橋梁鋼結(jié)構(gòu)全水性防腐涂料體系的應(yīng)用性能研究評(píng)價(jià)

肖祥定，何 暢，段金弟，曹夢(mèng)玲，李長(zhǎng)春

(1. 武漢材料保護(hù)研究所有限公司，湖北 武漢 430030；2. 四川省公路規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610400)

0 前 言

隨著環(huán)境保護(hù)力度和節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，各國(guó)限制揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放的政策不斷出臺(tái)，迫使涂料生產(chǎn)商對(duì)環(huán)保涂料進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí)。水性涂料以其安全、環(huán)保、VOC含量低、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中取得了一定范圍的應(yīng)用，但在橋梁領(lǐng)域以往多采用油性涂料，全水性體系在橋梁鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用很少見[1-3]，缺乏全水性體系涂層性能的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是主要原因之一。本工作以《G4216線仁壽經(jīng)沐川至屏山新市(含馬邊支線)段高速公路─犍為岷江特大橋工程》項(xiàng)目全水性涂料體系的防腐需求為依托，依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12944-2018“色漆和清漆 防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)”的油性涂料配套體系的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的全水性涂層體系進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，考察針對(duì)該項(xiàng)目橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全水性配套體系的防腐性能是否能滿足技術(shù)指標(biāo)要求[4，5]，為評(píng)估全水性配套涂料體系在該工程項(xiàng)目中的適用性提供了技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)方案

1.1 工程項(xiàng)目水性防腐涂層配套方案

《G4216線仁壽經(jīng)沐川至屏山新市(含馬邊支線)段高速公路─犍為岷江特大橋工程》[該工程服役環(huán)境為C3、C4腐蝕環(huán)境(依據(jù)ISO 12944-2018分類)，設(shè)計(jì)壽命為15～25 a]中橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝設(shè)計(jì)方案如表1所示。

表1 公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂裝體系設(shè)計(jì)方案

1.2 涂層評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法

選取A、B、C 3家涂料廠家提供的不同水性涂料，依據(jù)涂層配套方案，對(duì)3家涂料廠家提供的水性涂料及配套體系進(jìn)行防腐性能評(píng)價(jià)。

1.3 涂料及涂層性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法

不揮發(fā)物含量依據(jù)GB/T 1725-2007 “色漆、清漆和塑料不揮發(fā)物含量的測(cè)定”測(cè)定。不揮發(fā)物中金屬鋅含量依據(jù)HG/T 3668-2009“富鋅底漆”測(cè)定。干燥時(shí)間依據(jù)GB/T 1728-1989“漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法”測(cè)定。細(xì)度依據(jù)GB/T 6753.1-2007“色漆、清漆和印刷油墨研磨細(xì)度的測(cè)定”測(cè)定。耐沖擊性依據(jù)GB/T 1732-1993“漆膜耐沖擊測(cè)定法”測(cè)定。彎曲性能依據(jù)GB/T 6742-2007“漆膜彎曲試驗(yàn)”測(cè)定。耐磨性依據(jù)GB/T 1768-2006“色漆和清漆耐磨性的測(cè)定”測(cè)定。鉛筆硬度依據(jù)GB/T 6739-2006“色漆和清漆鉛筆法測(cè)定漆膜硬度”測(cè)定。揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量依據(jù)GB/T 18582-2008“室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量”測(cè)定。凍融穩(wěn)定性依據(jù)GB/T 9268-2008“乳膠漆耐凍融性的測(cè)定”測(cè)定。附著力依據(jù)GB/T 5210-2006“色漆和清漆拉開法測(cè)附著力試驗(yàn)”測(cè)定。耐鹽霧性能依據(jù)GB/T 1771-2007“色漆和清漆耐中性鹽霧性能測(cè)定”測(cè)定。耐水性依據(jù)GB/T 1733-1993“漆膜耐水性測(cè)定法”測(cè)定。耐鹽水性、耐酸性、耐堿性依據(jù)GB/T 9274-1988“色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測(cè)定”測(cè)定。人工加速老化依據(jù)GB/T1865-2009“色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露”測(cè)定。循環(huán)老化試驗(yàn)依據(jù)ISO12944.6-2018“色漆和清漆 防腐涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護(hù) 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法”測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)選定的3家涂料廠家提供的水性涂料進(jìn)行單一涂層和配套體系的性能測(cè)試，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果是否滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”及《G4216仁沐高速犍為跨岷江特大橋》項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求。

2.1 水性無機(jī)富鋅底漆性能測(cè)試

涂料廠家A、B、C(以下簡(jiǎn)稱A、B、C)提供的水性無機(jī)富鋅底漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 水性無機(jī)富鋅底漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果

從表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，A、B、C提供的水性底漆的耐鹽霧性能差異不大，經(jīng)2 400 h鹽霧試驗(yàn)，劃痕處腐蝕擴(kuò)散在2 mm左右，C底漆稍差。

A、B、C提供的水性無機(jī)富鋅底漆所檢驗(yàn)的項(xiàng)目均滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”及“G4216仁沐高速犍為跨岷江特大橋”項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

