針對(duì)在濕熱海洋環(huán)境下長(zhǎng)期服役的鐵路混凝土，設(shè)計(jì)了表面氟碳涂層成套體系，明確了涂層體系應(yīng)用技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上規(guī)范了施工措施并完善了質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了涂層防護(hù)成套技術(shù)在相應(yīng)工況下的成功應(yīng)用。效益分析表明，涂層技術(shù)的應(yīng)用降低了鐵路混凝土的全壽命期維修費(fèi)用，兼具環(huán)保和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞 材料工程;鐵路混凝土；氟碳涂層；應(yīng)用技術(shù)；海洋環(huán)境；耐久性

隨著我國(guó)對(duì)海洋開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類碼頭、跨海大橋、人工島等海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)數(shù)量正在逐漸增加。鋼筋混凝土由于具有易澆注、耐沖擊、耐磨等優(yōu)良性能以及較低的工程造價(jià)，成為進(jìn)行此類設(shè)施建設(shè)的可以選擇形式。但鋼筋混凝土在海洋環(huán)境下服役時(shí)面臨著較嚴(yán)重的鋼筋銹蝕等腐蝕問題，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂、失效，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命[1]。為保證安全服役，必須對(duì)已發(fā)生腐蝕的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，但技術(shù)難度與所需資金均十分巨大。因此，人們對(duì)處于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的鋼筋混凝土越來越多地采取事前防護(hù)措施以提升其耐久性，從而降低全壽命周期的成本[2-3]。

海南省處于典型的高溫、高濕、強(qiáng)腐蝕等多腐蝕因素耦合作用的海洋環(huán)境下，其區(qū)域內(nèi)鋼筋混凝土的腐蝕問題更為突出，對(duì)效果顯著、實(shí)施簡(jiǎn)便、作用持久的混凝土耐久性提升技術(shù)措施的需求更加迫切。在諸多技術(shù)措施中，混凝土表面涂層技術(shù)較為簡(jiǎn)單有效，不僅可以應(yīng)用到新建結(jié)構(gòu)上，還可以應(yīng)用于已有結(jié)構(gòu)的修復(fù)[4-8]。本文主要介紹成功應(yīng)用于新建海南西環(huán)鐵路提升混凝土耐久性的表面氟碳防腐蝕涂層技術(shù)。

1 工程概況
新建海南西環(huán)鐵路始于既有西環(huán)鐵路海口站，終于三亞站，線路走向沿海南西部沿海地段，正線全長(zhǎng)345 km，設(shè)計(jì)時(shí)速200 km，為I級(jí)雙線鐵路。在西環(huán)鐵路中段，位于海南省儋州市與昌江縣境內(nèi)的珠碧江雙線特大橋全長(zhǎng) 3 991 m，橋位與北部灣入海口不足5 km。由于海水倒灌影響，環(huán)境腐蝕作用異常嚴(yán)重，其中，氯鹽環(huán)境的作用等級(jí)為L(zhǎng)3，化學(xué)侵蝕環(huán)境的作用等級(jí)為H4，鹽晶結(jié)晶破壞環(huán)境的作用等級(jí)為Y4，并存在大于Y4等級(jí)的高硫酸鹽含量的極端嚴(yán)重腐蝕環(huán)境，必須對(duì)相應(yīng)環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐蝕強(qiáng)化處理，提升混凝土耐久性。



彩鋼板的基板為冷軋基板，熱鍍鋅基板和電鍍鋅基板。涂層種類可分為聚酯、硅改性聚酯、偏聚二氟乙烯和塑料溶膠。彩鋼板的表面狀態(tài)可分為涂層板、壓花板和印花板，彩鋼板廣泛用于建筑家電和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，對(duì)于建筑業(yè)主要用于鋼結(jié)構(gòu)廠房、機(jī)場(chǎng)、庫房和冷凍等工業(yè)及商業(yè)建筑的屋頂墻面和門等，民用建筑采用彩鋼板的較少。

