青藏鐵路jhr氟碳涂料的研究與應(yīng)用

青藏鐵路jhr氟碳涂料的研究與應(yīng)用

青藏鐵路位于寒冷地區(qū)（-35），溫差大（-2529），輻射強(qiáng)（太陽(yáng)總輻射量在全國(guó)為數(shù)不多，每年達(dá)到5000.6000毫米汞柱）。年日照時(shí)間最為25.36hm，相當(dāng)于江蘇省和浙江省的兩倍。干燥（平均相對(duì)濕度40%）、大風(fēng)沙的惡劣環(huán)境，導(dǎo)致青藏沿線混凝土構(gòu)件裂縫，繼而加速對(duì)混凝土各種危害的發(fā)生，對(duì)混凝土梁的耐久性產(chǎn)生極為不利的影響，嚴(yán)重威脅鐵路的安全性，高原嚴(yán)寒又給治理和防護(hù)增加了特殊困難，因此，必須采用長(zhǎng)效的防護(hù)涂料加以保護(hù)。本課題在鐵道部鐵科院的指導(dǎo)和合作下，對(duì)專用于青藏鐵路工程上的JHRF氟碳涂料進(jìn)行了探索研究和對(duì)比試驗(yàn)，并在工程上成功應(yīng)用。1耐老化性能指標(biāo)光照豐富、太陽(yáng)輻射量高、紫外光能大是青藏高原大氣環(huán)境有別于全國(guó)各地區(qū)的三大特點(diǎn)?？諝庀”?、氣候干燥、水汽含量少、生活和工業(yè)帶來(lái)的煙塵顆粒及二氧化碳及含量甚少，故太陽(yáng)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(qū)的4倍。因此對(duì)高分子材料、有機(jī)材料破壞更甚。對(duì)涂料老化性能指標(biāo)有很高要求。盡管氟碳涂料具有超常耐候性(HG/T3792-2005《交聯(lián)型氟碳樹脂涂料》標(biāo)準(zhǔn)中，耐人工氣候老化性為3000h)，但仍不能滿足使用要求，經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，將耐人工氣候老化性能指標(biāo)定為12000h，保光率≥70%。根據(jù)高寒、溫差大等使用環(huán)境條件的特點(diǎn)，又確定專列三項(xiàng)指標(biāo)；(1)低溫循環(huán)性:低溫從-20℃改為-45℃，循環(huán)從5次改為10次；(2)延伸率≥150%；(3)低溫柔韌性：-20℃繞Ф10mm無(wú)裂縫。2原材料的選擇2.1氟含量對(duì)涂料性能的影響這是決定涂料性能最關(guān)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(guān)，氟含量越高，其制備成涂料的耐老化性、耐化學(xué)性的耐久性越長(zhǎng)，當(dāng)氟含量小于15%時(shí)，其涂料性能急劇下降?，F(xiàn)將國(guó)內(nèi)外幾種氟樹脂的含氟量及主要性能比較列于表1。根據(jù)表1對(duì)比可知，由于F07的漆膜柔韌性比F04好，最后選擇F07樹脂。2.2顏色選擇白色在白色顏料中金紅石型鈦白粉耐候性最佳、穩(wěn)定性最好，幾經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，選擇杜邦（Dupont）公司906#鈦白粉。2.3固化涂膜的制備交聯(lián)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(xué)性能方面比較，HMDI多聚體的綜合性能比HDI、MDI好。2.4對(duì)氟碳樹脂要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整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(rùn)性比其他樹脂差，因此，流平劑、分散劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑、促進(jìn)劑等應(yīng)根據(jù)不同的施工環(huán)境、施工機(jī)具、施工技術(shù)要及時(shí)予以調(diào)整，以適應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格控制含水量，最好采用無(wú)水級(jí)或經(jīng)去水處理。否則，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品貯存穩(wěn)定性和施工性。3氟碳樹脂/鈦白粉配比的篩選顏基比控制在(0.75～0.80)/1.0（質(zhì)量比）。生產(chǎn)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(lán)磨中研磨至細(xì)度達(dá)標(biāo)，加入促進(jìn)劑，按情況分別在研磨及分散時(shí)加入消泡劑及濕潤(rùn)劑，最后用溶劑(2)調(diào)黏度合格。4耐陽(yáng)牌jhrf氟碳涂料的性能涂料經(jīng)自檢及有關(guān)涂料質(zhì)量檢測(cè)單位檢驗(yàn)，性能結(jié)果見(jiàn)表3。