某泵站工程混凝土抗碳化环氧涂层应用

洪涛 刘凯贤 徐骏

摘 要：针对某水利工程某建泵站混凝土抗碳化性能不达设计要求，采用了表面涂层处理的抗碳化措施，在水利工程越来越重视耐久性要求及普遍采用商品混凝土的当今，具有一定的现实意义。

关键词：水利工程 耐久性 混凝土抗碳化 环氧涂层

随着我国社会经济的迅猛发展，各种基础设施建设得到顺利实施，此外社会经济的发展也促进了各工程建筑行业的勃兴，这些行业的一个共同点就是都需要大量使用混凝土。研究数据显示，我国已经成为世界上混凝土使用量最大的国家，与此同时，我国的混凝土产量也位居世界第一，年产量达到世界总产量的一半。

混凝土具有很多优点，包括稳定性、牢固性良好、易于制作等，特别商品混凝土具有环保、方便快捷的优点，是其得到广泛应用的基础，但是需要注意的是，混凝土结构在耐久性方面往往存在较大不足，很多混凝土结构因为年深月久出现腐蚀、软化，进而影响到建筑的整体性能，对整体工程的施工效果产生负面作用。研究数据显示，现代建筑中由于钢筋锈蚀引起的各类问题占据工程建筑总损失的一半左右，而引发钢筋锈蚀的一个关键因素就是混凝土的碳化，这一事实说充分明混凝土碳化对建筑整体性能具有巨大影响。

碳化是普通硅酸盐水泥混凝土不可避免的一种自然现象，混凝土碳化受到多个因素影响，包括空气成分、当地气候条件、混凝土自身质量等，其中混凝土自身特性就是一个关键因素，混凝土标号越低、质量越低劣、龄期越长，越容易发生碳化。此外，空气中含有的二氧化碳也是导致混凝土碳化的一个重要因素，据世界气象组织在《2011年温室气体公报》中指出，2011年大气中的二氧化碳含量已达到0.039%（体积分数，余同），2016年将突破0.04%，随着大气中二氧化碳含量的上升，这进一步加剧了混凝土的碳化风险。为了保证混凝土结构能够达到相应的抗碳化效果，是当前相关人员研究的一个主要课题，这是保证建筑质量、提高建筑使用寿命必须关注的一个方面。

对混凝土表面敷设有机成膜涂层是最为经济、简单且有效的方法之一。在混凝土表面涂刷有机成膜涂层不仅可以起到美化和装饰的效果，而且通过在混凝表面形成一个完整的覆盖层，很大程度上封闭了混凝土与外部侵蚀性介质的联系，从而对混凝土起到一个保护作用。

对一种丙烯酸涂层和两种渗透结晶涂层混凝土的碳化试验研究结果表明：敷设有机成膜涂层可有效提高混凝土的抗碳化能力，且同一涂层对不同标号混凝土的碳化改善效果不同。对涂刷聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸涂层混凝土的加速碳化试验表明，虽然同为有机成膜涂层，但不同类别的涂层其二氧化碳扩散系数差别很大。有机成膜涂层的抗碳化效果优于渗透型涂层，且与渗透型涂层相比，增加成膜型涂层的涂刷遍数对混凝土抗碳化更为有利。涂层的封闭性越强其阻隔二氧化碳的渗透能力越强，因此抗碳化效果也越好有机成膜涂层的有效性不仅取决于涂层材料，还与其使用方法和混凝土基层的含水条件有关。

以上均是关于混凝土结构抗碳化的研究成果，结果表明混凝土抗碳化受到多个因素影响，包括具体的涂层的材料、涂层的类别、涂刷遍数、涂层的封闭性等。

1.工程简介

新孟河延伸拓浚工程工程位于江苏常州市及镇江市境内，是《太湖流域水环境综合治理总体方案》中确定的提高水环境容量的重要引排通道工程，其水系调整及影响处理工程（运北丹阳片）中有主要建筑物4座，即永红河泵站（中型）和立新、卫新、红卫三座小型泵站。4座泵站主体混凝土结构环境类别均为三类，设计使用年限为50年。混凝土设计强度值C25，设计抗碳化性能等级T-Ⅲ。本工程混凝土采用商品混凝土，根据检测资料，自然条件下1～4个月时间，部分结构碳化深度部分达3～4mm，根据推算，现状混凝土耐久性不能达到设计要求，需采取附加抗碳化措施。

