一、石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層研制

海洋大氣腐蝕環(huán)境中，混凝土碳化和氯離子侵蝕鋼筋是導(dǎo)致海工鋼筋混凝土劣化失效的主要原因。我國早期修建的海工平臺和港口碼頭，部分海工混凝土服役時間小于10年就發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)大面積銹蝕，導(dǎo)致其服役年限遠(yuǎn)低于設(shè)計要求，部分海工混凝土鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕照片見圖1。涂裝海洋重防腐涂層是提高混凝土服役壽命最方便也是性價比最高的防護(hù)技術(shù)手段。重防腐涂料是指能在相對苛刻的腐蝕環(huán)境下長期應(yīng)用，并保持良好防護(hù)性能的一類特種涂料。重防腐涂料一般由主要成膜物質(zhì)、次要成膜物質(zhì)、溶劑、各類助劑和固化劑共同組成。其中主要成膜物質(zhì)為天然樹脂和合成樹脂，是重防腐涂層組成的基礎(chǔ)，具有黏結(jié)涂層中其他組分形成涂膜的功能;次要成膜物質(zhì)主要包括防銹顏料、功能填料和各類增韌劑等，能有效提高有機(jī)涂層的鐵銹轉(zhuǎn)化能力和遮蓋力，使其發(fā)揮裝飾和保護(hù)功能;固化劑是有機(jī)涂層體系中的重要組成部分，主要通過與主要成膜物質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，提高漆膜的致密性，并能提高漆膜與基材之間的附著力。

重防腐涂料產(chǎn)品特點(diǎn):

(1)防腐壽命特別長，重防腐涂料的防腐壽命一般超過10年，即使在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和化學(xué)溶劑中，也能達(dá)到5年以上服役壽命。

(2)漆膜厚度比較厚。重防腐涂料干膜厚度一般設(shè)計在200μm以上，部分防腐技術(shù)規(guī)范中，重防腐漆膜總膜厚可高達(dá)2000μm。

(3)復(fù)合涂層體系。重防腐涂料一般采用防腐底漆、阻隔中間漆和耐候面漆進(jìn)行配套涂裝，其中防腐底漆主要提供涂層與防護(hù)基材之間的附著力，并具有部分鐵銹轉(zhuǎn)化功能；阻隔中間漆主要功能是增加漆膜總膜厚，并具有優(yōu)異阻隔水汽功能和耐腐蝕介質(zhì)滲透功能；耐候面漆主要是防紫外老化和裝飾美觀功能。

本文根據(jù)鋼筋混凝土在濱海服役環(huán)境的特點(diǎn)，研制一種新型混凝土防護(hù)用石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層體系，具體包括環(huán)氧滲透性防銹底漆、高固體石墨烯阻隔中間漆和氟碳耐候面漆。其中環(huán)氧底漆中添加活性稀釋劑可增加漆膜在混凝土中的滲透性能，提高漆膜與混凝土之間的附著力，添加部分環(huán)氧磷酸酯和單寧酸，可與銹蝕鋼筋發(fā)生螯合反應(yīng)，提高底漆的鐵銹轉(zhuǎn)化效果;高固體石墨烯阻隔中間漆主要采用石墨烯為功能填料，通過高效物理分散技術(shù)，使二維層狀石墨烯在環(huán)氧樹脂中均勻分散，并通過配方優(yōu)化，提高中間漆的致密性和阻隔水汽功能，同時具有一定抗氯離子滲透功能。實(shí)驗室對高固體石墨烯阻隔中間漆的基本性能進(jìn)行測試，涂裝基材為馬口鐵，發(fā)現(xiàn)漆膜在馬口鐵上均勻平整，采用《GB/T9286-1998色漆和清漆漆膜的劃格試驗》進(jìn)行百格附著力測試，在劃格處未發(fā)現(xiàn)漆膜脫落現(xiàn)象，十字交叉處無崩邊現(xiàn)象，表明高固體石墨烯阻隔中間漆在馬口鐵上的附著力為0級;采用《GB1731-79漆膜柔韌性測定法》測試漆膜柔韌性為2mm，采用《GB/T1732-1993漆膜耐沖擊測定法》進(jìn)行抗沖擊測試，表明漆膜柔韌性為50cm，測試照片詳見圖2。耐候面漆主要采用氟碳樹脂為主要成膜物質(zhì)，添加紫外光吸收劑和包膜鈦白粉，能有效提高漆膜的抗老化性能，同時具有耐玷污和美化裝飾效果。在實(shí)驗室對研制復(fù)合涂層體系進(jìn)行防護(hù)性能評價，結(jié)果表明其耐鹽霧≥5000h，耐水性和耐酸堿≥3000h，綜合防護(hù)性能優(yōu)異。