其他按Q/KDB001標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo)測(cè)試，均為達(dá)到或超過(guò)。從表3檢測(cè)數(shù)據(jù)表明,耐陽(yáng)牌JHRF氟碳涂料的性能，不僅常規(guī)指標(biāo)達(dá)到和超過(guò)HG/T3792-2005《交聯(lián)型氟碳樹脂涂料》和Q/KDB001-2005《常溫氟碳涂料》的要求，而且也達(dá)到工程提出的專項(xiàng)指標(biāo)和諸如耐人工氣候老化等高指標(biāo)的要求。經(jīng)鐵科院針對(duì)工程的包括國(guó)際著名品牌在內(nèi)的氟碳、環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸、苯丙等10余種材料試驗(yàn)比較，JHRF氟碳涂料綜合指標(biāo)最佳。5表面涂層方案和工藝5.1面漆與原料質(zhì)量驗(yàn)收對(duì)混凝土基層裂縫處，進(jìn)行修補(bǔ)填縫后，基層按相關(guān)要求進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)，用環(huán)氧封底涂料作底漆，用JHRF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(hù)工程質(zhì)量驗(yàn)收暫行規(guī)程》進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，合格后，進(jìn)入下一道工序。為保證涂裝質(zhì)量，鐵科院會(huì)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(hù)工程》的技術(shù)要求施工工藝要點(diǎn)和“質(zhì)量驗(yàn)收暫行規(guī)程”，用來(lái)指導(dǎo)和控制施工，把好涂裝這一關(guān)。5.2表面涂層技術(shù)5.2.1雙組分涂料添加量的控制(1)環(huán)境溫度：5～35℃;(3)噴涂空氣：干凈、無(wú)油、無(wú)水，壓力在0.392～0.588MPa;(4)調(diào)漆：嚴(yán)格按產(chǎn)品說(shuō)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30min后再使用，并注意在涂料適用期內(nèi)使用完;(6)控制用量：底漆用量為7～8m2/kg，面涂二道用量為5m2/kg;(7)涂裝間隔時(shí)間：底漆與第一道面涂間隔時(shí)間為24～168h。超過(guò)168h時(shí)，表面應(yīng)清理,用細(xì)砂紙輕磨一遍再涂裝。5.2.2現(xiàn)用現(xiàn)配涂料底漆、面涂均為雙組分涂料，按要求的比例混合調(diào)勻。按照當(dāng)天涂料用量及涂料的適用期，進(jìn)行計(jì)劃配制，現(xiàn)用現(xiàn)配，使用前，將調(diào)制好的涂料，用40～100目的篩網(wǎng)過(guò)濾。按照《青藏鐵路后張梁耐久性防護(hù)工程》涂裝工藝要求進(jìn)行涂裝。進(jìn)行試噴，噴前準(zhǔn)備、防腐、質(zhì)量自檢、補(bǔ)償噴涂等，并注意貯存運(yùn)輸中的安全。6應(yīng)用6.1jhrf氟碳涂料的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)京通鐵路東北赤峰段391km+256m中臺(tái)子橋綜合維修于2004年10月施工，對(duì)普通混凝土π型梁橋用JHRF氟碳涂料進(jìn)行涂裝保護(hù)，約5000m2，經(jīng)半年多后檢查，漆膜完整，光澤依舊，無(wú)不良現(xiàn)象。2005年格爾木昆侖大橋采用JHRF氟碳涂料涂裝至今完好。6.2青藏鐵路混凝土后張梁進(jìn)行保護(hù)性填充通過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)、試用和工程實(shí)例專家論證，經(jīng)青藏鐵路指揮部認(rèn)可，于2006年5月對(duì)青藏鐵路4000片混凝土后張梁進(jìn)行保護(hù)性涂裝，預(yù)期9月份竣工。7jhrf氟碳涂料在混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用我國(guó)混凝土使用量約占全球40%，可想而知我國(guó)混凝土工程量之大，混凝土構(gòu)件之多，水渠、橋梁、高架遍及我國(guó)東西南北。隨著工業(yè)氣體排放量劇增，酸雨率上升，環(huán)境日趨惡化，對(duì)混凝土的危害加劇。因此JHRF氟碳涂料成功用于混凝土保護(hù)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(yán)酷氣候環(huán)境下確保