仿清水混凝土漆在水利工程中的運(yùn)用與探討

董合費(fèi)，賴小華，林嘉瑭，王思施

（1.溫州市甌江引水發(fā)展有限公司，浙江 溫州，325000；2.溫州龍港市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 龍港，325000；3.浙江華東建設(shè)工程有限公司，浙江 杭州，310030）

0 引言

水利渡槽由于長時間暴露在自然環(huán)境中，其表面混凝土在無涂裝的情況下為多孔結(jié)構(gòu)，自然環(huán)境中的酸性物質(zhì)通過雨水滲入到混凝土內(nèi)部，與本身堿性的混凝土發(fā)生中和反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土碳化，進(jìn)而容易出現(xiàn)裂縫、混凝土缺失等情況，見圖1。

圖1 自然狀態(tài)下雨水侵蝕混凝土Fig.1 Rain erosion in natural concrete

本研究基于保護(hù)水工建筑物的角度，通過在混凝土表面涂裝一種能夠切斷外界物質(zhì)與混凝土之間關(guān)聯(lián)的仿清水混凝土漆，達(dá)到保護(hù)混凝土表面、延長渡槽建筑物使用壽命的目的。

1 仿清水混凝土漆及試驗(yàn)分析

1.1 仿清水混凝土漆

仿清水混凝土漆作為一種保護(hù)性涂料，具有耐酸堿性、耐候性與抗老化性，區(qū)別于其他防腐材料，其具備優(yōu)良的憎水性與自潔性，耐擦易洗[1]。

該涂料漆膜精致，涂裝完成后的外表面與混凝土本身的顏色接近，保持了原有混凝土自然的效果。除此之外，該涂料還具有防霉、防潮、抗藻的特點(diǎn)，不僅能起到保護(hù)混凝土的作用，還能保留混凝土本色之美，降低后期混凝土的養(yǎng)護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)保護(hù)涂裝效果[2]。仿清水混凝土漆保護(hù)原理見圖2。

圖2 仿清水混凝土漆保護(hù)原理Fig.2 Protection principle of fair-faced concrete paint

1.2 試驗(yàn)分析

本次試驗(yàn)使用的仿清水混凝土漆的主要成分為硅烷與硅氧烷，該涂料可以有效降低混凝土的吸水性，使混凝土表面與外界空氣隔絕，起到防腐的作用。表1為該涂料的相關(guān)特性。

表1 仿清水混凝土漆特性Table 1 Characteristics of fair-faced concrete paint

考慮到現(xiàn)場實(shí)際情況，在實(shí)驗(yàn)室中對與現(xiàn)場工況一致的鋼筋混凝土試件（C40 混凝土，抗壓強(qiáng)度51.6 MPa，仿清水混凝土漆涂敷量2 000～2 300 g/m2）進(jìn)行防腐試驗(yàn)以確定材料性能。

試驗(yàn)人員將試塊浸泡在5%NaCl 溶液中，并對鋼筋通10 V 直流電以模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在露天環(huán)境下受腐蝕的情況。圖3（b）從左到右依次是滿涂仿清水混凝土漆、60%涂敷、30%涂敷和未經(jīng)涂敷四種情況。試驗(yàn)進(jìn)行到第二周時，未經(jīng)涂敷保護(hù)的混凝土周圍出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的銹蝕，最終該鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因鋼筋膨脹而爆裂；30%涂敷的混凝土周圍有一定的侵蝕，主要出現(xiàn)在鋼筋附近；60%涂敷的鋼筋混凝土表面未出現(xiàn)明顯的銹蝕，最終只有輕微的受損；滿涂仿清水混凝土漆的混凝土結(jié)構(gòu)完好無損，平均6 mm 的Nacl 溶液滲透深度下保證了鋼筋沒有發(fā)生銹蝕。對比之下，說明該仿清水混凝土漆涂料能有效保護(hù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

圖3 腐蝕環(huán)境下的混凝土試塊Fig.3 Concrete test blocks in corrosive environment

試驗(yàn)人員還依據(jù)GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行了凍融循環(huán)試驗(yàn)。分別對凍融循環(huán)后的試塊質(zhì)量變化和相對動彈模量損失情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見圖4。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，經(jīng)過200 次凍融循環(huán)后，經(jīng)過BA 工法憎水處理的試塊動彈模量損失率為3.9%、質(zhì)量損失率為14.2%；而未經(jīng)過處理的試塊動彈模量損失率為19.8%、質(zhì)量損失率為42.9%。試驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)用該仿清水混凝土漆處理后的混凝土結(jié)構(gòu)壽命得到了有效延長。

圖4 凍融循環(huán)試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)Fig.4 Freeze-thaw cycle test data

2 BA工法

BA工法是一種針對仿清水混凝土漆的全周期施工方法，主要包含四個步驟：基面清理→底漆涂裝→面漆涂裝→保護(hù)涂裝。

2.1 基面清理

使用電動滾動刷將附著在基面上的雜物、土砂、油分和灰塵等除去。當(dāng)混凝土上殘留有脫膜劑時，使用乙酸異物酯溶劑將其洗凈。若存在銹跡，則用含草酸的清洗劑洗凈。清理過程中應(yīng)確?；娓稍锪己?，使其含水率在10%以下，pH則控制在10以下。