二、石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層對海工混凝土防護(hù)涂裝應(yīng)用

對某濱海的鋼筋混凝土立柱和頂面進(jìn)行現(xiàn)場涂裝，該區(qū)域?qū)儆诒眮啛釒ШＱ蟠髿飧g環(huán)境，四季分明、季風(fēng)交替顯著、雨量充沛、溫暖濕潤，鋼筋混凝土服役5年后已經(jīng)風(fēng)化嚴(yán)重并出現(xiàn)鋼筋銹蝕跡象。通過現(xiàn)場勘察、腐蝕性能評價并結(jié)合業(yè)主要求，采用以下防腐施工工藝(詳見表1)對海工混凝土進(jìn)行刷涂涂裝，涂裝效果見圖3,施工時間為2018年6月。施工注意事項如下：

(1)嚴(yán)格按《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件》《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行文明施工。

(2)對鋼筋混凝土基材進(jìn)行全面檢查，對已經(jīng)老化的混凝土表面進(jìn)行機(jī)械打磨，刮膩?zhàn)诱移胶筮M(jìn)行涂料涂裝。嚴(yán)格按照基材前處理—報檢—底漆施工—報檢中間漆施工—報檢—面漆施工—最終驗收的工序，嚴(yán)格記錄每道施工情況，發(fā)現(xiàn)有厚度不足及時予以修補(bǔ)，發(fā)現(xiàn)附著力不達(dá)標(biāo)，及時鏟除重新進(jìn)行涂裝。

(3)有專業(yè)涂料技術(shù)服務(wù)人員負(fù)責(zé)質(zhì)量把控和監(jiān)督，認(rèn)真作好現(xiàn)場施工記錄(包括涂裝環(huán)境、涂裝部位、油漆型號和用量、干膜厚度、漆膜外觀、涂裝日期、涂裝人員等),報備監(jiān)理審查確認(rèn)。

(4)底漆涂裝后，最好在24h內(nèi)進(jìn)行中間漆涂裝，本次涂裝采用滲透性環(huán)氧底漆，其功能是滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部，在基材內(nèi)部固化成膜，可以起到增強(qiáng)增韌效果，同時為中間漆提高優(yōu)異附著力，底漆不計膜厚。

(5)中間漆涂裝必須在底漆完成后進(jìn)行，分2道進(jìn)行涂裝，施工前將固化劑倒入主劑中，攪拌均勻，在活化期內(nèi)完成涂裝。中間漆規(guī)定漆膜較厚，涂裝時注意防止流掛現(xiàn)象，涂裝完畢后，測試膜厚達(dá)標(biāo)后，方可進(jìn)行面漆涂裝。

(6)面漆涂裝必須注意美觀，可對中間漆進(jìn)行砂紙打磨后進(jìn)行涂裝面漆，面漆涂裝完畢后，應(yīng)達(dá)到目視無刷紋，無流掛現(xiàn)象。

(7)每次調(diào)配的涂料必須在規(guī)定時間內(nèi)完成，嚴(yán)格按照主劑和固化劑的比例進(jìn)行調(diào)配，不可因涂料固化變稠后再稀釋使用。

(8)雨天、大風(fēng)氣候禁止施工，空氣濕度RH>85%禁止施工。

施工完畢后現(xiàn)場檢測涂層性能結(jié)果表明，復(fù)合涂層在混凝土表面施工性能良好，漆膜附著力達(dá)到0級。

三、石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層后續(xù)防護(hù)性能評價

石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層在鋼筋混凝土服役30個月后，對涂層防護(hù)和老化性能進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)漆膜完整，無起泡、無剝落，也沒有發(fā)生腐蝕跡象，百格附著力為0級。采用光度計對鋼筋混凝土立柱的6處漆膜進(jìn)行變色性能評價，漆膜老化后與老化前變色性能結(jié)果見表2,測試結(jié)果表明漆膜現(xiàn)場服役30個月后其ΔE<1.0,變色等級為0級。石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層在混凝土涂裝30個月后，復(fù)合涂層防護(hù)測試評價綜合等級見表3,其綜合防護(hù)等級為0級，根據(jù)漆膜老化等級、膜厚和附著力等綜合指標(biāo)分析，預(yù)測研制的石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層對鋼筋混凝土的防護(hù)壽命可達(dá)10年以上。

表2 涂層老化后與老化前變色性能對比測試

四、結(jié)語

(1)本文研制一種新型混凝土防護(hù)用石墨烯改性重防腐復(fù)合涂層體系，實(shí)驗室評價復(fù)合涂層的耐鹽霧≥5000h, 耐水性和耐酸堿≥3000h, 綜合防護(hù)性能優(yōu)異。

(2)研制涂層涂裝到鋼筋混凝土立柱和頂面上，服役30個月后，其綜合防護(hù)等級為0級，預(yù)測其防護(hù)壽命可達(dá)10年以上。

五、夢能科技

夢能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計、涂裝施工為一體的科技公司，夢能科技專長于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù)，包括在設(shè)計階段向您推薦合理的油漆配套方案，在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。