2.抗碳化措施设计

水利行业目前尚无专门的混凝土防腐抗碳化设计规范，参考交通行业相关规范，抗碳化措施主要有：表面涂层或表面硅烷浸渍。

表面涂层有：水泥基覆层、聚合物改性水泥砂浆层、混凝土表面涂层油漆、防水、树脂等。本工程采用环氧涂层处理。

2.1环氧涂层设计

处理范围为：本工程所有混凝土构件外露表面（长期淹没于水下的底板除外）。

混凝土环氧涂料及厚度设计如表1。

油漆应采用同一厂家配套组漆。

2.2环氧涂层性能要求

混凝土表面防腐涂层执行交通行业有关标准，涂层与混凝土表面的粘结力不得小于1.5MPa，涂层性能要求见表2。

涂层系统选用的配套涂料之间应具有相容性，涂装工艺、质量控制、检查、验收及维护应符合交通行业有关标准要求。

3.环氧涂层施工

（1）在实施混凝土涂层前，为了保证其最终效果，避免混凝土表明杂质混入涂层影响到其效果，需要对混凝土表明进行科学处理。具体内容包括出去杂物、填平其中的凹陷，具体方法就是利用与混凝土相同品质的水泥砂浆来填补混凝土结构表明存在的各种缺陷，促使其形成一个光滑平整的平面；针对混凝土结构表面上附着的碎屑、凸起和其他杂物，可以使用铲刀将其清除；对于混凝土结构表面的油污等难以清除的物质，可以使用对应的溶剂进行清洗，清洗完成后需要使用干净水进行冲洗，保证混凝土结构表面清洁。在实施涂装前，混凝土结构表面需要达到平整、干净、无凸起和凹陷、无油污的效果。

（2）涂装工艺应符合下列规定：①为了达到最佳抗碳化效果，需要保证材料的统一性，基于此，在涂装过程中避免使用其他材料或者使用替代产品；②为了保证使用的材料达到相应要求，需要对使用的涂料进行全面检测，并保存每一种使用涂料的相关样品；科学测定具体涂装部位的相对密度、固体含量和湿膜与干膜厚度的关系；③涂装方法宜采用高压无气喷涂；④为了避免涂装效果不佳引起整体性涂装失败，需要先在施工现场选取10平方米左右的试验区，按照相关措施对其进行处理后实施涂装，并对涂装效果进行检测，具体内容包括单位面积混凝土结构所需涂料量，涂膜厚度；当涂层经过七天时间以后，需要进一步检测涂层的相关指标，具体包括其厚度等，在试验区内部随机找出三个点并进行实验，得出涂层的黏结强度等具体数据。⑤涂装应在无雨的天气进行。

（3）其它要求按交通行业有关标准执行。

4.结语

水利行业目前尚无专门的混凝土防腐抗碳化设计规范，因此参考交通行业相关规范。综合考虑本工程的实际情况和使用需要，采取环氧涂层。在实施过程中，为了达到最佳抗碳化效果，需要保证材料的统一性，基于此，在涂装过程中避免使用其他材料或者使用替代产品；为了保证使用的材料达到相应要求，需要对使用的涂料进行全面检测，并保存每一种使用涂料的相关样品；科学测定具体涂装部位的相对密度、固体含量和湿膜与干膜厚度的关系；对现场涂层按标准测定其平均干膜厚度及涂层的黏结强度。

目前，抗碳化环氧涂层已施工完毕，涂层性能满足设计要求，效果良好。

参考文献：

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