青藏铁路工程中 JHRF氟碳树脂涂料的 应用

发布日期: 2010/3/17 20:59:06

摘要:从青藏铁 路所处的高原大气环境对涂料性能要求入手,制定了生产工艺配方涂装施工方案。关键词: J HRF 氟碳涂料 ;氟碳树脂 ;青藏铁路 ;混凝土   青藏铁路处 于高寒( -35 ℃ )、温差大(  -25 ~ 29 ℃)、辐射强( 太阳总辐射量居全国之首、年总量达 5000 ~ 6000M J /m 2 )地区,年日照 数全国之最,为 2500 ~ 3600h ,相当于江浙地 区的 2 倍。
  摘要:从青 藏铁路所处的高原大气环境对涂料性能要求入手,制定了生产工艺配方涂装施工方案。 经测试, J HRF 氟碳涂料性能优 异,并成功地用于青藏铁路工程的涂装。

  青藏铁路处 于高寒( -35 ℃ )、温差大(  -25 ~ 29 ℃)、辐射强( 太阳总辐射量居全国之首、年总量达 5000 ~ 6000M J /m 2 )地区,年日照 数全国之最,为 2500 ~ 3600h ,相当于江浙地 区的 2 倍。干燥(平均 相对湿度 40% )、大风沙的恶 劣环境,导致青藏沿线混凝土构件裂缝,继而加速对混凝土各种危害的发生,对混凝土梁的耐久性产生极为不利的影响,严重威胁铁路的安全性,高原严寒又给治理和防护增加了特殊困难,因此,必须采用长效的防护涂料加以保 护。本课题在铁道部铁科院的指导和合作下,对专用于青藏铁路工程上的 JH R F 氟碳涂料进行了 探索研究和对比试验,并在工程上成功应用。

  1 高原大气环境特 点及对涂料性能要求

  光照丰富、 太阳辐射量高、紫外光能大是青藏高原大气环境有别于全国各地区的三大特点。空气稀薄、气候干燥、水汽含量少、生活和工业带来的烟尘颗粒及二氧化碳及含量甚少,故太阳能辐射被削弱也较少,尤其是紫外光削弱更少,如唐 古拉山的辐射能量约为上海地区的 4 倍。因此对高分 子材料、有机材料破坏更甚。对涂料老化性能指标有很高要求。

  尽管氟碳涂 料具有超常耐候性 (H G /T3792-2005 《交联型氟碳树 脂涂料》标准中,耐人工气候老化性为 3000 h) ,但仍不能满足 使用要求,经对比试验,将耐人工气候老化性能指标定为 12 000h ,保光率≥ 70% [ 1 ] 。

  根据高寒、 温差大等使用环境条件的特点,又确定专列三项指标;①低温循环性 : 低温从 -20 ℃ 改为 -45 ℃ ,循环从 5 次改为 10 次;②延伸率≥ 150% ;③低温柔韧性 : -20 ℃ 绕Ф 10mm 无裂缝 [1] 。

  2 原料选择

  2.1 树脂

  表 1 国内外几种氟树 脂的含氟量及主要性能比较

  这是决定涂 料性能最关键的因素。氟碳涂料的超常耐候性与树脂的含氟量直接相关,氟含量越高,其制备成涂料的耐老化性、耐化学性的耐久性越长 [2 ~ 3] ,当氟含量小于 15% 时,其涂料性能 急剧下降 [4] 。现将国内外几种氟树 脂的含氟量及主要性能比较列于表 1 。

  根据表 1 对比可知,由于 F 07 的漆膜柔韧性比 F 04 好,最后选择 F 07 树脂。

 

    2.2 颜料(白色)选 择


    在白色颜料中金 红石型钛白粉耐候性最佳、稳定性最好,几经对比试验,选择杜邦( Dupont )公司 906 # 钛白粉。

    2.3 固化剂选择

    交联型常温氟碳 涂料固化剂为异氰酸酯,选择范围广,主要在固化后涂膜的色泽、光泽、耐候性、耐化学性能方面比较, H M DI 多聚体的综合性 能比 H DI 、 M DI 好。

    2.4 助剂选择

    为了改善涂料的 施工性,利于形成完美的漆膜,助剂的选择也很重要。由于氟碳树脂的湿润性比其他树脂差,因此,流平剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、促进剂等应根据不同的施工环境、施工机具、施工技术要及时予以调整,以适应施工需要。 在允许的情况下,助剂越少越好。

    2.5 其他

    溶剂主要为二甲 苯、醋酸丁酯,应严格控制含水量,最好采用无水级或经去水处理。否则,会严重影响产品贮存稳定性和施工性。

    3 生产配方 ( 见表 2) 及工艺

    颜基比控制在 (0.75 ~ 0.80)/1.0 (质量比)。生 产工艺 : 将配方中氟碳树 脂、钛白粉、分散剂、流平剂及溶剂①投料,高速分散 30 ~ 40min ,蓝磨中研磨至 细度达标,加入促进剂,按情况分别在研磨及分散时加入消泡剂及湿润剂,最后用溶剂②调黏度合格。

