青藏鐵路工程中JHRF氟碳樹脂涂料的應用

發布日期:2010/3/17 20:59:06

摘要:從青藏鐵路所處的高原大氣環境對涂料性能要求入手,制定了生產工藝配方涂裝施工方案。關鍵詞: J HRF 氟碳涂料 ;氟碳樹脂 ;青藏鐵路 ;混凝土   青藏鐵路處于高寒( -35 ℃ )、溫差大( -25 ~ 29 ℃)、輻射強(太陽總輻射量居全國之首、年總量達 5000 ~ 6000M J /m 2 )地區,年日照數全國之最,為 2500 ~ 3600h ,相當于江浙地區的 2 倍。
  摘要:從青藏鐵路所處的高原大氣環境對涂料性能要求入手,制定了生產工藝配方涂裝施工方案。 經測試, J HRF 氟碳涂料性能優異,并成功地用于青藏鐵路工程的涂裝。

  青藏鐵路處于高寒( -35 ℃ )、溫差大( -25 ~ 29 ℃)、輻射強(太陽總輻射量居全國之首、年總量達 5000 ~ 6000M J /m 2 )地區,年日照數全國之最,為 2500 ~ 3600h ,相當于江浙地區的 2 倍。干燥(平均相對濕度 40% )、大風沙的惡劣環境,導致青藏沿線混凝土構件裂縫,繼而加速對混凝土各種危害的發生,對混凝土梁的耐久性產生極為不利的影響,嚴重威脅鐵路的安全性,高原嚴寒又給治理和防護增加了特殊困難,因此,必須采用長效的防護涂料加以保護。本課題在鐵道部鐵科院的指導和合作下,對專用于青藏鐵路工程上的 JH R F 氟碳涂料進行了探索研究和對比試驗,并在工程上成功應用。

  1 高原大氣環境特點及對涂料性能要求

  光照豐富、太陽輻射量高、紫外光能大是青藏高原大氣環境有別于全國各地區的三大特點?諝庀”、氣候干燥、水汽含量少、生活和工業帶來的煙塵顆粒及二氧化碳及含量甚少,故太陽能輻射被削弱也較少,尤其是紫外光削弱更少,如唐古拉山的輻射能量約為上海地區的 4 倍。因此對高分子材料、有機材料破壞更甚。對涂料老化性能指標有很高要求。

  盡管氟碳涂料具有超常耐候性 (H G /T3792-2005 《交聯型氟碳樹脂涂料》標準中,耐人工氣候老化性為 3000 h) ,但仍不能滿足使用要求,經對比試驗,將耐人工氣候老化性能指標定為 12 000h ,保光率≥ 70% [ 1 ] 。

  根據高寒、溫差大等使用環境條件的特點,又確定專列三項指標;①低溫循環性 : 低溫從 -20 ℃ 改為 -45 ℃ ,循環從 5 次改為 10 次;②延伸率≥ 150% ;③低溫柔韌性: -20 ℃ 繞Ф 10mm 無裂縫 [1] 。

  2 原料選擇

  2.1 樹脂

  表 1 國內外幾種氟樹脂的含氟量及主要性能比較

  這是決定涂料性能最關鍵的因素。氟碳涂料的超常耐候性與樹脂的含氟量直接相關,氟含量越高,其制備成涂料的耐老化性、耐化學性的耐久性越長 [2 ~ 3] ,當氟含量小于 15% 時,其涂料性能急劇下降 [4] ,F將國內外幾種氟樹脂的含氟量及主要性能比較列于表 1 。

  根據表 1 對比可知,由于 F 07 的漆膜柔韌性比 F 04 好,最后選擇 F 07 樹脂。

 

    2.2 顏料(白色)選擇


    在白色顏料中金紅石型鈦白粉耐候性最佳、穩定性最好,幾經對比試驗,選擇杜邦( Dupont )公司 906 # 鈦白粉。

    2.3 固化劑選擇

    交聯型常溫氟碳涂料固化劑為異氰酸酯,選擇范圍廣,主要在固化后涂膜的色澤、光澤、耐候性、耐化學性能方面比較, H M DI 多聚體的綜合性能比 H DI 、 M DI 好。

    2.4 助劑選擇

    為了改善涂料的施工性,利于形成完美的漆膜,助劑的選擇也很重要。由于氟碳樹脂的濕潤性比其他樹脂差,因此,流平劑、分散劑、消泡劑、潤濕劑、促進劑等應根據不同的施工環境、施工機具、施工技術要及時予以調整,以適應施工需要。在允許的情況下,助劑越少越好。

    2.5 其他

    溶劑主要為二甲苯、醋酸丁酯,應嚴格控制含水量,最好采用無水級或經去水處理。否則,會嚴重影響產品貯存穩定性和施工性。

    3 生產配方 ( 見表 2) 及工藝

    顏基比控制在 (0.75 ~ 0.80)/1.0 (質量比)。生產工藝 : 將配方中氟碳樹脂、鈦白粉、分散劑、流平劑及溶劑①投料,高速分散 30 ~ 40min ,藍磨中研磨至細度達標,加入促進劑,按情況分別在研磨及分散時加入消泡劑及濕潤劑,最后用溶劑②調黏度合格。

