂料及復(fù)合型涂料幾類。成膜型涂料涂刷于結(jié)構(gòu)表面時，會在表面聚合形成一層防水涂膜的涂料。而滲透性涂料涂刷于結(jié)構(gòu)表面時，會滲透到基層內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，使得混凝土或水泥砂漿更為密實，從而達到防水的目的。目前，滲透型涂料和復(fù)合型涂料的應(yīng)用還處于起步階段，現(xiàn)在海工混凝土結(jié)構(gòu)防腐中應(yīng)用最為廣泛的涂料主要是成膜型涂料。常用成膜型混凝土涂料主要有環(huán)氧類涂料、聚氨酯類涂料、聚脲彈性體類涂料、丙烯酸類涂料、氟樹脂類涂料等。表1為常用成模型涂料的主要特點。

表1 常用成模型涂料的主要特點Table 1Main features of common model coating

3 混凝土防腐涂層設(shè)計和涂裝規(guī)范

在混凝土防腐涂層設(shè)計方面，歐美和日本已形成了較完整的混凝土涂料篩選程序，并建立了相應(yīng)的標準規(guī)范體系[5]。我國在借鑒國外標準規(guī)范的基礎(chǔ)上，也逐步建立了相應(yīng)的標準規(guī)范體系。目前，海工混凝土防腐涂層設(shè)計和涂裝常用的標準規(guī)范有現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范JTJ 275—2000《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》[6]、JTG/T B07-01—2006《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》[7]和JT/T 695—2007《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件》[8]等。

《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》[6]對海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層的性能要求及涂層體系提出了比較具體的要求。該規(guī)范規(guī)定涂層涂裝范圍劃分為表濕區(qū)和表干區(qū)。涂層性能應(yīng)滿足：底層涂料應(yīng)具有良好的滲透能力，表層涂料應(yīng)具有耐老化性能，表濕區(qū)防腐涂料應(yīng)具有濕固化、耐磨損、耐沖擊和耐老化等性能，涂層與混凝土表面的黏結(jié)力不得小于1.5 MPa。該規(guī)范還規(guī)定了混凝土表面涂層施工和管理的具體內(nèi)容，并簡要說明了涂層管理和維修的相關(guān)規(guī)定。

《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》[7]將使用環(huán)境按普通環(huán)境和濕熱環(huán)境分類，防腐年限按8~10 a和15~20 a分類，規(guī)定了不同使用環(huán)境和使用年限下的涂層性能要求，但該規(guī)范并沒有給出推薦的涂層配套系統(tǒng)。

《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件》[8]系統(tǒng)地介紹了混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面防腐涂層的設(shè)計原則和施工質(zhì)量控制，其它類似條件下的鋼筋混凝土表面涂層防腐工程也可參考執(zhí)行。該規(guī)范詳細介紹了根據(jù)不同腐蝕環(huán)境、不同防腐區(qū)域，設(shè)計涂層體系的原則，并針對不同的腐蝕環(huán)境、防腐部位和保護年限，給出了推薦的涂層配套體系和干膜厚度。此外，該規(guī)范還規(guī)定了驗收、管理和維修、安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護等內(nèi)容。

4 修復(fù)用涂層配套體系

修復(fù)用混凝土涂料的選取應(yīng)滿足如下原則：1）具有良好的防護性能：裂縫追隨性、抗?jié)B性、耐老化性能及附著力等；2）具有良好的相容性：修復(fù)用涂料與混凝土原涂層具有較好的相容性；3）具有良好的施工性能：對表濕混凝土基體有良好的潤濕性、滲透性和附著力，有較快的固化速度、較好的濕固化性能，并且具有一定的厚涂性能等。

在大面積混凝土涂層修復(fù)前，在混凝土構(gòu)件的表干區(qū)和表濕區(qū)選擇有代表性的區(qū)域進行復(fù)用涂層配套體系的小區(qū)試驗。基于上述的修復(fù)用混凝土涂料的選取原則，并考慮碼頭混凝土構(gòu)件原有涂料的性能以及碼頭下部的施工條件和環(huán)境，經(jīng)調(diào)研和論證，最終選擇3種環(huán)氧類重防腐涂料作為試驗性修復(fù)工程用的涂料，具體的涂層配套體系見表2。

