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(cè)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(cè)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(huì)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(hù)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(jìn)行涂層修復(fù)。文中以某碼頭延壽涂裝為例，對(duì)海工混凝土延壽涂裝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，重點(diǎn)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(jì)、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(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，海工混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)沿海得到廣泛應(yīng)用。然而，由于嚴(yán)酷的海洋環(huán)境，處于其中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)受到鹽滲透、中性化及凍融破壞等因素作用，嚴(yán)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(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕，從而延長(zhǎng)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(huì)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(dá)到或超過設(shè)計(jì)使用壽命，已經(jīng)陸續(xù)進(jìn)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(duì)防腐涂層延壽涂裝技術(shù)進(jìn)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(diǎn)和主要施工工藝。

1 工程概況

某碼頭的簡(jiǎn)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(jì)厚度為300 μm，設(shè)計(jì)保護(hù)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(jì)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(duì)原有混凝土涂層進(jìn)行處理，以保障并延續(xù)混凝土涂層的保護(hù)效果。

在延壽涂裝前，對(duì)碼頭兩個(gè)泊位的混凝土涂層進(jìn)行了抽測(cè)。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(gè)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(jì)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(jì)要求值（1.5 MPa）。由檢測(cè)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(cè)與技術(shù)評(píng)估規(guī)范》[1]對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)涂層劣化評(píng)估分級(jí)及處理要求的規(guī)定，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面修補(bǔ)。然而，由于涂層的附著力仍滿足設(shè)計(jì)要求，基于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的綜合考慮，全面修補(bǔ)時(shí)可采用如下原則：當(dāng)修補(bǔ)區(qū)域的原涂層附著力不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)去除原涂層后再進(jìn)行涂裝；當(dāng)修補(bǔ)區(qū)域原涂層僅存在局部破損，表面無裂紋、無氣泡、無嚴(yán)重粉化，且附著力仍滿足規(guī)范要求時(shí)，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(biāo)

混凝土結(jié)構(gòu)的防腐涂料主要以高性能、易施工、經(jīng)濟(jì)、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(biāo)，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(dǎo)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(duì)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(jī)涂層在成膜過程中會(huì)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(zhǎng)期的服役條件下隨著涂層自身的老化，這些針孔和間隙會(huì)逐漸增大，造成涂層的抗氯離子滲透性下降，從而導(dǎo)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(shí)，會(huì)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(shí)，會(huì)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(shí)，從而達(dá)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(diǎn)。

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

3 混凝土防腐涂層設(shè)計(jì)和涂裝規(guī)范

在混凝土防腐涂層設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系[5]。我國(guó)在借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，也逐步建立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。目前，海工混凝土防腐涂層設(shè)計(jì)和涂裝常用的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(jiǎn)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(jì)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(xì)介紹了根據(jù)不同腐蝕環(huán)境、不同防腐區(qū)域，設(shè)計(jì)涂層體系的原則，并針對(duì)不同的腐蝕環(huán)境、防腐部位和保護(hù)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(yàn)收、管理和維修、安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)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(hù)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(duì)表濕混凝土基體有良好的潤(rùn)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(jìn)行復(fù)用涂層配套體系的小區(qū)試驗(yàn)?；谏鲜龅男迯?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(yàn)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(diǎn)；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(xué)腐蝕性能。涂料對(duì)表面處理要求低，且可在100%潮濕表面施工，無露點(diǎn)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(jī)材料雜合，并采用納米材料增強(qiáng)性能而成，對(duì)水、各類離子、鹽霧及二氧化碳?xì)怏w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(hù)。并且具有厚涂、濕固化性能和優(yōu)異的韌性，無溶劑，對(duì)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(diǎn)；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(xué)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(duì)3種涂層配套體系進(jìn)行試驗(yàn)性工程應(yīng)用，然后再?gòu)耐繉釉诒砀蓞^(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(jì)性、施工性等方面綜合評(píng)價(jià)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(diǎn)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(huì)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(shí)應(yīng)考慮在表濕狀態(tài)下施工。針對(duì)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(gè)主要步驟；PolyArmor厚質(zhì)環(huán)氧涂料包括表面處理、涂裝2個(gè)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(gè)主要步驟。針對(duì)原涂層厚度不滿足設(shè)計(jì)要求，但涂層保存相對(duì)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(gè)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(fēng)等方式使表面快速干燥，以加快工期進(jìn)度。另外，當(dāng)靠近水面區(qū)域作業(yè)時(shí)，可調(diào)整涂料配比，以縮短固化時(shí)間，保證涂層在浸水時(shí)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(dāng)混凝土表面覆有涂層時(shí)，應(yīng)按照規(guī)范要求對(duì)涂層附著力進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，當(dāng)涂層與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度小于1 MPa時(shí)，應(yīng)去除表面的原有涂層直至露出混凝土基體后，再進(jìn)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(dāng)涂層與混凝土間的黏結(jié)強(qiáng)度大于1 MPa時(shí)，可保留原涂層，然后用淡水沖洗干凈后進(jìn)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(jī)械打毛或者使用適當(dāng)?shù)娜軇┦蛊溥M(jìn)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(qiáng)度。根據(jù)碼頭混凝土涂層的前期檢測(cè)可知，盡管原涂層的平均厚度已達(dá)不到設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)于局部底漆已失效的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)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(dòng)或電動(dòng)工具處理結(jié)構(gòu)表面鼓包、突起物等，使其平滑。當(dāng)存在孔隙、裂紋、凹坑等缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)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(shí)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(duì)底漆的濕膜厚度進(jìn)行控制，以滿足設(shè)計(jì)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(jìn)行中間漆的涂裝工序。涂料涂覆時(shí)，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(jìn)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(jì)要求對(duì)每道中間漆的濕膜厚度進(jìn)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(dāng)在原涂層表面涂覆面漆時(shí)，應(yīng)當(dāng)先對(duì)原涂層進(jìn)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(jìn)行面漆涂裝。當(dāng)與底漆、中間漆配套使用時(shí)，同樣應(yīng)先清除污染物，然后再進(jìn)行涂裝。與多道中間漆類似，面漆多道涂覆時(shí)，也要先清除表面污染物后，再進(jìn)行下道涂層的施工。涂裝過程中，同樣應(yīng)該嚴(yán)格控制每道面漆的濕膜厚度以滿足設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)原涂層進(jìn)行檢測(cè)評(píng)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(hù)性能、相容性能和施工性能等。涂裝施工時(shí)，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(xì)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。

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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(cè)與防護(hù)工作。E-mail：sky_ct@tom.com