2.2 背板應(yīng)用創(chuàng)新

一直以來，太陽能背板材料主流是以PET為基膜的多層高分子材料，PET 基膜作為應(yīng)用較廣的絕緣材料，以其優(yōu)異的性價(jià)比在背板材料中作為骨架支撐，發(fā)揮了重要的絕緣和阻隔作用。 PET 材料作為背面骨架由來已久，經(jīng)歷大量的研究改進(jìn)和戶外驗(yàn)證后，已經(jīng)形成了太陽背板專用基膜 PET 材料。當(dāng)然，研究者同時(shí)也提出了很多替代性材料，如業(yè)內(nèi) CSI、Trina 等接到反饋，某國(guó)外背板企業(yè)提出并實(shí)施用尼龍（PA）材料作為背板主體，但經(jīng)過戶外實(shí)踐發(fā)現(xiàn)其具有開裂、發(fā)霉、組件發(fā)電可靠性等一系列外觀和性能問題，這一過渡創(chuàng)新也讓行業(yè)企業(yè)付出了巨大的代價(jià)，同時(shí)該背板企業(yè)及采用類似技術(shù)的企業(yè)也隨之走入了窘境。 當(dāng)然，創(chuàng)新和顛覆在太陽能光伏領(lǐng)域一直上演，很多創(chuàng)新都帶來積極的價(jià)值，特別是改良型創(chuàng)新。隨著電池效率的不斷提升和光伏應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，光伏組件封裝方式需根據(jù)電池的設(shè)計(jì)和光伏應(yīng)用領(lǐng)域的需求進(jìn)行創(chuàng)新，隨之而來的各類功能型背板、IBC 背板、雙面發(fā)電背板等創(chuàng)新背板產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，如使用玻璃作為背板和高分子柔性涂氟透明背板的雙面透光組件在建筑幕墻、農(nóng)業(yè)大棚等領(lǐng)域得以應(yīng)用。在以玻璃為背板的非透光雙玻組件中，創(chuàng)新地應(yīng)用了白色 EVA 等封裝材料。以玻璃背板 白色EVA 組合替代高分子柔性白色背板，其白色 EVA 的耐候性和材料自身與組合的可靠性還需大量驗(yàn)證，同時(shí)因其組合材料成本低，也給傳統(tǒng)封裝方式的材料帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因而，氟碳涂料涂氟型背板在與傳統(tǒng)復(fù)合型背板競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，需不斷提高自身功能性，以應(yīng)對(duì)創(chuàng)新型背板材料的競(jìng)爭(zhēng)。


寶鋼股份公司對(duì)用戶承諾如下,我公司彩涂機(jī)組生產(chǎn)的面漆涂料為氟碳(聚偏氟乙烯的彩涂板卷自出廠后20年內(nèi),在正常儲(chǔ)運(yùn)和使用條件下涂層變化不超過如下范圍涂層表面不起皮、開裂及龜裂2.色差(涂層顏色變化)△E-5個(gè)色差單位( Hunter?制),試驗(yàn)及評(píng)定辦法按ASTM D2244-1993執(zhí)行。
粉化率不超過8級(jí),試驗(yàn)及評(píng)定辦法按 ASTM D4214-1998執(zhí)行。
特別說明
正常儲(chǔ)運(yùn)和使用條件的含義如下:
1.在通常的氣候條件。
2.作為屋面的涂層板坡度不小于10度。
涂層表面不能有損傷或被修補(bǔ)過。
4.使用環(huán)境距離重工業(yè)區(qū)和海岸線1000米以外
涂層表面不能長(zhǎng)時(shí)間有腐蝕性異物存在。
6.較終建筑物位于中國(guó)境內(nèi)。
特別提示:
為保證利益方的權(quán)益,建議用戶在現(xiàn)場(chǎng)板取A4紙大小的樣板進(jìn)行封存,并經(jīng)寶鋼股份公司和用戶雙方簽字確認(rèn),由用戶保存于室內(nèi)以此作為標(biāo)準(zhǔn)板。
其它:
如出現(xiàn)保證內(nèi)容及保證條件以外的情況,寶鋼股份公司與用戶友好協(xié)商解決。