OMELON重防腐涂料：BE014無溶劑環(huán)氧耐潮濕涂料與新舊混凝土或有涂層的混凝土能緊緊滲透黏附，具有濕固化、干燥快、環(huán)保無毒的特點；ES301無溶劑環(huán)氧耐潮濕涂料能與基底上的濕氣起反應(yīng)，與基層涂層具有優(yōu)異的黏附力，具有優(yōu)異的抗水、氣滲透性能和抗化學腐蝕性能。涂料對表面處理要求低，且可在100%潮濕表面施工，無露點限制，采用低溫固化劑還可在-5℃的條件下施工，單道成膜厚，施工性能優(yōu)良。

PolyArmor厚質(zhì)環(huán)氧涂料：厚質(zhì)功能性高分子材料，由高性能環(huán)氧基樹脂作為基體，與高阻隔性無機材料雜合，并采用納米材料增強性能而成，對水、各類離子、鹽霧及二氧化碳氣體等介質(zhì)有極好的阻隔封閉性能，適用于高腐蝕環(huán)境下的混凝土的腐蝕防護。并且具有厚涂、濕固化性能和優(yōu)異的韌性，無溶劑，對環(huán)境友好。

HF系列重防腐涂料：HF6801濕固化環(huán)氧封閉底漆具有黏度低、滲透性好、封閉性佳、附著力高、潮濕基面固化等特點；HF6811濕固化環(huán)氧厚漿漆可增加面層與封閉層的附著力，具有優(yōu)異的抗?jié)B透屏蔽性能和濕固化性能；HF6821丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆具有優(yōu)異的耐候性及保光保色性，良好的耐化學品性能以及較好的耐磨性。

涂層配套體系的選擇過程如下：首先對3種涂層配套體系進行試驗性工程應(yīng)用，然后再從涂層在表干區(qū)、表濕區(qū)的性能，與混凝土以及原涂層底漆和面漆的結(jié)合性、經(jīng)濟性、施工性等方面綜合評價涂層配套體系，最后優(yōu)選出1種涂層配套體系作為大面積修復(fù)用涂料。

5 延壽涂裝施工工藝

根據(jù)碼頭的結(jié)構(gòu)特點和所處環(huán)境特征，混凝土涂層修復(fù)的區(qū)域主要位于碼頭面下部?；炷帘砻鏍顟B(tài)會受到海水潮汐的浸泡作用，使表面處于潮濕狀態(tài)。因此，混凝土涂裝施工時應(yīng)考慮在表濕狀態(tài)下施工。針對原涂層的破損區(qū)域，OMELON重防腐涂料的涂裝包括表面處理、底漆涂裝、面漆涂裝3個主要步驟；PolyArmor厚質(zhì)環(huán)氧涂料包括表面處理、涂裝2個主要步驟；HF系列重防腐涂料包括表面處理、底漆涂裝、中間漆涂裝、面漆涂裝4個主要步驟。針對原涂層厚度不滿足設(shè)計要求，但涂層保存相對完好的區(qū)域，在表面處理后直接涂覆2道面漆。

在涂裝過程中，每個步驟均需用清水將表面海水、鹽分等沖洗干凈，并可采取擦拭、吹風等方式使表面快速干燥，以加快工期進度。另外，當靠近水面區(qū)域作業(yè)時，可調(diào)整涂料配比，以縮短固化時間，保證涂層在浸水時具有足夠的固化程度，從而使性能滿足使用要求。

