AP1000核電廠輔助廠房混凝土房間涂層施工技術(shù)研究

李重陽 冀建龍 張榮儉 張 健(國核工程有限公司，上海 200223）

?

AP1000核電廠輔助廠房混凝土房間涂層施工技術(shù)研究

李重陽 冀建龍 張榮儉 張 健
(國核工程有限公司，上海 200223）

摘 要：本文簡要介紹了AP1000核電廠核島輔助廠房混凝土房間開頂法油漆施工特點(diǎn)，深入研究了開頂法施工方式下DRF涂層出現(xiàn)的諸如發(fā)霉鼓泡、變色、縮孔、破損及污染等質(zhì)量缺陷并進(jìn)行了原因分析，同時，針對這些質(zhì)量缺陷提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，如對涂層方案的優(yōu)化、對施工過程進(jìn)行控制及加強(qiáng)成品保護(hù)措施，取得了良好的實(shí)踐反饋。

關(guān)鍵詞：AP1000 開頂法施工 混凝土房間 涂層缺陷 改進(jìn)措施

0 概述

AP1000作為三代核電技術(shù)的典型代表，以先進(jìn)的“非能動安全系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)理念備受世界矚目，2009年相繼開工的三門和海陽核電項(xiàng)目是AP1000核電技術(shù)的首次全面應(yīng)用，也是世界核電發(fā)展史上的一個新的里程碑。作為核島重要組成部分的輔助廠房，其中有大量設(shè)備模塊的安裝工作與建筑結(jié)構(gòu)的施工交叉進(jìn)行，并且需要在樓板封閉前完成，這也是AP1000“開頂法施工、模塊化建造”的新特點(diǎn)[1]。在這種模塊化施工總體部署下，對房間內(nèi)與模塊安裝部位相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的油漆施工提出了更高的要求。其與傳統(tǒng)的室內(nèi)施工在邏輯順序及施工組織上有很大區(qū)別，“開頂法施工”要求模塊安裝后不便進(jìn)行操作部位的施工項(xiàng)目必須在設(shè)備吊裝前完成，作為輔助廠房模塊安裝緊前工作的混凝土油漆施工工序，是在房間封頂及設(shè)備吊裝前完成。故此，漆膜極易受到天氣和交叉作業(yè)影響，給防護(hù)工作帶來極大困難，甚至制約整體工程進(jìn)展。

1 房間涂層設(shè)計(jì)體系及其相關(guān)要求

1.1 涂層設(shè)計(jì)體系

輔助廠房房間絕大多數(shù)混凝土墻體涂裝材料選用宣偉公司產(chǎn)品，其中，墻裙以上部位連同混凝土天花板下表面為水性涂料DRF（Spray Applied Dry-Fall），墻裙高度范圍內(nèi)為油性環(huán)氧涂料SPHSE （Self-Priming High Solids Epoxy），地面為油性環(huán)氧涂料SLE（Self-Leveling Epoxy）。

“DRF”是一種水性丙烯酸涂料快干型內(nèi)墻涂料，僅適用于室內(nèi)環(huán)境，施工最低溫度為13℃以上，涂層附著力只有約400psi；SPHSE為溶劑型環(huán)氧涂料，可用于多種腐蝕環(huán)境，低溫0℃以上即可施工，具有優(yōu)異的耐鹽霧、耐輻射、防潮防污、耐老化性能，涂層附著力可達(dá)1000psi以上；SLE為環(huán)氧自流平油漆，漆膜致密性好，附著力強(qiáng)，具有優(yōu)良的耐磨、耐污、耐沖擊和耐化學(xué)腐蝕性能。

1.2 涂裝環(huán)境

空氣溫度：油漆施工環(huán)境溫度要求在5℃以上，低于5℃將會使油漆固化時間延長很多。一般而言，從第一年12月至次年3月為冬季施工時間，因而需要采取加溫措施才能進(jìn)行油漆施工，并且施工后2～3天的養(yǎng)護(hù)期內(nèi)仍然需要滿足施工溫度條件限制，這也就制約了油漆施工的正常進(jìn)行。