一、氟碳彩鋼板的定義：
氟碳彩鋼板是使用PVDF氟碳樹酯的氟碳涂料涂裝在金屬板上，再經(jīng)高溫烘烤做成的金屬烤漆涂
二、氟碳彩鋼板的特點(diǎn)
1.具有超常的穩(wěn)定性，在酸堿及污染嚴(yán)重的環(huán)境中能保持各項(xiàng)性能的穩(wěn)定。
2.卓越的耐久性，氟碳彩鋼板在室外20年仍能保持良好的顏色喝。
3.優(yōu)異的加工性能，涂裝后的彩板具有高柔韌性，耐沖擊性，還可進(jìn)行后壓花處理。
三、氟碳涂料的歷史
1.氟碳涂料早開發(fā)于1961年，1965年正式進(jìn)入市場(chǎng)，早期主要用于核電站等重大工程，后來
擴(kuò)展到高級(jí)商業(yè)建筑和公共建筑。近年來使用越來越廣。
2.目前，美國(guó)占60%的使用量，歐洲占10%，亞洲占30%（主要集中在日本和南韓），近年來，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也逐步認(rèn)識(shí)
到其優(yōu)異性能，也越來越廣泛地采用該產(chǎn)品。
四、氟碳彩涂板的用途
氟碳彩板主要用于室內(nèi)外需要長(zhǎng)久保護(hù)并始終維持原有顏色的建筑物，特別是高級(jí)建筑或者惡劣環(huán)境下的建筑物。如公共設(shè)施，機(jī)場(chǎng)，商業(yè)或辦公大廈，超級(jí)市場(chǎng)，工業(yè)廠房，機(jī)庫和糧庫等等。
五、氟碳涂料的生產(chǎn)
為保證涂料廠生產(chǎn)出合格的氟碳涂料，PVDF氟碳樹酯供應(yīng)商只給那些能夠保證生產(chǎn)出優(yōu)異氟碳涂料產(chǎn)品的涂料商發(fā)放購買許可證從而保證PVDF氟碳涂層的崇高質(zhì)量和聲譽(yù)，如在美國(guó)只有麗利公司等5家涂料商具有Kynar500氟碳樹酯的許可證。同樣，涂層廠必須達(dá)到涂料商的技術(shù)要求，才能得到涂料供應(yīng)商的使用許可證書，從而購買氟碳涂料。樹酯和涂料的許可證制度，在幾十年的時(shí)間內(nèi)保證了氟碳涂層的質(zhì)量，確保了終用戶的根本利益。
六、氟碳涂料只要指標(biāo)涂料中氟碳樹酯含量：≥70%
比重：1.20±0.1kg/公斤
涂布量：330㎡/公斤（以干膜1um計(jì)）
固含量：42±2%（重量），38±2%（體積）
包裝粘度：100~120秒
PMT:249~254℃
耐鹽霧試驗(yàn)：>1000小時(shí)
MEK：>150次
T彎：0~1T
反向沖擊：>9J
度：（60°）：15~40%
鉛筆硬度：>F
七、氟碳涂料涂裝條件
1.涂裝前避免基板的污染和化涂膜的損傷
2.嚴(yán)格控制涂裝室的清潔度
3.保持上機(jī)粘度的穩(wěn)定
4.配套底漆可使用聚氨酯底漆和環(huán)氧底漆
5.可采用兩輥的方式涂裝
6.涂裝時(shí)需經(jīng)常檢查和更換過濾裝置
7.PMT（板溫）：>249℃
8.固化時(shí)間：>23秒
9.烘烤后可采用風(fēng)冷或水冷方式冷卻
八、涂裝氟碳涂料，氟碳彩涂板的注意事項(xiàng)
料盤回流導(dǎo)管需選用耐溶劑管，防止管道溶解，破裂。涂層機(jī)的料盤擋板需要根據(jù)料盤氣泡情況作適當(dāng)調(diào)整。注意面，背漆板溫的同步。經(jīng)常檢測(cè)冷卻水的水質(zhì)，防止涂層的污染。氟碳涂層較軟，注意卷取張力的調(diào)整。氟碳涂料價(jià)格昂貴，避免各環(huán)節(jié)的浪費(fèi)。
九、施工安全氟碳涂料中含有偏二氟乙烯，長(zhǎng)期接觸對(duì)人體有一定的損害，在涂裝應(yīng)注意：進(jìn)入涂裝室必須戴好防護(hù)用品。避免用手直接接觸氟碳涂料。皮膚上不小心粘上氟碳涂料，應(yīng)先勇干凈抹布擦凈，再用酒精清洗，嚴(yán)重者需及時(shí)上。
鍍鋁鋅彩涂板是彩涂建筑板中的高端產(chǎn)品，外觀靚麗、用途廣泛。但鍍鋁鋅彩涂板生產(chǎn)中，除了具有高強(qiáng)的防腐性能之外，當(dāng)然也有一定的缺陷，但是都是可以通過彩涂板機(jī)組或是工藝改變的，其表面易產(chǎn)生爆孔、氣泡等缺陷，嚴(yán)重影響了彩涂線的連續(xù)生產(chǎn)和鍍鋁鋅彩涂板的表面質(zhì)量，造成成材率低下，需要分析。
原因分析：
1、鍍層化學(xué)特性差異
由于鋅鋁合金鍍層結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)、枝晶發(fā)達(dá)，三叉結(jié)晶處屬于后凝固區(qū)域，容易形成疏松和孔洞。疏松和孔洞形成的凹陷缺陷的存在也導(dǎo)致空氣滯留。在涂料涂裝固化過程中，空氣體積膨脹，穿過透氣性好的底漆，使面漆破損，造成爆孔缺陷。
2、鍍層熱物性差異
鍍鋁鋅合金鍍層的熱輻射系數(shù)為0.86,較鍍鋅層的0.45高出很多，以鍍鋁鋅板作為基板時(shí)，鍍鋁鋅層使其表面的涂層快速升溫、快速固化，造成涂料中的有機(jī)溶劑不能以合理的速度及時(shí)散發(fā)，從而造成爆孔、氣泡缺陷，在底漆較厚時(shí)更易出現(xiàn)爆孔缺陷。
3、缺陷的影響
鍍鋁鋅彩涂基板生產(chǎn)時(shí)，校正輥振動(dòng)、液面波動(dòng)產(chǎn)生使其橫向周期分布的色差，是造成爆孔缺陷產(chǎn)生的原因。鍍鋅鋁表面鋅花不均，所形成的晶界間存有凹陷，凹陷內(nèi)有殘留空氣，在面漆固化過程中空氣沖破漆膜發(fā)生爆孔。
因此，控制措施為：
1、提高鍍層均勻性
應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)鋅花樣板，檢查鋅花大型，同時(shí)及時(shí)調(diào)整。提高三輥六臂裝配質(zhì)量，優(yōu)化校正輥材質(zhì)和尺寸，減少校正輥振動(dòng)和鋅鍋液面波動(dòng)幅度；保證鍍鋁鋅彩涂基板表面質(zhì)量達(dá)到FB以上。
2、改進(jìn)表層粗糙度