5.1 表面處理

當混凝土表面覆有涂層時，應(yīng)按照規(guī)范要求對涂層附著力進行檢測評估，當涂層與混凝土的黏結(jié)強度小于1 MPa時，應(yīng)去除表面的原有涂層直至露出混凝土基體后，再進行表面涂裝。失效涂層的清除過程如下：利用汽油噴燈火焰灼燒后鏟除，再用淡水沖洗干凈。當涂層與混凝土間的黏結(jié)強度大于1 MPa時，可保留原涂層，然后用淡水沖洗干凈后進行覆蓋式涂裝[6-8]。需要注意的是，在涂裝前應(yīng)將原涂層表面機械打毛或者使用適當?shù)娜軇┦蛊溥M行軟化/活化處理，以便提高原涂層與新涂覆涂層之間的黏結(jié)強度。根據(jù)碼頭混凝土涂層的前期檢測可知，盡管原涂層的平均厚度已達不到設(shè)計要求，但目前原涂層僅在局部出現(xiàn)了面漆脫落現(xiàn)象，且原涂層附著力仍滿足設(shè)計要求。因此，基于環(huán)保、成本、資源節(jié)約等方面的考慮，選擇保留原涂層；對于局部底漆已失效的區(qū)域，應(yīng)當進行嚴格的表面處理，并涂覆完整的涂層配套體系。

表面處理的具體過程包括：使用手動或電動工具處理結(jié)構(gòu)表面鼓包、突起物等，使其平滑。當存在孔隙、裂紋、凹坑等缺陷時，應(yīng)進行修復(fù)，使結(jié)構(gòu)表面平整、不起砂、無起殼、無裂紋、無蜂窩麻面等，并保持表面干凈[9]。除去混凝土表面或原涂層上附著的海生物、粉塵、油脂等污染物或其他異物，使混凝土基體能夠滿足涂層涂覆的要求。

5.2 底漆涂裝

在本工程中，底漆主要用于局部失效涂層的修復(fù)，涉及底漆施工的有OMELON重防腐涂料和HF系列重防腐涂料。涂層的涂覆方式可選擇刷涂、輥涂或噴涂，涂覆時要均勻，不應(yīng)留下明顯的痕跡，防止流掛和滴沾，且不得出現(xiàn)漏涂或涂刷不均勻等現(xiàn)象。涂裝過程中，還需要對底漆的濕膜厚度進行控制，以滿足設(shè)計和涂料使用要求。

5.3 中間漆涂裝

在本工程中，中間漆主要與底漆配套使用，涉及中間漆施工的有OMELON重防腐涂料和HF系列重防腐涂料。中間漆的涂覆方式仍可選擇刷涂、輥涂或噴涂。中間漆涂覆前，待底漆表干后，用清水將表面的海水、鹽分等污染物清洗干凈，再進行中間漆的涂裝工序。涂料涂覆時，不得出現(xiàn)褶皺、流掛、漏涂、涂層不均勻等現(xiàn)象。后道中間漆的涂裝應(yīng)在前道中間漆表干后方能進行，涂刷后道中間漆前，同樣需要用清水將前道中間漆表面的海水及鹽分清洗干凈。涂裝過程中，還需要按照設(shè)計要求對每道中間漆的濕膜厚度進行控制。

5.4 面漆涂裝

在本工程中，3種涂層配套體系均涉及面漆施工，具體而言分為2種情況。第1種是在原涂層表面涂覆面漆；第2種是與底漆、中間漆配套使用。2種情況下，面漆的涂覆方式同樣可選擇刷涂、輥涂或噴涂。當在原涂層表面涂覆面漆時，應(yīng)當先對原涂層進行打毛或活化處理，并用清水清除表面的海水、鹽分等污染物后，再進行面漆涂裝。當與底漆、中間漆配套使用時，同樣應(yīng)先清除污染物，然后再進行涂裝。與多道中間漆類似，面漆多道涂覆時，也要先清除表面污染物后，再進行下道涂層的施工。涂裝過程中，同樣應(yīng)該嚴格控制每道面漆的濕膜厚度以滿足設(shè)計和使用要求。

