某泵站工程混凝土抗碳化環(huán)氧涂層應(yīng)用

洪濤 劉凱賢 徐駿

摘 要：針對(duì)某水利工程某建泵站混凝土抗碳化性能不達(dá)設(shè)計(jì)要求，采用了表面涂層處理的抗碳化措施，在水利工程越來越重視耐久性要求及普遍采用商品混凝土的當(dāng)今，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：水利工程 耐久性 混凝土抗碳化 環(huán)氧涂層

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到順利實(shí)施，此外社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也促進(jìn)了各工程建筑行業(yè)的勃興，這些行業(yè)的一個(gè)共同點(diǎn)就是都需要大量使用混凝土。研究數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已經(jīng)成為世界上混凝土使用量最大的國(guó)家，與此同時(shí)，我國(guó)的混凝土產(chǎn)量也位居世界第一，年產(chǎn)量達(dá)到世界總產(chǎn)量的一半。

混凝土具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括穩(wěn)定性、牢固性良好、易于制作等，特別商品混凝土具有環(huán)保、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，是其得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)，但是需要注意的是，混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性方面往往存在較大不足，很多混凝土結(jié)構(gòu)因?yàn)槟晟钤戮贸霈F(xiàn)腐蝕、軟化，進(jìn)而影響到建筑的整體性能，對(duì)整體工程的施工效果產(chǎn)生負(fù)面作用。研究數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)代建筑中由于鋼筋銹蝕引起的各類問題占據(jù)工程建筑總損失的一半左右，而引發(fā)鋼筋銹蝕的一個(gè)關(guān)鍵因素就是混凝土的碳化，這一事實(shí)說充分明混凝土碳化對(duì)建筑整體性能具有巨大影響。

碳化是普通硅酸鹽水泥混凝土不可避免的一種自然現(xiàn)象，混凝土碳化受到多個(gè)因素影響，包括空氣成分、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、混凝土自身質(zhì)量等，其中混凝土自身特性就是一個(gè)關(guān)鍵因素，混凝土標(biāo)號(hào)越低、質(zhì)量越低劣、齡期越長(zhǎng)，越容易發(fā)生碳化。此外，空氣中含有的二氧化碳也是導(dǎo)致混凝土碳化的一個(gè)重要因素，據(jù)世界氣象組織在《2011年溫室氣體公報(bào)》中指出，2011年大氣中的二氧化碳含量已達(dá)到0.039%（體積分?jǐn)?shù)，余同），2016年將突破0.04%，隨著大氣中二氧化碳含量的上升，這進(jìn)一步加劇了混凝土的碳化風(fēng)險(xiǎn)。為了保證混凝土結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到相應(yīng)的抗碳化效果，是當(dāng)前相關(guān)人員研究的一個(gè)主要課題，這是保證建筑質(zhì)量、提高建筑使用壽命必須關(guān)注的一個(gè)方面。

對(duì)混凝土表面敷設(shè)有機(jī)成膜涂層是最為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單且有效的方法之一。在混凝土表面涂刷有機(jī)成膜涂層不僅可以起到美化和裝飾的效果，而且通過在混凝表面形成一個(gè)完整的覆蓋層，很大程度上封閉了混凝土與外部侵蝕性介質(zhì)的聯(lián)系，從而對(duì)混凝土起到一個(gè)保護(hù)作用。

對(duì)一種丙烯酸涂層和兩種滲透結(jié)晶涂層混凝土的碳化試驗(yàn)研究結(jié)果表明：敷設(shè)有機(jī)成膜涂層可有效提高混凝土的抗碳化能力，且同一涂層對(duì)不同標(biāo)號(hào)混凝土的碳化改善效果不同。對(duì)涂刷聚氯乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂和丙烯酸涂層混凝土的加速碳化試驗(yàn)表明，雖然同為有機(jī)成膜涂層，但不同類別的涂層其二氧化碳擴(kuò)散系數(shù)差別很大。有機(jī)成膜涂層的抗碳化效果優(yōu)于滲透型涂層，且與滲透型涂層相比，增加成膜型涂層的涂刷遍數(shù)對(duì)混凝土抗碳化更為有利。涂層的封閉性越強(qiáng)其阻隔二氧化碳的滲透能力越強(qiáng)，因此抗碳化效果也越好有機(jī)成膜涂層的有效性不僅取決于涂層材料，還與其使用方法和混凝土基層的含水條件有關(guān)。

以上均是關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)抗碳化的研究成果，結(jié)果表明混凝土抗碳化受到多個(gè)因素影響，包括具體的涂層的材料、涂層的類別、涂刷遍數(shù)、涂層的封閉性等。

1.工程簡(jiǎn)介

新孟河延伸拓浚工程工程位于江蘇常州市及鎮(zhèn)江市境內(nèi)，是《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》中確定的提高水環(huán)境容量的重要引排通道工程，其水系調(diào)整及影響處理工程（運(yùn)北丹陽片）中有主要建筑物4座，即永紅河泵站（中型）和立新、衛(wèi)新、紅衛(wèi)三座小型泵站。4座泵站主體混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別均為三類，設(shè)計(jì)使用年限為50年?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度值C25，設(shè)計(jì)抗碳化性能等級(jí)T-Ⅲ。本工程混凝土采用商品混凝土，根據(jù)檢測(cè)資料，自然條件下1～4個(gè)月時(shí)間，部分結(jié)構(gòu)碳化深度部分達(dá)3～4mm，根據(jù)推算，現(xiàn)狀混凝土耐久性不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需采取附加抗碳化措施。

