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。
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。
2 结果与讨论
2. 1 附着力
各涂料体系在混凝土基材上的附着力结果见表2。
注: 破坏性质是以平均破坏面积百分数和破坏类型来表示的，100%A 表示平均破坏面积百分数为100%、破坏类型为底材内聚破坏，详见GB /T 5210—2006 色漆和清漆拉开法附着力试验。
从表2 可以看出，各涂料体系的破坏类型均是混凝土基材内聚破坏，即各涂料体系与混凝土基材的附着力均大于混凝土基材自身的内聚力，附着力均满足JTJ 275—2000 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范中规定的涂层与混凝土表面的粘结力不得小于1. 5 MPa 的要求。5 种涂料体系的附着力均较好，这主要是因为所有涂层体系均使用环氧
树脂底漆和环氧中涂，环氧
树脂和固化剂进行反应后形成交联聚合物网络。这种网络结构有利于其与基材附着，使涂层具有优异的附着强度。
2. 2 耐盐水性
经过30 d 的耐盐水试验后，各涂料体系试验样板表面均无明显变化，各试验涂料体系在试验时间内耐盐水性能均较好。
2. 3 人工加速老化
涂料体系试验样板在500 h 的老化试验过程中，经过紫外线的照射，部分出现了明显的失光、变色和粉化现象，各涂料体系试验前后的光泽变化见表3，变色情况见表4，综合评定等级见表5。
从表5 中可以看出，涂料体系A、C 和E 的耐老化性能较好，这3 种涂料体系均是由环氧底漆+ 环氧中间漆+ 聚氨酯面漆组成，聚氨酯涂料除防腐蚀性能突出外，还具有优良的耐光、耐候性，装饰效果良好，这种涂料体系一般用于冷却塔内壁喉部以上区域。涂料体系B 和D 的组成为环氧底漆+ 环氧中间漆+ 环氧面漆，环氧树脂涂料受日光长期照射会产生失光、粉化和龟裂等，但具有优异的耐腐蚀性能，因此这种涂料体系一般用于冷却塔内壁喉部以下区域。
2. 4 盐雾试验
经过120 d 的盐雾试验后，各涂料体系试块表观均无明显起皮、起泡等失效现象，各涂料体系在试验时间内耐盐雾性能均优良。
2. 5 氯离子渗透
按照《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》( JT/T275—2000) 中规定的试验方法对各涂层抗氯离子渗透性进行测试，经过30 d 的试验后，氯离子穿过涂层片的渗透量均为未检出，满足氯离子渗透量小于5. 0 × 10 － 3 mg /( cm2·d) 的规范要求。
使用X 荧光光谱仪对经过120 d 盐雾试验后的试块进行氯离子含量测试，各涂料体系试块中的氯离子含量( 质量分数) 分别为0. 067 6%、0. 047 8%、0. 070 5%、0. 121 9%和0. 069 8%。
3 结语
( 1) 5 种涂料体系在混凝土基材上的附着力均较好，均能满足《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中规定的涂层与混凝土表面的粘结力不得小于1. 5 MPa 的要求。
( 2) 5 种涂料体系耐盐水性和耐盐雾性能均较好，在相应的试验时间内均未出现起皮、起泡等失效现象。
( 3) 5 种涂料体系中体系A、C 和E 的耐老化性能优于涂料体系B 和D，这与涂料体系的组成有关; 5 种涂料体系抗氯离子渗透性能大体相当，在此项测试中进口涂料的性能稍优于国产涂料。
