某泵站工程混凝土抗碳化環氧涂層應用

洪濤 劉凱賢 徐駿

摘 要：針對某水利工程某建泵站混凝土抗碳化性能不達設計要求，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今，具有一定的現實意義。

關鍵詞：水利工程 耐久性 混凝土抗碳化 環氧涂層

隨著我國社會經濟的迅猛發展，各種基礎設施建設得到順利實施，此外社會經濟的發展也促進了各工程建筑行業的勃興，這些行業的一個共同點就是都需要大量使用混凝土。研究數據顯示，我國已經成為世界上混凝土使用量最大的國家，與此同時，我國的混凝土產量也位居世界第一，年產量達到世界總產量的一半。

混凝土具有很多優點，包括穩定性、牢固性良好、易于制作等，特別商品混凝土具有環保、方便快捷的優點，是其得到廣泛應用的基礎，但是需要注意的是，混凝土結構在耐久性方面往往存在較大不足，很多混凝土結構因為年深月久出現腐蝕、軟化，進而影響到建筑的整體性能，對整體工程的施工效果產生負面作用。研究數據顯示，現代建筑中由于鋼筋銹蝕引起的各類問題占據工程建筑總損失的一半左右，而引發鋼筋銹蝕的一個關鍵因素就是混凝土的碳化，這一事實說充分明混凝土碳化對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象，混凝土碳化受到多個因素影響，包括空氣成分、當地氣候條件、混凝土自身質量等，其中混凝土自身特性就是一個關鍵因素，混凝土標號越低、質量越低劣、齡期越長，越容易發生碳化。此外，空氣中含有的二氧化碳也是導致混凝土碳化的一個重要因素，據世界氣象組織在《2011年溫室氣體公報》中指出，2011年大氣中的二氧化碳含量已達到0.039%（體積分數，余同），2016年將突破0.04%，隨著大氣中二氧化碳含量的上升，這進一步加劇了混凝土的碳化風險。為了保證混凝土結構能夠達到相應的抗碳化效果，是當前相關人員研究的一個主要課題，這是保證建筑質量、提高建筑使用壽命必須關注的一個方面。

對混凝土表面敷設有機成膜涂層是最為經濟、簡單且有效的方法之一。在混凝土表面涂刷有機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的聯系，從而對混凝土起到一個保護作用。

對一種丙烯酸涂層和兩種滲透結晶涂層混凝土的碳化試驗研究結果表明：敷設有機成膜涂層可有效提高混凝土的抗碳化能力，且同一涂層對不同標號混凝土的碳化改善效果不同。對涂刷聚氯乙烯、聚氨酯、環氧樹脂和丙烯酸涂層混凝土的加速碳化試驗表明，雖然同為有機成膜涂層，但不同類別的涂層其二氧化碳擴散系數差別很大。有機成膜涂層的抗碳化效果優于滲透型涂層，且與滲透型涂層相比，增加成膜型涂層的涂刷遍數對混凝土抗碳化更為有利。涂層的封閉性越強其阻隔二氧化碳的滲透能力越強，因此抗碳化效果也越好有機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。

以上均是關于混凝土結構抗碳化的研究成果，結果表明混凝土抗碳化受到多個因素影響，包括具體的涂層的材料、涂層的類別、涂刷遍數、涂層的封閉性等。

1.工程簡介

新孟河延伸拓浚工程工程位于江蘇常州市及鎮江市境內，是《太湖流域水環境綜合治理總體方案》中確定的提高水環境容量的重要引排通道工程，其水系調整及影響處理工程（運北丹陽片）中有主要建筑物4座，即永紅河泵站（中型）和立新、衛新、紅衛三座小型泵站。4座泵站主體混凝土結構環境類別均為三類，設計使用年限為50年。混凝土設計強度值C25，設計抗碳化性能等級T-Ⅲ。本工程混凝土采用商品混凝土，根據檢測資料，自然條件下1～4個月時間，部分結構碳化深度部分達3～4mm，根據推算，現狀混凝土耐久性不能達到設計要求，需采取附加抗碳化措施。

2.抗碳化措施設計

水利行業目前尚無專門的混凝土防腐抗碳化設計規范，參考交通行業相關規范，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。本工程采用環氧涂層處理。

2.1環氧涂層設計

處理范圍為：本工程所有混凝土構件外露表面（長期淹沒于水下的底板除外）。

混凝土環氧涂料及厚度設計如表1。

油漆應采用同一廠家配套組漆。

2.2環氧涂層性能要求

混凝土表面防腐涂層執行交通行業有關標準，涂層與混凝土表面的粘結力不得小于1.5MPa，涂層性能要求見表2。

涂層系統選用的配套涂料之間應具有相容性，涂裝工藝、質量控制、檢查、驗收及維護應符合交通行業有關標準要求。

3.環氧涂層施工

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

（2）涂裝工藝應符合下列規定：①為了達到最佳抗碳化效果，需要保證材料的統一性，基于此，在涂裝過程中避免使用其他材料或者使用替代產品；②為了保證使用的材料達到相應要求，需要對使用的涂料進行全面檢測，并保存每一種使用涂料的相關樣品；科學測定具體涂裝部位的相對密度、固體含量和濕膜與干膜厚度的關系；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，需要先在施工現場選取10平方米左右的試驗區，按照相關措施對其進行處理后實施涂裝，并對涂裝效果進行檢測，具體內容包括單位面積混凝土結構所需涂料量，涂膜厚度；當涂層經過七天時間以后，需要進一步檢測涂層的相關指標，具體包括其厚度等，在試驗區內部隨機找出三個點并進行實驗，得出涂層的黏結強度等具體數據。⑤涂裝應在無雨的天氣進行。

（3）其它要求按交通行業有關標準執行。

4.結語

水利行業目前尚無專門的混凝土防腐抗碳化設計規范，因此參考交通行業相關規范。綜合考慮本工程的實際情況和使用需要，采取環氧涂層。在實施過程中，為了達到最佳抗碳化效果，需要保證材料的統一性，基于此，在涂裝過程中避免使用其他材料或者使用替代產品；為了保證使用的材料達到相應要求，需要對使用的涂料進行全面檢測，并保存每一種使用涂料的相關樣品；科學測定具體涂裝部位的相對密度、固體含量和濕膜與干膜厚度的關系；對現場涂層按標準測定其平均干膜厚度及涂層的黏結強度。

目前，抗碳化環氧涂層已施工完畢，涂層性能滿足設計要求，效果良好。

參考文獻：

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