2.抗碳化措施設(shè)計(jì)

水利行業(yè)目前尚無專門的混凝土防腐抗碳化設(shè)計(jì)規(guī)范，參考交通行業(yè)相關(guān)規(guī)范，抗碳化措施主要有：表面涂層或表面硅烷浸漬。

表面涂層有：水泥基覆層、聚合物改性水泥砂漿層、混凝土表面涂層油漆、防水、樹脂等。本工程采用環(huán)氧涂層處理。

2.1環(huán)氧涂層設(shè)計(jì)

處理范圍為：本工程所有混凝土構(gòu)件外露表面（長(zhǎng)期淹沒于水下的底板除外）。

混凝土環(huán)氧涂料及厚度設(shè)計(jì)如表1。

油漆應(yīng)采用同一廠家配套組漆。

2.2環(huán)氧涂層性能要求

混凝土表面防腐涂層執(zhí)行交通行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，涂層與混凝土表面的粘結(jié)力不得小于1.5MPa，涂層性能要求見表2。

涂層系統(tǒng)選用的配套涂料之間應(yīng)具有相容性，涂裝工藝、質(zhì)量控制、檢查、驗(yàn)收及維護(hù)應(yīng)符合交通行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.環(huán)氧涂層施工

（1）在實(shí)施混凝土涂層前，為了保證其最終效果，避免混凝土表明雜質(zhì)混入涂層影響到其效果，需要對(duì)混凝土表明進(jìn)行科學(xué)處理。具體內(nèi)容包括出去雜物、填平其中的凹陷，具體方法就是利用與混凝土相同品質(zhì)的水泥砂漿來填補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)表明存在的各種缺陷，促使其形成一個(gè)光滑平整的平面；針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)表面上附著的碎屑、凸起和其他雜物，可以使用鏟刀將其清除；對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)表面的油污等難以清除的物質(zhì)，可以使用對(duì)應(yīng)的溶劑進(jìn)行清洗，清洗完成后需要使用干凈水進(jìn)行沖洗，保證混凝土結(jié)構(gòu)表面清潔。在實(shí)施涂裝前，混凝土結(jié)構(gòu)表面需要達(dá)到平整、干凈、無凸起和凹陷、無油污的效果。

（2）涂裝工藝應(yīng)符合下列規(guī)定：①為了達(dá)到最佳抗碳化效果，需要保證材料的統(tǒng)一性，基于此，在涂裝過程中避免使用其他材料或者使用替代產(chǎn)品；②為了保證使用的材料達(dá)到相應(yīng)要求，需要對(duì)使用的涂料進(jìn)行全面檢測(cè)，并保存每一種使用涂料的相關(guān)樣品；科學(xué)測(cè)定具體涂裝部位的相對(duì)密度、固體含量和濕膜與干膜厚度的關(guān)系；③涂裝方法宜采用高壓無氣噴涂；④為了避免涂裝效果不佳引起整體性涂裝失敗，需要先在施工現(xiàn)場(chǎng)選取10平方米左右的試驗(yàn)區(qū)，按照相關(guān)措施對(duì)其進(jìn)行處理后實(shí)施涂裝，并對(duì)涂裝效果進(jìn)行檢測(cè)，具體內(nèi)容包括單位面積混凝土結(jié)構(gòu)所需涂料量，涂膜厚度；當(dāng)涂層經(jīng)過七天時(shí)間以后，需要進(jìn)一步檢測(cè)涂層的相關(guān)指標(biāo)，具體包括其厚度等，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)部隨機(jī)找出三個(gè)點(diǎn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出涂層的黏結(jié)強(qiáng)度等具體數(shù)據(jù)。⑤涂裝應(yīng)在無雨的天氣進(jìn)行。

（3）其它要求按交通行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4.結(jié)語

水利行業(yè)目前尚無專門的混凝土防腐抗碳化設(shè)計(jì)規(guī)范，因此參考交通行業(yè)相關(guān)規(guī)范。綜合考慮本工程的實(shí)際情況和使用需要，采取環(huán)氧涂層。在實(shí)施過程中，為了達(dá)到最佳抗碳化效果，需要保證材料的統(tǒng)一性，基于此，在涂裝過程中避免使用其他材料或者使用替代產(chǎn)品；為了保證使用的材料達(dá)到相應(yīng)要求，需要對(duì)使用的涂料進(jìn)行全面檢測(cè)，并保存每一種使用涂料的相關(guān)樣品；科學(xué)測(cè)定具體涂裝部位的相對(duì)密度、固體含量和濕膜與干膜厚度的關(guān)系；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)涂層按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定其平均干膜厚度及涂層的黏結(jié)強(qiáng)度。

目前，抗碳化環(huán)氧涂層已施工完畢，涂層性能滿足設(shè)計(jì)要求，效果良好。

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