2.2 水性環(huán)氧封閉漆性能測(cè)試

A、B、C提供的水性環(huán)氧封閉漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3可以看出A、B、C提供的水性環(huán)氧封閉漆的性能差別不大，C提供的水性環(huán)氧封閉漆的VOC含量低于A和B提供的。A、B、C提供的水性環(huán)氧封閉漆所檢驗(yàn)的項(xiàng)目均滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”及“G4216仁沐高速犍為跨岷江特大橋”項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

表3 水性環(huán)氧封閉漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果

2.3 水性環(huán)氧中間漆性能測(cè)試

A、B、C提供的水性環(huán)氧中間漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，A、B、C提供的水性環(huán)氧中間漆的性能差別不大，不揮發(fā)物含量在64%～68%之間，低于JT/T 722-2008中的技術(shù)要求； A提供的水性環(huán)氧中間漆的VOC含量低于C和B提供的。A、B、C提供的水性環(huán)氧中間漆所測(cè)試的項(xiàng)目除“不揮發(fā)物含量”外，其它的檢驗(yàn)結(jié)果均滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”及《G4216仁沐高速犍為跨岷江特大橋》項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

2.4 水性聚氨酯面漆性能測(cè)試

A、B、C提供的水性聚氨酯面漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，A、B、C提供的水性聚氨酯面漆的性能差別不大， A、B、C提供的水性聚氨酯面

表4 水性環(huán)氧中間漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果

漆所測(cè)試的項(xiàng)目檢驗(yàn)結(jié)果均滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”及《G4216仁沐高速犍為跨岷江特大橋》項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

表5 水性聚氨酯面漆的性能檢驗(yàn)結(jié)果

2.5 配套體系涂層性能測(cè)試

配套體系涂層耐鹽霧性能測(cè)試結(jié)果如表6所示。配套體系涂層的耐人工加速老化性能測(cè)試結(jié)果如表7所示。配套體系涂層的耐液體介質(zhì)性能測(cè)試結(jié)果如表8所示。配套體系涂層的耐循環(huán)老化性能測(cè)試結(jié)果如表9所示。

表6 配套體系涂層的耐鹽霧性能測(cè)試結(jié)果

表7 配套體系涂層的耐人工加速老化性能測(cè)試結(jié)果

表8 配套體系涂層的耐液體介質(zhì)性能測(cè)試結(jié)果

表9 配套體系涂層的耐循環(huán)老化性能測(cè)試結(jié)果

從表6、7、8、9可以得出如下觀點(diǎn)：

(1)A和B提供的配套涂層體系的性能滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”中對(duì)配套體系在C3、C4環(huán)境條件下防腐壽命為15～25 a的指標(biāo)技術(shù)要求，且滿足《G4216線仁壽經(jīng)沐川至屏山新市(含馬邊支線)段高速公路─犍為岷江特大橋工程》設(shè)計(jì)要求。

(2)A和B提供的配套涂層體系的性能滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”中對(duì)配套體系在C5 - Ⅰ、C5 - M環(huán)境條件下防腐壽命為10～15 a的性能指標(biāo)技術(shù)要求。

(3)B提供的配套涂層體系的耐循環(huán)老化性能滿足ISO 12944.6-2018“色漆和清漆 防腐涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護(hù) 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法”中對(duì)配套體系在腐蝕級(jí)別C4環(huán)境條件下試驗(yàn)?zāi)Ｊ?的相關(guān)技術(shù)要求；滿足ISO 12944.9-2018“色漆和清漆 防腐涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護(hù) 海上建筑及相關(guān)結(jié)構(gòu)用防護(hù)涂料體系和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法”中對(duì)配套體系在腐蝕環(huán)境級(jí)別為CX(離岸)條件下的相關(guān)技術(shù)要求。

(4)C提供的配套涂層體系的性能不滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”中對(duì)配套體系在C4環(huán)境條件下的耐人工加速老化性能指標(biāo)的技術(shù)要求；A提供的配套涂層體系的耐循環(huán)老化性能及老化后涂層附著性能不滿足ISO 12944.6-2018“色漆和清漆 防腐涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護(hù) 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法”中對(duì)配套體系在腐蝕級(jí)別C4環(huán)境條件下試驗(yàn)?zāi)Ｊ?的相關(guān)技術(shù)要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)目前水性工業(yè)涂料的防腐性能在技術(shù)上能滿足JT/T 722-2008“公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件”中C4環(huán)境條件下各項(xiàng)目性能指標(biāo)技術(shù)要求，部分水性涂料還可以滿足C5 - Ⅰ、C5 - M腐蝕級(jí)別條件下對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂層的性能要求；性能較優(yōu)的水性涂料還可以滿足CX(離岸)腐蝕環(huán)境級(jí)別條件下對(duì)海上建筑及相關(guān)結(jié)構(gòu)用防護(hù)涂料體系的性能要求。

(2)市場(chǎng)上水性工業(yè)漆產(chǎn)品性能良莠不齊?！叭滞苛?，七分施工”，推進(jìn)水性涂料在橋梁防腐中的應(yīng)用，需要涂料供應(yīng)商和鋼結(jié)構(gòu)廠家協(xié)同提高水性涂料涂裝的適應(yīng)性和涂裝工藝水平。