空氣濕度：油漆施工時要求空氣相對濕度不得大于85%，核電項(xiàng)目多地處海濱，屬海洋性氣候，尤其是室外多變的濕度條件將會對油漆的連續(xù)施工帶來很大的負(fù)面影響。

基材表面溫度：涂裝前混凝土基體表面溫度要求大于露點(diǎn)溫度3℃以上，這也是油漆施工的前提條件之一，其目的是為防止因基層表面結(jié)露造成涂層附著力變差而出現(xiàn)涂層缺陷[2,3]。

1.3 表面處理

受混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝和操作水平限制，施工過程中混凝土成型后出現(xiàn)開裂、起砂、蜂窩、麻面、錯臺等諸多缺陷，其表面平整度也不能滿足油漆施工要求，如在進(jìn)行外觀質(zhì)量驗(yàn)收時，對混凝土結(jié)構(gòu)使用2m靠尺檢查，允許其平整度偏差為8～10mm，而在油漆涂裝前對基層平整度使用2m靠尺檢查時，允許平整度偏差僅為2±1mm。相比之下后者對外觀質(zhì)量的要求比前者要嚴(yán)格得多。因此，油漆涂裝前需要對基層進(jìn)行整體打磨修補(bǔ)[4,7]。

修補(bǔ)時采用環(huán)氧樹脂、固化劑及石英粉配制成的“環(huán)氧膩?zhàn)印睂γ嬲w刮涂，膩?zhàn)痈稍锖蟠蚰ィ缓笤傩扪a(bǔ)再打磨，并用吸塵器對基層進(jìn)行徹底清理，不允許留有任何油污、灰塵等不牢附著物，直至基層外觀質(zhì)量滿足涂裝要求為止。油漆涂裝后需要經(jīng)過一定時間的交聯(lián)反應(yīng)才能固化，一旦涂裝前清理不徹底或固化期內(nèi)受到外界污染，將會產(chǎn)生夾渣、縮孔等諸多缺陷，影響漆膜外觀和功能[8]。

1.4 涂裝工藝

輔助廠房房間涂層施工采用噴涂、刮涂、輥涂及小面積刷涂修補(bǔ)相結(jié)合的方式進(jìn)行施工。根據(jù)不同區(qū)域選用的涂裝材料的不同，其施工要求也不盡相同。墻裙以上水性涂料DRF及墻裙部分油性環(huán)氧涂料SPHSE采用噴涂或輥涂方式，采用噴涂時為一次成膜，輥涂時涂刷兩道，最小重涂時間間隔分別為1小時和8小時（環(huán)境溫度25℃，濕度50%），涂層厚度控制在100～200μm,最少固化時間分別為4小時和7天（環(huán)境溫度25℃，濕度50%）；地面油性環(huán)氧自流平涂料SLE采用刮涂方式，一次成膜，涂層厚度控制在500～1000μm，最少固化時間為7天（環(huán)境溫度25℃，濕度50%）[9-10]。

2 混凝土房間涂層開頂法施工存在的問題及其改進(jìn)措施

2.1 涂層質(zhì)量缺陷及其原因分析

在“開頂法”施工條件下，模塊化安裝過程中，受作業(yè)空間限制和交叉作業(yè)影響，經(jīng)常會出現(xiàn)損毀和拆除防護(hù)設(shè)施而未及時恢復(fù)的情況，致使墻面油漆得不到有效保護(hù)，期間的雨雪天氣也會對墻面油漆造成污染，加之在施工作業(yè)過程中一些質(zhì)量控制因素的不利影響，現(xiàn)場房間涂層在施工后不可避免地出現(xiàn)的多種質(zhì)量缺陷。