2.2 底漆涂裝

用基底調(diào)整材料搭配配套調(diào)和液進(jìn)行渡槽混凝土面批嵌操作，然后涂裝仿清水混凝土專用底漆，可以防止混凝土變色（如黃化、泛堿），提升混凝土的防水性能。

2.3 面漆涂裝

涂裝前用電動攪拌機(jī)對涂料進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，用無泡滾筒搭配BA 材料進(jìn)行涂裝，使涂裝部位的表面呈現(xiàn)接近混凝土顏色的半透明狀態(tài)。若要呈現(xiàn)接近混凝土表面顏色的真實(shí)效果，則需將專用的調(diào)色材料在現(xiàn)場按一定比例與BA材料混合至與混凝土顏色基本一致，并進(jìn)行涂裝。

2.4 保護(hù)涂裝

完成上述步驟后，對混凝土表面進(jìn)行漆面保護(hù)涂裝，使基面從下而上依次形成微導(dǎo)電層、憎水層及致密層，以保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)，有效阻止酸雨帶來不可修復(fù)的破壞，進(jìn)而保護(hù)渡槽外觀。

3 工程案例

某水利工程主要分為三部分，分別是泵站工程、電力接入系統(tǒng)（配有35 kV 輸變電專用線24.3 km）和輸水建筑物。輸水建筑物總長21.394 km，其渠道建筑物長12.11 km、渠系建筑物長9.28 km，相關(guān)建筑物有明渠、水閘、渡槽、隧洞、暗渠、倒虹吸、公路橋及其他小型建筑物。

該水利工程渡槽在長期使用過程中受雨水浸潤、二氧化碳侵蝕等各種自然因素的影響，混凝土表面會經(jīng)常出現(xiàn)開裂、破損、剝落、混凝土碳化、滲漏等情況。針對上述情況，運(yùn)用BA 工法將底漆先涂裝在渡槽混凝土的外表面，隨后搭配無泡滾筒采用BA 材料進(jìn)行涂裝，使涂裝部位的表面呈現(xiàn)接近混凝土顏色的半透明狀態(tài)，使渡槽外部混凝土得到一定程度的保護(hù)，最后采用調(diào)色材料進(jìn)行調(diào)色，完成施工工作。施工過程中，表面涂裝的仿清水混凝土漆未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，施工效果較好。借助于材料優(yōu)勢，優(yōu)化了傳統(tǒng)的施工工序，降低了施工難度。施工三個月后，對渡槽外立面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其表面得到了妥善的處置，原有的開裂、破損、剝落、混凝土碳化、滲漏等情況也沒有再發(fā)生。圖5為仿清水混凝土漆修復(fù)后全景。

圖5 仿清水混凝土漆涂裝后全景Fig.5 Panorama after painted with fair-faced concrete paint

該工程使用仿清水混凝土漆對渡槽外立面進(jìn)行了涂裝處理，該材料的運(yùn)用如同給渡槽披上了一層保護(hù)薄膜，有效阻隔了建筑物與外界的聯(lián)系，起到了較好的保護(hù)作用[3]。日常運(yùn)行情況下，水工渡槽難免受到不同程度的侵蝕，通過傳統(tǒng)修復(fù)工作，外立面混凝土往往無法恢復(fù)到原先的情況，而仿清水混凝土漆則很好地解決了這個問題。通過一定的調(diào)和比例對仿清水混凝土漆進(jìn)行調(diào)色，使其與未處理部位的混凝土盡可能保持顏色一致，進(jìn)而最大程度保留原始的美觀性與一致性，大大減少二次施工帶來的高額費(fèi)用，使渡槽在全生命周期中得到妥善保護(hù)。

4 結(jié)語

（1）從防腐蝕和凍融循環(huán)試驗(yàn)的結(jié)果看，涂裝仿清水混凝土漆的試塊在鋼筋銹蝕程度、動彈模量損失、質(zhì)量損失方面小于未涂裝的試塊，說明仿清水混凝土漆起到了較好的防腐作用。

（2）使用BA 工法進(jìn)行防水混凝土漆施工的主要特點(diǎn)可概括為“多次涂裝、針對性調(diào)色”。該工法使基面處理后的混凝土自下而上形成微導(dǎo)電層、憎水層及致密層，從而達(dá)到防腐目的，最終的調(diào)色工作使處理基面呈現(xiàn)接近混凝土表面顏色的真實(shí)效果。

（3）某水利工程渡槽由于在日常環(huán)境中風(fēng)吹日曬，已出現(xiàn)不同程度的損傷。施工過程中，按比例調(diào)和硅烷和硅氧烷混合物，并將其涂裝在經(jīng)過處理的建筑物表面進(jìn)行防腐處理。施工后三個月，日常檢查時發(fā)現(xiàn)原有的開裂、破損、碳化情況得到妥善修復(fù)，說明該材料達(dá)到了保護(hù)混凝土面、延長渡槽建筑物使用壽命的目的?！?/p>