表 2 J HRF 氟碳涂料生产配 方   

    4 性 能


    涂料经自检及有 关涂料质量检测单位检验,性能结果见表 3 。其他按 Q /KDB 001 标准要求的指标 测试,均为达到或超过。

表 3 J HRF 氟碳涂料性能检 测结果

    从表 3 检测数据表明 , 耐阳牌 J H R F 氟碳涂料的性能 ,不仅常规指标达到和超过 H G /T 3792-2005 《交联型氟碳树 脂涂料》和 Q /KDB 001-2005 《常温氟碳涂料 》的要求,而且也达到工程提出的专项指标和诸如耐人工气候老化等高指标的要求。经铁科院针对工程的包括国际著名品牌在内的氟碳、环氧、聚氨酯、丙烯酸、苯丙等 10 余种材料试验比 较, JH R F 氟碳涂料综合指 标最佳。

    5 涂装方案与工艺

    5.1 涂装方案

    对混凝土基层裂 缝处,进行修补填缝后,基层按相关要求进行处理达标,用环氧封底涂料作底漆,用 JH R F 氟碳涂料作面漆 ,施工后分别按《青藏铁路后张梁耐久性防护工程质量验收暂行规程》进行质量验收,合格后,进入下一道工序。

    为保证涂装质量 ,铁科院会同西南交大、兰州交大、中铁大桥局武汉桥梁研究院专门制订了《青藏铁路后张梁耐久性防护工程》的技术要求施工工艺要点和“质量验收暂行规程”,用来指导和控制施工,把好涂装这一关。

    5.2 涂装工艺


    5.2.1 施工条件控制

    (1) 环境温度: 5 ~ 35 ℃ ;

    (2) 环境湿度:≤ 80%;

    (3) 喷涂空气:干净 、无油、无水,压力在 0.392 ~ 0.588 M Pa;

    (4) 调漆:严格按产 品说明书要求,稀释剂加入量控制在 5% 。 ;

    (5) 双组分涂料的熟 化期:分别搅匀后,二者混合均匀后 30 min 后再使用,并注 意在涂料适用期内使用完 ;

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

    (7) 涂装间隔时间: 底漆与第一道面涂间隔时间为 24 ~ 168h 。超过 168h 时,表面应清理 , 用细砂纸轻磨一 遍再涂装。

工程现场


    5.2.2 涂料配制与涂装

    底漆、面涂均为 双组分涂料,按要求的比例混合调匀。按照当天涂料用量及涂料的适用期,进行计划配制,现用现配,使用前,将调制好的涂料,用 40 ~ 100 目的筛网过滤。

    按照《青藏铁路 后张梁耐久性防护工程》涂装工艺要求进行涂装。进行试喷,喷前准备、防腐、质量自检、补偿喷涂等,并注意贮存运输中的安全。

    6 应 用


    6.1 混凝土梁体裂缝 修复

    京通铁路东北赤 峰段 391km + 256m 中台子桥综 施工与应用

施工

    合维修于 2004 年 10 月施工,对普通 混凝土π型梁桥用 JH R F 氟碳涂料进行涂 装保护,约 5000m 2 ,经半年多后检 查,漆膜完整,光泽依旧,无不良现象。 2005 年格尔木昆仑大 桥采用 JH R F 氟碳涂料涂装至 今完好。

    6.2 青藏铁路格尔木 至拉萨段混凝土梁裂缝维护

    通过大量对比试 验、试用和工程实例专家论证,经青藏铁路指挥部认可,于 2006 年 5 月对青藏铁路 4000 片混凝土后张梁 进行保护性涂装,预期 9 月份竣工。

    7 结 语

    我国混凝土使用 量约占全球 40% ,可想而知我国 混凝土工程量之大,混凝土构件之多,水渠、桥梁、高架遍及我国东西南北。随着工业气体排放量剧增,酸雨率上升,环境日趋恶化,对混凝土的危害加剧。因此 JH R F 氟碳涂料成功用 于混凝土保护性涂装,封闭混凝土孔隙,防止碱析出、水渗入,延缓混凝土碳化、钢筋锈蚀和老化,以其超常耐候性、耐温变性、高延伸率,在严酷气候环境下确保漆膜完整、耐久,有效保护混凝土的安全可靠,是一种富有创新 的保护性涂料。青藏铁路是海拔最高、线路最长、激活世界屋脊的大动脉,是世界铁路建设史上最具有挑战性、创造奇迹的工程项目,“耐阳”牌氟碳涂料能够成功涂装,是难能可贵的,为拓展氟碳涂料的应用领域奠定了基础。

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