2.1.1 涂層鼓泡、發(fā)霉

由于墻裙以上部位設(shè)計(jì)選擇的“DRF”屬于水性內(nèi)墻涂料，由于其自身成膜物質(zhì)及成膜機(jī)理原因，其漆膜致密性較差。在“開頂法”施工條件下，其施工現(xiàn)場可以看作是一個完全開放的環(huán)境，因而可以看作外墻施工，雖然油漆在施工和養(yǎng)護(hù)過程能夠做到較好的防護(hù)，但施工后的雨雪天氣會對墻面油漆造成污染，雨水能夠通過表面的微孔滲透到漆膜和基層之間形成涂層“鼓泡”，進(jìn)而出現(xiàn)漆膜開裂和脫落等缺陷，使涂層失去防護(hù)效果。另外，在房間封頂后，由于部分房間標(biāo)高處于地平面以下，環(huán)境較為潮濕，房間內(nèi)通風(fēng)較差，引起墻面結(jié)露，濕氣通過微孔滲入漆膜，為霉菌的繁殖創(chuàng)造了有利條件，導(dǎo)致漆膜大面積發(fā)霉[11]。其典型失效照片如圖1所示。

圖1 涂層鼓泡、發(fā)霉

2.1.2 涂層變色

現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，房間墻裙以上DRF涂層在施工完畢后出現(xiàn)了小區(qū)域的泛黃現(xiàn)象，導(dǎo)致墻面色差嚴(yán)重。其涂層泛黃典型照片如圖2所示。分析其原因是在油漆施工完畢后，由于現(xiàn)場施工及環(huán)境因素影響，導(dǎo)致多處需要修補(bǔ)，因環(huán)氧膩?zhàn)庸袒瘯r間較長（一般3～7天），修補(bǔ)過程中過厚的環(huán)氧膩?zhàn)訉游磸氐赘稍锛撮_始涂漆，受分子擴(kuò)散及相互滲透的影響，以及房間濕度較高，墻面水分揮發(fā)困難等共同作用，導(dǎo)致墻面表面部分區(qū)域泛黃。

圖2 涂層泛黃

2.1.3 涂層縮孔

在現(xiàn)場施工完畢后，DRF涂層局部區(qū)域出現(xiàn)了點(diǎn)狀縮孔，經(jīng)分析研究，確定了其產(chǎn)生原因。在現(xiàn)場墻裙以上涂層采用噴涂施工，其干膜厚度必須達(dá)到100-200μm，現(xiàn)場施工一次噴涂即可達(dá)到要求厚度，幾乎沒有氣泡產(chǎn)生。但在現(xiàn)場施工期間，由于存在交叉施工等各種因素的影響，墻面往往會受到不同程度的污染甚至破壞，導(dǎo)致不能一次通過質(zhì)量驗(yàn)收，因此，必須對損害的墻面進(jìn)行修補(bǔ)。由于DRF產(chǎn)品是屬于快干型，表面漆膜不夠緊致，噴涂修補(bǔ)時，一種助劑將水分一同帶至漆膜表面后快速蒸發(fā)，在水分和助劑蒸發(fā)后，漆膜表面還來不及很好地進(jìn)行流平，即已迅速干燥，形成小的縮孔，故現(xiàn)場在多次進(jìn)行噴涂修補(bǔ)后墻面縮孔缺陷并未明顯減少。其典型照片如圖3所示。

圖3 涂層縮孔

2.1.4 涂層污染、破壞

由于現(xiàn)場采取模塊化施工方式，輔助廠房在混凝土結(jié)構(gòu)施工的同時有大量模塊需要安裝，受作業(yè)空間限制和交叉作業(yè)的影響，現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)損毀和拆除防護(hù)設(shè)施而未及時恢復(fù)的情況，因此，在設(shè)備管道安裝、焊接、腳手架搭拆及混凝土澆注等施工過程中對漆膜造成了不同程度的污染和破壞。其典型照片如圖4所示。

