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海水冷却塔用防护涂料的性能研究

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海水冷却塔用防护涂料的性能研究
杨万国,丁国清,杨海洋,张波( 钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,山东青岛266071)

冷却塔是热电厂的重要组成之一,属大型钢筋混凝土砼构筑物,主要由现浇钢筋混凝土塔体( 包括人字柱、环梁、筒壁) 、蓄水池和塔内淋水构件组成。沿海发电工程中以海水为循环冷却补充水的冷却塔称为海水冷却塔。海水冷却塔处在高温、潮湿、氯离子含量高的气体渗透环境、浓缩海水环境、盐雾区环境下,其腐蚀比淡水冷却塔和一般的海工构筑物都严重得多。海水对钢筋混凝土的腐蚀,一方面减小和破坏了结构断面,另一方面降低了结构的强度,从而直接影响到使用功能和结构安全性。
为确保混凝土结构的耐久性,保证结构有足够的使用寿命,关键在于防患于未然,从设计到施工完成的整个建造过程中,都要针对耐久性基本要求采取有效措施。主要措施包括: ① 耐久性基本措施,如采用高性能混凝土、设计合理的钢筋保护层等; ② 耐久性附加措施,如环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂、外加电流阴极保护、渗透性控制模板、混凝土表面防腐涂料等。其中混凝土表面防腐涂料耐久性附加措施具有经济、有效、施工便捷的优点,是目前得到广泛应用的混凝土结构防腐措施。混凝土表面防腐涂料的特点是能有效隔绝氯离子、酸性气体等有害物质在混凝土内的渗透与扩散,尤其适用于以盐雾水汽为特征的海洋侵蚀环境下混凝土的保护,是针对海洋环境混凝土结构的表面防护技术之一。本研究选取了5 种目前已经在实际工程上应用的混凝土表面防护涂料体系进行试验,通过一系列的性能测试,比较了它们对混凝土结构的保护效果,以期为今后的涂料体系选用提供参考。

1 试验部分
1. 1 试验材料
试验基材分为2 种,一种为混凝土试块,强度等级为C40,试块尺寸为100 mm × 100 mm × 100 mm; 另一种为硅酸钙水泥板,尺寸为100 mm × 50 mm × 10 mm。防护涂料体系选取了3 家涂料厂家生产的5 种涂料体系,各涂料体系概况见表1。涂料体系A 和B 为同一国外涂料厂家产品,用于海水冷却塔内壁不同部位; C 和D 为同一国内涂料厂家产品,用于海水冷却塔内壁不同部位; E 为国内涂料厂家产品,用于海水冷却塔内壁。
各涂料体系概况

1. 2 试验仪器
PosiTest 附着力测试仪; XGP 系列便携式镜向光泽度计;HH - 8 数显恒温水浴锅; A - UV 紫外光耐气候试验箱; 柯尼卡美能达CR - 10 色差仪; 盐雾腐蚀试验箱; 涂层抗氯离子渗透性试验装置; XRT - 1800 型X 荧光光谱仪。
1. 3 试验内容
1. 3. 1 附着力测试
将各涂料体系涂刷在混凝土试块上,放置在室内自然养护7 d。养护好后按照GB/T 5210—2006 色漆和清漆拉开法附着力试验,使用PosiTest 附着力测试仪测试各涂料体系在混凝土基材上的附着力。
1. 3. 2 耐盐水试验
将各涂料体系涂刷在硅酸钙水泥板上,每种涂料体系制备3 个平行样,放置在室内自然养护7 d。养护好后按照GB/T 9274—1988 色漆和清漆耐液体介质的测定进行试验,试验介质为模拟浓缩海水,盐度5%,pH = 9. 62,温度50 ℃,使用恒温水浴锅加热,试验时间30 d。
1. 3. 3 人工加速老化试验
将各涂料体系涂刷在硅酸钙水泥板上,每种涂料体系制备3 个平行样,放置在室内自然养护7 d。养护好后按GB/T14522—2008 机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法荧光紫外灯进行试验,试验条件为光照8 h,温度为60 ℃; 冷凝4 h,温度为50 ℃; 试验时间为500 h。试验结束后计算各涂料体系的失光率和色差值,根据GB/T 1766—2008 色漆和清漆涂层老化的评级方法对各涂料体系进行单项评级和综合评级。
1. 3. 4 盐雾试验
将混凝土试块6 个表面全部涂刷涂料,5个表面作为试验面,每种涂料体系制备2 个平行样,放置在室内自然养护7 d。养护好后按GB/T 1771—2007 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定进行试验,试验时间为120 d,试验温度为50 ℃,盐度为4. 4%。试验结束后观察各涂料体系的表面变化情况。
1. 3. 5 氯离子渗透测试
涂层抗氯离子渗透性试验采用2 种方法进行,第一种方法是按照JT/T 275—2000 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范中规定的试验方法进行测试,试验时间为30 d; 第二种方法是参考混凝土行业测试氯离子含量的方法进行,盐雾试验后,去除各涂料体系用混凝土试块表层漆膜,将试块表层至内部2mm 厚度范围内的混凝土磨制成粉末采用X 荧光光谱仪进行氯离子含量测试。
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