表 2 J HRF 氟碳涂料生產配方   

    4 性 能


    涂料經自檢及有關涂料質量檢測單位檢驗,性能結果見表 3 。其他按 Q /KDB 001 標準要求的指標測試,均為達到或超過。

表 3 J HRF 氟碳涂料性能檢測結果

    從表 3 檢測數據表明 , 耐陽牌 J H R F 氟碳涂料的性能,不僅常規指標達到和超過 H G /T 3792-2005 《交聯型氟碳樹脂涂料》和 Q /KDB 001-2005 《常溫氟碳涂料》的要求,而且也達到工程提出的專項指標和諸如耐人工氣候老化等高指標的要求。經鐵科院針對工程的包括國際著名品牌在內的氟碳、環氧、聚氨酯、丙烯酸、苯丙等 10 余種材料試驗比較, JH R F 氟碳涂料綜合指標最佳。

    5 涂裝方案與工藝

    5.1 涂裝方案

    對混凝土基層裂縫處,進行修補填縫后,基層按相關要求進行處理達標,用環氧封底涂料作底漆,用 JH R F 氟碳涂料作面漆,施工后分別按《青藏鐵路后張梁耐久性防護工程質量驗收暫行規程》進行質量驗收,合格后,進入下一道工序。

    為保證涂裝質量,鐵科院會同西南交大、蘭州交大、中鐵大橋局武漢橋梁研究院專門制訂了《青藏鐵路后張梁耐久性防護工程》的技術要求施工工藝要點和“質量驗收暫行規程”,用來指導和控制施工,把好涂裝這一關。

    5.2 涂裝工藝


    5.2.1 施工條件控制

    (1) 環境溫度: 5 ~ 35 ℃ ;

    (2) 環境濕度:≤ 80%;

    (3) 噴涂空氣:干凈、無油、無水,壓力在 0.392 ~ 0.588 M Pa;

    (4) 調漆:嚴格按產品說明書要求,稀釋劑加入量控制在 5% 。 ;

    (5) 雙組分涂料的熟化期:分別攪勻后,二者混合均勻后 30 min 后再使用,并注意在涂料適用期內使用完 ;

    (6) 控制用量:底漆用量為 7 ~ 8m 2 /kg ,面涂二道用量為 5m 2 /kg ;

    (7) 涂裝間隔時間:底漆與第一道面涂間隔時間為 24 ~ 168h 。超過 168h 時,表面應清理 , 用細砂紙輕磨一遍再涂裝。

工程現場


    5.2.2 涂料配制與涂裝

    底漆、面涂均為雙組分涂料,按要求的比例混合調勻。按照當天涂料用量及涂料的適用期,進行計劃配制,現用現配,使用前,將調制好的涂料,用 40 ~ 100 目的篩網過濾。

    按照《青藏鐵路后張梁耐久性防護工程》涂裝工藝要求進行涂裝。進行試噴,噴前準備、防腐、質量自檢、補償噴涂等,并注意貯存運輸中的安全。

    6 應 用


    6.1 混凝土梁體裂縫修復

    京通鐵路東北赤峰段 391km + 256m 中臺子橋綜 施工與應用

施工

    合維修于 2004 年 10 月施工,對普通混凝土π型梁橋用 JH R F 氟碳涂料進行涂裝保護,約 5000m 2 ,經半年多后檢查,漆膜完整,光澤依舊,無不良現象。 2005 年格爾木昆侖大橋采用 JH R F 氟碳涂料涂裝至今完好。

    6.2 青藏鐵路格爾木至拉薩段混凝土梁裂縫維護

    通過大量對比試驗、試用和工程實例專家論證,經青藏鐵路指揮部認可,于 2006 年 5 月對青藏鐵路 4000 片混凝土后張梁進行保護性涂裝,預期 9 月份竣工。

    7 結 語

    我國混凝土使用量約占全球 40% ,可想而知我國混凝土工程量之大,混凝土構件之多,水渠、橋梁、高架遍及我國東西南北。隨著工業氣體排放量劇增,酸雨率上升,環境日趨惡化,對混凝土的危害加劇。因此 JH R F 氟碳涂料成功用于混凝土保護性涂裝,封閉混凝土孔隙,防止堿析出、水滲入,延緩混凝土碳化、鋼筋銹蝕和老化,以其超常耐候性、耐溫變性、高延伸率,在嚴酷氣候環境下確保漆膜完整、耐久,有效保護混凝土的安全可靠,是一種富有創新的保護性涂料。青藏鐵路是海拔最高、線路最長、激活世界屋脊的大動脈,是世界鐵路建設史上最具有挑戰性、創造奇跡的工程項目,“耐陽”牌氟碳涂料能夠成功涂裝,是難能可貴的,為拓展氟碳涂料的應用領域奠定了基礎。

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