圖4 涂層污染、破壞

2.2 改進(jìn)措施

針對施工過程中出現(xiàn)的上述涂層質(zhì)量缺陷，提出了以下合理化建議，以避免缺陷再次發(fā)生，改善涂層質(zhì)量。

2.2.1 涂層方案優(yōu)化

涂料選擇應(yīng)從現(xiàn)場地理位置、氣候條件、施工邏輯等全方位多角度考慮，如雨季施工要選擇固化快、涂層結(jié)構(gòu)致密、耐水性好的涂料，冬季要選擇低溫條件下能夠施工的涂料，長時間暴露于外界條件中應(yīng)選用耐候性好的涂料。基于以上因素，通過對施工現(xiàn)場天氣情況、氣候特點(diǎn)以及施工邏輯順序進(jìn)行研究，結(jié)合原設(shè)計(jì)涂裝材料的類型和特點(diǎn)，特別是施工過程中出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析，確定涂裝材料選擇是有效避免涂層缺陷發(fā)生的最關(guān)鍵的因素。原設(shè)計(jì)材料和提出的改進(jìn)材料性能比較如表1所示[10]。

表1 材料性能比較

故現(xiàn)有設(shè)計(jì)中選定DRF水性內(nèi)墻涂料對于影響模塊吊裝部位的油漆施工存在“先天不足”，需進(jìn)行優(yōu)化，即將相關(guān)部位的DRF修改為與墻裙相同的SPHSE溶劑型環(huán)氧涂料。

從長遠(yuǎn)角度考慮，對于核電建設(shè)期內(nèi)長期處于潮濕環(huán)境中的輔助廠房地平面(EL.100’0”)以下兩層所有房間的DRF應(yīng)全部更換為SPHSE環(huán)氧涂料，這樣可大幅度提高涂層的耐久性和防霉去污性能，使涂層質(zhì)量及外觀得到明顯改善。

在2#NI輔助廠房3、4區(qū)墻面油漆施工時，在深入總結(jié)1#NI輔助廠房油漆施工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采取了改進(jìn)后的施工方案，更換油漆施工材料，取得了良好的涂裝效果，至今未出現(xiàn)1#NI中的涂層缺陷，并且防護(hù)強(qiáng)度大大降低，漆膜裝飾和防護(hù)效果更好。針對這一良好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)反饋，設(shè)計(jì)方也將在二期設(shè)計(jì)規(guī)格書中采納并實(shí)施。

2.2.2 施工過程控制

在進(jìn)行開頂法油漆施工時，切實(shí)可行的防護(hù)措施能夠減少天氣及周邊環(huán)境變化對作業(yè)區(qū)域和作業(yè)過程的干擾和影響，可以極大降低安全事故發(fā)生的概率，便于營造適合油漆施工的環(huán)境條件，為整體工程的順利開展創(chuàng)造條件。與此同時，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)說明書進(jìn)行施工，在不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境條件下，不得施工。

2.2.2.1 防護(hù)棚的搭設(shè)

為便于油漆施工，減少外界環(huán)境因素的不利影響，施工前需搭設(shè)防護(hù)棚，以便在防水防塵的同時也能起到減少因高空墜物及物體打擊造成的安全事故和因焊接飛濺物飄落引起火災(zāi)的可能。

搭設(shè)防護(hù)棚時，在房間上方使用Ф48×3.5無縫鋼管搭設(shè)腳手架，架設(shè)鋼架板，鋪設(shè)三防苫布，用鐵絲與鋼管綁扎牢固，鋼管間距約2米，與墻面呈約60度夾角以利于排水；鋼管與墻體節(jié)點(diǎn)處采用塑料薄膜覆蓋（如圖5），使用木枋和水泥釘將塑料薄膜固定到墻體上，塑料薄膜頂部使用防水卷材或自粘膠帶封邊，以便將來自墻體上方的水流順利導(dǎo)出。

圖5 防護(hù)棚搭設(shè)示意圖

嚴(yán)冬及低溫天氣時，可在防護(hù)棚開口處用苫布封閉，內(nèi)部使用加熱風(fēng)機(jī)升溫。

2.2.2.2 防水臺

砌筑防水臺能夠有效防止地面積水倒灌入已涂裝完油漆的房間內(nèi)對涂層造成破壞。如果整個房間地面被設(shè)備占滿，在搭設(shè)防護(hù)棚時，頂棚斜桿要延伸到房間以外，確保能夠?qū)⒂晁繉?dǎo)入其他區(qū)域而不至