為避免彩涂生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)爆孔缺陷，鍍鋁鋅生產(chǎn)線生產(chǎn)彩涂基板時(shí)使用大粗糙度工作輥，軋輥粗糙度控制在4.0±0.3μm，進(jìn)而改善基板粗糙度。

3、優(yōu)化彩涂固化工藝

針對(duì)鍍鋁鋅合金基板和涂料的特性，改進(jìn)涂裝固化曲線，調(diào)整機(jī)組工藝速度，使涂料在固化中保證合金層孔洞中的氣孔和涂料中稀釋劑充分逸出，有效控制溶劑揮發(fā)速度，防止溶劑沸騰蒸發(fā)。將直線式固化溫度曲線修改成階梯式固化溫度曲線，保證涂料的PMT，降低機(jī)組工藝速度15%，面漆的固化時(shí)間，保證涂裝工藝溫度穩(wěn)定，適當(dāng)降低涂裝粘度，改善鍍鋁鋅彩涂板的質(zhì)量。




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與塑鋼區(qū)別
它與塑鋼區(qū)別在于材料的構(gòu)成不同，吸鐵石可以吸動(dòng)。
嚴(yán)格意義上講，塑鋼與彩鋼在金屬特性及表面處理上并不能很好的區(qū)分，因?yàn)榇笸‘悾凰允袌?chǎng)的區(qū)分主要在型材結(jié)構(gòu)方面。

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