1　前 言
海港码头主要以钢筋混凝土结构为主，由于长期受海水浸泡、干湿交替、日光曝晒、沿海盐雾、海生生物及潮湿空气的腐蚀，码头混凝土如不加以保护则很容易被腐蚀，从而导致其使用寿命大大降低。选择合适的防腐涂料，设计合理的防腐涂层，对于延长海港码头的使用寿命是一种积极有效的方法。本文就三亚某码头混凝土防腐涂层设计的过程进行介绍。

2　海港码头混凝土腐蚀情况
混凝土表面存在着大量的毛细孔及各种原因造成的细微缝隙，这些都是海水侵蚀码头混凝土的直接通道，混凝土孔隙中的水分通常以饱和的氢氧化钙溶液形式存在，其中还含有一些氢氧化钠和氢氧化钾，pH 值约为12.5，海水环境下又含有较高浓度的氯离子。此溶液日积月累的作用使混凝土逐步形成表面多孔的腐蚀面，这种腐蚀面在海水的动力作用下更加速了混凝土表层腐蚀。如果腐蚀介质进一步渗透到钢筋并造成锈蚀就会对码头的结构严重破坏，造成巨大的损失。根据腐蚀情况不同，码头混凝土可分为浪溅区、水位变动区、大气区、水下区。其中浪溅区与水位变动区由于通氧条件好，孔隙间水分比较多，是腐蚀较为严重的部位。大气区次之，水下区腐蚀轻。所以码头混凝土中水上部分（就是除水下区以外）的防腐蚀是至关重要的，使用涂料封闭防腐蚀是解决
其腐蚀的有效而较为经济的办法。根据Basheer的介绍可知，海水环境中Cl－侵蚀是混凝土破坏的主要原因之一。因此在设计涂层时将涂层的抗氯离子渗透性指标作为重要参考依据。另外海水涨退潮时间差、海洋高强度日照下耐候性、涂层翻新的重涂性能、涂层的环保性等也是设计中应考虑的重点因素。

3　涂层设计
3.1　底漆的选择
码头混凝土防腐蚀底漆和钢材或普通混凝土防腐蚀底漆有不同的要求，要满足的条件是：①附着力强、低粘度、高渗透性；②能施工于潮湿面；③抗碱性能好；④封闭性能好。
混凝土的含水率是混凝土防腐蚀涂装的重要指标，按一般规定应在6％以下才能进行涂装，但海港码头情况特殊，涨退潮及很高的空气湿度为施工带来极大不便，混凝土的含水率不可能达到国标规定的涂料施工基本条件，而底漆的附着力将直接影响整个涂层的附着力和使用寿命。故为保证整个防腐涂层有较好的附着力，必须选择一种能在湿环境固化的底漆。
目前常用的混凝土封闭底漆主要有：环氧树脂漆、环氧煤沥青漆、聚氨酯漆、乙烯树脂漆（过氯乙烯、高氯化聚乙烯漆）、橡胶漆（氯磺化漆、氯化橡胶漆）等，作为底漆经常使用清漆以保证其渗透性和封闭性。一些主要特性见表1。

从表1 可以看出，对于混凝土基材，环氧树脂漆具有优秀的综合表现，尤其在附着力、渗透性和潮湿面固化方面比较突出。故选择环氧防腐清漆作为封闭底漆。同时为提高抗腐蚀性，加入部分特殊树脂进行改性。固化剂选用能湿固化的改性胺。
3.2　中间漆的选择
码头混凝土的防腐中涂应用于底漆与面漆之间，是底漆与面漆的衔接层，必须与上下层有良好的附着力。并且对腐蚀介质的侵蚀能够有效地隔绝和延缓，从而提高涂层体系的使用寿命。需满足以下条件：①配套性好，与底漆和面漆附着力强；②抗渗透性强；③厚涂性好。
底漆选用改性环氧防腐清漆来封闭底材，为保证良好的层间附着力，采用环氧体系的中间漆。根据腐蚀理论，提高抗腐蚀性，可以通过厚层漆膜来实现，故中间漆必须有厚涂性。提高涂层体系的抗渗透性，以提高涂层对氯离子的防腐作用，中间漆应加入片状填料并形成致密的鳞片层叠漆膜来实现，主要有：云母氧化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。三者的径厚比相比，玻璃鳞片与不锈钢鳞片比云母氧化铁大；从经济角度考虑，不锈钢鳞片价格较贵，因此选择了玻璃鳞片作为主要的片状填料。中涂终选用环氧玻璃鳞片重防腐涂料，固化剂选用能湿固化的改性胺。该漆在提高涂层的抗氯离子渗透性和力学性能（耐磨性、抗冲击性等）的同时，也保证了漆膜一定的粗糙度，能与面漆有较好的附着力。
3.3　面漆的选择
用于码头混凝土防腐的面漆必须满足：①较高的耐候性、耐老化性，能抵抗长期的日照；②较好的防腐性能，能耐一定的酸碱盐和海洋微生物的腐蚀；③较好的重涂性；④较为光滑的表面。根据设计要求，防腐的主要涂装区域为浪溅区和水位变动区，而这些区域长期暴露在阳光中，故面漆必须有较好的耐候性和耐盐雾性，这样才能起到较好的保护作用。同时面漆表面必须光滑，以减少水浪对涂层的磨损。作为面漆其防腐蚀性能也是重要指标。另外由于翻新的需要，面漆体系还应具备良好的重涂性。
常见的面漆有聚氨酯漆、丙烯酸聚氨酯漆、氯化橡胶漆、氟碳漆等。一些主要性能比较见表2。

