仿清水混凝土漆在水利工程中的运用与探讨

2023-01-03董合费赖小华林嘉瑭王思施

大坝与安全 2022年5期

关键词：渡槽基面清水

董合费，赖小华，林嘉瑭，王思施

（1.温州市瓯江引水发展有限公司，浙江温州，325000；2.温州龙港市农业农村局，浙江龙港，325000；3.浙江华东建设工程有限公司，浙江杭州，310030）

0 引言

水利渡槽由于长时间暴露在自然环境中，其表面混凝土在无涂装的情况下为多孔结构，自然环境中的酸性物质通过雨水渗入到混凝土内部，与本身碱性的混凝土发生中和反应，导致混凝土碳化，进而容易出现裂缝、混凝土缺失等情况，见图1。

图1 自然状态下雨水侵蚀混凝土Fig.1 Rain erosion in natural concrete

本研究基于保护水工建筑物的角度，通过在混凝土表面涂装一种能够切断外界物质与混凝土之间关联的仿清水混凝土漆，达到保护混凝土表面、延长渡槽建筑物使用寿命的目的。

1 仿清水混凝土漆及试验分析

1.1 仿清水混凝土漆

仿清水混凝土漆作为一种保护性涂料，具有耐酸碱性、耐候性与抗老化性，区别于其他防腐材料，其具备优良的憎水性与自洁性，耐擦易洗[1]。

该涂料漆膜精致，涂装完成后的外表面与混凝土本身的颜色接近，保持了原有混凝土自然的效果。除此之外，该涂料还具有防霉、防潮、抗藻的特点，不仅能起到保护混凝土的作用，还能保留混凝土本色之美，降低后期混凝土的养护成本，实现保护涂装效果[2]。仿清水混凝土漆保护原理见图2。

图2 仿清水混凝土漆保护原理Fig.2 Protection principle of fair-faced concrete paint

1.2 试验分析

本次试验使用的仿清水混凝土漆的主要成分为硅烷与硅氧烷，该涂料可以有效降低混凝土的吸水性，使混凝土表面与外界空气隔绝，起到防腐的作用。表1为该涂料的相关特性。

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

考虑到现场实际情况，在实验室中对与现场工况一致的钢筋混凝土试件（C40 混凝土，抗压强度51.6 MPa，仿清水混凝土漆涂敷量2 000～2 300 g/m2）进行防腐试验以确定材料性能。

试验人员将试块浸泡在5%NaCl 溶液中，并对钢筋通10 V 直流电以模拟钢筋混凝土结构在露天环境下受腐蚀的情况。图3（b）从左到右依次是满涂仿清水混凝土漆、60%涂敷、30%涂敷和未经涂敷四种情况。试验进行到第二周时，未经涂敷保护的混凝土周围出现了非常严重的锈蚀，最终该钢筋混凝土结构因钢筋膨胀而爆裂；30%涂敷的混凝土周围有一定的侵蚀，主要出现在钢筋附近；60%涂敷的钢筋混凝土表面未出现明显的锈蚀，最终只有轻微的受损；满涂仿清水混凝土漆的混凝土结构完好无损，平均6 mm 的Nacl 溶液渗透深度下保证了钢筋没有发生锈蚀。对比之下，说明该仿清水混凝土漆涂料能有效保护钢筋混凝土结构。

图3 腐蚀环境下的混凝土试块Fig.3 Concrete test blocks in corrosive environment

试验人员还依据GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行了冻融循环试验。分别对冻融循环后的试块质量变化和相对动弹模量损失情况进行统计分析，见图4。从试验数据中可以看出，经过200 次冻融循环后，经过BA 工法憎水处理的试块动弹模量损失率为3.9%、质量损失率为14.2%；而未经过处理的试块动弹模量损失率为19.8%、质量损失率为42.9%。试验结果表明，运用该仿清水混凝土漆处理后的混凝土结构寿命得到了有效延长。

图4 冻融循环试验相关数据Fig.4 Freeze-thaw cycle test data

2 BA工法

BA工法是一种针对仿清水混凝土漆的全周期施工方法，主要包含四个步骤：基面清理→底漆涂装→面漆涂装→保护涂装。

2.1 基面清理

使用电动滚动刷将附着在基面上的杂物、土砂、油分和灰尘等除去。当混凝土上残留有脱膜剂时，使用乙酸异物酯溶剂将其洗净。若存在锈迹，则用含草酸的清洗剂洗净。清理过程中应确保基面干燥良好，使其含水率在10%以下，pH则控制在10以下。

2.2 底漆涂装

用基底调整材料搭配配套调和液进行渡槽混凝土面批嵌操作，然后涂装仿清水混凝土专用底漆，可以防止混凝土变色（如黄化、泛碱），提升混凝土的防水性能。

2.3 面漆涂装

涂装前用电动搅拌机对涂料进行充分搅拌，用无泡滚筒搭配BA 材料进行涂装，使涂装部位的表面呈现接近混凝土颜色的半透明状态。若要呈现接近混凝土表面颜色的真实效果，则需将专用的调色材料在现场按一定比例与BA材料混合至与混凝土颜色基本一致，并进行涂装。

2.4 保护涂装

完成上述步骤后，对混凝土表面进行漆面保护涂装，使基面从下而上依次形成微导电层、憎水层及致密层，以保护混凝土结构，有效阻止酸雨带来不可修复的破坏，进而保护渡槽外观。

3 工程案例

某水利工程主要分为三部分，分别是泵站工程、电力接入系统（配有35 kV 输变电专用线24.3 km）和输水建筑物。输水建筑物总长21.394 km，其渠道建筑物长12.11 km、渠系建筑物长9.28 km，相关建筑物有明渠、水闸、渡槽、隧洞、暗渠、倒虹吸、公路桥及其他小型建筑物。

该水利工程渡槽在长期使用过程中受雨水浸润、二氧化碳侵蚀等各种自然因素的影响，混凝土表面会经常出现开裂、破损、剥落、混凝土碳化、渗漏等情况。针对上述情况，运用BA 工法将底漆先涂装在渡槽混凝土的外表面，随后搭配无泡滚筒采用BA 材料进行涂装，使涂装部位的表面呈现接近混凝土颜色的半透明状态，使渡槽外部混凝土得到一定程度的保护，最后采用调色材料进行调色，完成施工工作。施工过程中，表面涂装的仿清水混凝土漆未出现脱落现象，施工效果较好。借助于材料优势，优化了传统的施工工序，降低了施工难度。施工三个月后，对渡槽外立面进行检查，发现其表面得到了妥善的处置，原有的开裂、破损、剥落、混凝土碳化、渗漏等情况也没有再发生。图5为仿清水混凝土漆修复后全景。

图5 仿清水混凝土漆涂装后全景Fig.5 Panorama after painted with fair-faced concrete paint

该工程使用仿清水混凝土漆对渡槽外立面进行了涂装处理，该材料的运用如同给渡槽披上了一层保护薄膜，有效阻隔了建筑物与外界的联系，起到了较好的保护作用[3]。日常运行情况下，水工渡槽难免受到不同程度的侵蚀，通过传统修复工作，外立面混凝土往往无法恢复到原先的情况，而仿清水混凝土漆则很好地解决了这个问题。通过一定的调和比例对仿清水混凝土漆进行调色，使其与未处理部位的混凝土尽可能保持颜色一致，进而最大程度保留原始的美观性与一致性，大大减少二次施工带来的高额费用，使渡槽在全生命周期中得到妥善保护。