6 結(jié)語

海工混凝土延壽涂裝應(yīng)在原涂層初始技術(shù)數(shù)據(jù)搜集的基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)的標準規(guī)范對原涂層進行檢測評估，然后通過分析明確其所處狀態(tài)，并據(jù)此提出相應(yīng)的處理方案。所選用的修復(fù)用涂料應(yīng)具有良好的防護性能、相容性能和施工性能等。涂裝施工時，應(yīng)充分考慮海工混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征，并詳細分析涂裝的施工條件，然后采取有效措施確保涂裝施工的效率和質(zhì)量。

[1]JTJ 302—2006，港口水工建筑物檢測與技術(shù)評估規(guī)范[S]. JTJ 302—2006,Technical specification for detection and assessment of harbor and marine structures[S].

[2]張連軍，藍席建，袁泉利，等.混凝土結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].寧波化工，2009（3）：1-6. ZHANG Lian-jun,LAN Xi-jian,YUAN Quan-li,et al.Anticorrosive coating technology and development trend of concrete structure[J].Ningbo Chemical Industry,2009(3):1-6.

[3]康莉萍，孫叢濤，牛荻濤.海洋環(huán)境混凝土防腐涂料研究及發(fā)展趨勢[J].混凝土，2013（4）：52-55，60. KANG Li-ping,SUN Cong-tao,NIU Di-tao.Research and trend of development of anti-corrosion coating for concrete used in marine environment[J].Concrete,2013(4):52-55,60.

[4]楊振波，師華，黃玖梅.現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].上海涂料，2012，50（7）：35-41. YANG Zhen-bo,SHI Hua,HUANG Jiu-mei.Current status and development trend of modern bridge anti-corrosive coating technology[J].Shanghai Coatings,2012,50(7):35-41.

[5]田惠文，李偉華，宗成中，等.海洋環(huán)境鋼筋混凝土腐蝕機理和防腐涂料研究進展[J].涂料工業(yè)，2008（8）：62-67. TIAN Hui-wen,LI Wei-hua,ZONG Cheng-zhong,et al.Corrosion mechanism and research progress of anti-corrosion coatings for reinforced concrete used inmarine environment[J].Paint&Coatings Industry,2008(8):62-67.

[6]JTJ 275—2000，海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范[S]. JTJ 275—2000,Corrosion prevention technical specifications for concrete structures of marine harbor engineering[S].

[7]JTG/T B07-01—2006，公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范[S]. JTG/T B07-01—2006,Specification for deterioration prevention of highway concrete structures[S].

[8]JT/T 695—2007，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件[S]. JT/T 695—2007,Specificationof anti-corrosivecoatingforconcrete bridge structure[S].

[9]田云生，晁兵，謝謙，等.大型混凝土工程表面涂裝質(zhì)量的檢測控制[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2010（11）：52-54. TIAN Yun-sheng,CHAO Bing,XIE Qian,et al.The construction quality detection control of painting in large-scale steel reinforced concrete[J].Modern Paint&Finishing,2010(11):52-54.

Lifetime extension and painting technology in marine concrete

CHEN Tao,MA-Yue,LIU Kai,MA Hua-xiong
（CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin Port Engineering Quality Testing Center,Tianjin 300222,China）

Due to the durability of marine concrete coating,there will be different degrees of failure or different types of defects after a certain number of years.So it is necessary to repair the structures according to the damage degree of the coating and the service requirements of the marine structures in order to ensure and extend the protective effect of concrete coating. Taking a wharf lifetime extension and painting project as an example,we introduced the lifetime extension and painting technology of marine concrete in detail,and emphatically introduced the development of concrete coating,design specification of concrete anti-corrosion coating,selection basis of repair coating and prolong life painting process in marine environment.

concrete;coating;repair;painting technology;lifetime extension

U657.4；TU761.13

A

2095-7874（2017）07-0027-04

10.7640/zggwjs201707006

2017-04-07

陳韜（1982—），男，天津市人，工程師，主要從事港口腐蝕檢測與防護工作。E-mail：sky_ct@tom.com