氟碳防腐漆虽然综合性能佳，但价格也较高，可建议用于要求较高且翻新难度较大的场合。丙烯酸聚氨酯防腐漆是一种新型的复合树脂防腐漆，具备丙烯酸漆较好的保光、保色和户外耐久性的同时，也集合了聚氨酯漆优异的物理机械性能和耐化学性，是一种具有优异耐候性的高装饰防腐涂料。而且其性价比也是比较高的，故选用丙烯酸聚氨酯防腐漆作为面漆。

4　涂层体系的评价
4.1　湿施涂性
制作混凝土试件样板，试件尺寸(240×150×150)mm，强度C25，按此尺寸浇灌成型，养护28d后待用。然后按下面三种方式进行涂装试验。
(1)干涂：在其表面进行涂装；
(2)湿涂：试件在施工前浸泡海水1d，取出后用布抹去试件表面的海水后即涂装；
(3)带水涂：试件在施工前浸泡海水1d，试件从水中取出后立即进行涂装。
将改性环氧组分与固化剂组分均匀混合，熟化20min 后开始涂装，用刷涂。涂装时湿膜厚度用湿膜测厚仪控制在80mm。试验表明，三种情况下的涂装均无障碍，涂料能均匀覆盖基面。
4.2　湿粘结性
采用EICOMETER106 型粘结力测定仪测定涂层的抗拉粘结力。其方法是底漆涂装完毕6h 后开始涂刷中间漆——环氧玻璃鳞片重防腐涂料，用湿膜测厚仪控制在150mm，然后开始涂装面漆——丙烯酸聚氨酯漆，涂装两遍，每遍湿膜厚度为100mm。面漆涂装完48h后进行测试。预先用高强快硬粘结剂在涂层马口铁试片表面粘置圆盘形拉拔钉，24h后用粘结力测定仪将圆盘形拉拔钉拉出，直接读出拉拔粘结力值，每块试片测定6个数据，以6个数据的平均值作为试验结果，见表3。

从表3 数据来看，上述几种情况下试件的抗拉粘结强度都符合基本要求：抗拉粘结强度≥2MPa。同时从试验涂层的抗拉断裂状况来看，各种施涂条件的涂层，主要为混凝土部位发生断裂，且断裂层位置离表层有1cm厚。这表明该涂层与潮湿混凝土表面及带水的混凝土表面都具有较高的粘结力，附着性能良好，漆膜渗透性好。
4.3　耐动力冲击性
用于海洋环境下水位变动区的涂料，除了具有良好的湿涂及带水涂的性能外，施涂初期涂层还应能经受潮水涨落、海水吃溅、波浪拍打等作用的冲击。为此，在试验室进行了耐动水冲击性试验。试验是在(0.6×1.5×0.5)m的水槽中进行的。槽内盛入3% 食盐水，并对槽内软水通气(通气设备为电磁式气压缩机，其排气量为95L/min，将压缩机的排气管头分散布置于距试片约200mm 的距离)造成动水环境。底漆按上述规定来进行涂装，涂装完毕2h 后就开始垂直放置于该水槽的一侧，进行连续通气24h试验。涂层于动水中不出现溶散、漂浮、起泡、流挂下垂及剥落等现象。取出后用干布擦干表面水滴，接着用同样方法进行中间漆、面漆试验。每遍试验结束后，取出试片观察，涂层仍然平整，证明该涂层具有良好的耐水冲击性能。
4.4　抗氯离子渗透性
按照自然条件下涂层的干燥速度将底漆、中间漆、面漆依次涂装在试件尺寸(240 × 150 × 150)mm的混凝土样板上，按全封闭的方式进行涂装。试件分为两组，分别于盛有10％的盐水的槽中进行干湿循环和全浸泡2组试验。试验温度为室温，对于干湿循环的试件，面漆涂装完毕24h后放置于海水中受海水浸泡4h，如此循环60d。全浸泡试件则始终浸泡在水槽中。
4.4.1 取样
将干湿循环和全浸泡条件下的试件各取2块，用清水冲掉试件表面的盐溶液，待试件表面凉干后，分别钻取(0～5)mm、(5～10)mm、(10～20)mm、(20～30)mm、(30～40)mm、(40～50)mm6个深度层作为混凝土样，2个试件平行取样，将同一深度的粉末收集到一起作为该层的样品。
4.4.2 滴定样品中的游离Cl- 含量
对上述混凝土粉样按JTJ270-98《水运工程混凝土试验规程》进行处理，并分析样品中游离Cl- 含量，见表4。

从表4数据可以大致看出全浸泡条件下的氯离子渗透速度要比干湿条件下要慢，同时该涂层对阻止氯离子的渗透起了较好的作用。

5　小 结
针对三亚某码头实际使用的环境设计了一定的特定防腐涂层，并经有效试验证明该涂层在该环境下具有较好的湿施工性、较好的粘结强度、耐动力冲击性以及较好的抗氯离子渗透性，终将该涂层体系（环氧防腐清漆+环氧玻璃鳞片重防腐涂料＋丙烯酸聚氨酯防腐涂料）应用于该码头，涂装了近2万m2，涂膜厚度300mm，设计使用寿命10年。目前该涂层已经实际使用两年多，未出现任何问题，一定程度上也说明该涂层对保护混凝土结构、阻止氯离子的腐蚀起到了较好的作用。