Sa2.5級，涂敷過程中需采取防塵等對涂層表面的污染問題，且固化時間較長，施工效率較低。

黏彈體是一種獨(dú)特的聚烯烴類防腐材料，具有長期冷流的特性，可以填充鋼管表面的微小空隙，阻斷氣體、水分、離子及微生物的滲透，達(dá)到完全密封，起到防腐蝕的作用。黏彈體防腐膠帶是一種永不固化的粘彈性聚合物復(fù)合在聚乙烯薄膜上制成的冷纏膠帶，其優(yōu)異的粘結(jié)性、密封性、抗陰極剝離，現(xiàn)場易操作，對鋼管表面要求低，無需噴砂除銹的特點(diǎn)，在管道補(bǔ)口、局部修復(fù)和各種異形設(shè)備上得到逐步認(rèn)可。黏彈體本身的機(jī)械強(qiáng)度較低，為提高防腐層的整體機(jī)械性能，并保護(hù)黏彈體膠帶，在外面需包覆環(huán)氧玻璃鋼或纏繞外保護(hù)帶。黏彈體膠帶＋外防護(hù)層結(jié)構(gòu)，防腐性能穩(wěn)定，長期粘結(jié)密封性能良好，可在以后埋地鋼質(zhì)管道外防腐層大修中推廣試用。

4 結(jié)語

早期埋地油氣管道外防腐層的老化問題越來越突出，新建管道因施工質(zhì)量等原因?qū)е峦夥栏瘜优c管體過早剝離的現(xiàn)象也屢見不鮮。有效去除管道舊防腐層，選擇合適的防腐層大修材料和大修工藝，直接關(guān)系到管道外防腐層大修質(zhì)量的好壞，從而影響后期管道的服役壽命。為了進(jìn)一步提高埋地鋼質(zhì)管道外防腐層大修質(zhì)量，筆者從防腐層失效原因、舊防腐層清除、外防腐層大修材料的選擇等方面進(jìn)行分析，提出可采用黏彈體膠帶＋外防護(hù)層結(jié)構(gòu)進(jìn)一步保障埋地管道外防腐層大修的質(zhì)量，該防腐結(jié)構(gòu)經(jīng)過時間充分檢驗(yàn)，值得進(jìn)一步試驗(yàn)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 許傳新等.在役埋地管線防腐層大修技術(shù)[J].腐蝕與防護(hù)，2006，27（12）:645-647.

[2] 何悟忠.管道防腐層大修問題的探討[J].油氣儲運(yùn)，1999，18 （3）:27-29.

[3] 石油工業(yè)油氣儲運(yùn)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.SY/T 5918-2011，埋地鋼質(zhì)管道外防腐層修復(fù)技術(shù)規(guī)范[S].北京，石油工業(yè)出版社，2011.

[4] 陳洪源等.冷纏膠帶在管道防腐層大修中的適用性[J].油氣儲運(yùn)，2007，26（6）:52-53.

中圖分類號：TL248

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.36.03604

作者簡介：李重陽（1988-），男，碩士，工程師，主要從事核電廠防腐油漆施工管理工作。

A Study on Coating Construction of Auxiliary Building Concrete Rooms in AP1000 Nuclear Power Plant

LI Chong-yang, JI Jian-long, ZHANG Rong-jian, ZHANG Jian
(State Nuclear Power Engineering Company, Shanghai 200233, China)

Abstract：This paper introduces open top coating construction characteristics in the Auxiliary Building concrete rooms of AP1000 nuclear island briefly.It studied the main civil coating defects of DRF such as mold, blistering, discoloration, cratering, damage and contamination, and the causes as well.The paper proposes the corresponding measures in order to prevent those defects by the optimization of coating solution, controlling the construction process, and strengthening the finished product protection which are turned out to be good practices.

Keywords:AP1000; concrete rooms; open top construction ; coating defects; improvement measures