針對在濕熱海洋環境下長期服役的鐵路混凝土，設計了表面氟碳涂層成套體系，明確了涂層體系應用技術要求，在此基礎上規范了施工措施并完善了質量評價體系，實現了涂層防護成套技術在相應工況下的成功應用。效益分析表明，涂層技術的應用降低了鐵路混凝土的全壽命期維修費用，兼具環保和社會效益。

關鍵詞 材料工程;鐵路混凝土；氟碳涂層；應用技術；海洋環境；耐久性

隨著我國對海洋開發規模的不斷擴大，各類碼頭、跨海大橋、人工島等海洋工程基礎設施的建設數量正在逐漸增加。鋼筋混凝土由于具有易澆注、耐沖擊、耐磨等優良性能以及較低的工程造價，成為進行此類設施建設的首選形式。但鋼筋混凝土在海洋環境下服役時面臨著較嚴重的鋼筋銹蝕等腐蝕問題，易導致結構開裂、失效，縮短結構使用壽命[1]。為保證安全服役，必須對已發生腐蝕的結構進行修復，但技術難度與所需資金均十分巨大。因此，人們對處于嚴重腐蝕環境下的鋼筋混凝土越來越多地采取事前防護措施以提升其耐久性，從而降低全壽命周期的成本[2-3]。

海南省處于典型的高溫、高濕、強腐蝕等多腐蝕因素耦合作用的海洋環境下，其區域內鋼筋混凝土的腐蝕問題更為突出，對效果顯著、實施簡便、作用持久的混凝土耐久性提升技術措施的需求更加迫切。在諸多技術措施中，混凝土表面涂層技術較為簡單有效，不僅可以應用到新建結構上，還可以應用于已有結構的修復[4-8]。本文主要介紹成功應用于新建海南西環鐵路提升混凝土耐久性的表面氟碳防腐蝕涂層技術。

1 工程概況
新建海南西環鐵路始于既有西環鐵路海口站，終于三亞站，線路走向沿海南西部沿海地段，正線全長345 km，設計時速200 km，為I級雙線鐵路。在西環鐵路中段，位于海南省儋州市與昌江縣境內的珠碧江雙線特大橋全長 3 991 m，橋位與北部灣入海口不足5 km。由于海水倒灌影響，環境腐蝕作用異常嚴重，其中，氯鹽環境的作用等級為L3，化學侵蝕環境的作用等級為H4，鹽晶結晶破壞環境的作用等級為Y4，并存在大于Y4等級的高硫酸鹽含量的極端嚴重腐蝕環境，必須對相應環境下的混凝土結構進行防腐蝕強化處理，提升混凝土耐久性。


基本特點
1.重量輕：10-14千克/平方米，相當于磚墻的1/30。
2.隔熱保溫：芯材導熱系數： λ<=0.041w/mk。
3.強度高：可作天花圍護結構板材承重，抗彎抗壓；一般房屋不用梁柱。
4.色澤鮮艷：無需表面裝飾，彩色鍍鋅鋼板防腐層保持期在10-15年。
5.安裝靈活快捷：施工周期可縮短40%以上。
6.氧指數：(OI)32.0(省消防產品質檢站)。
1.什么是氟碳彩涂鋼板：

氟碳彩涂鋼板是指鋼板采用經過高溫烘烤制成的涂層鋼板。氟碳樹脂涂料是以氟碳樹脂為主成膜物,輔以各種改性樹脂,顏料,填料,經分散,研磨,調色等加工而成的涂料。氟碳樹脂是以含氟烯烴為基本單體進行均聚或共聚,或以此為基礎與其他單體進行共聚以及側鏈含有氟碳化學鍵的單體自聚或共聚而得到的分子結構中含有較多C-F化學鍵的樹脂。
氟碳樹脂涂料按照組成涂料樹脂的不同又可分為：聚氟乙烯（PVF)涂料,聚偏二氟乙烯(PVDF)涂料,聚三氟氯乙烯（PCTFE)涂料,聚四氟乙烯（PTFE)涂料,聚全氟丙烯（FEP）涂料,乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)涂料,乙烯/三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）涂料,四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚體（PFA）涂料,氟烯烴-乙烯基醚共聚物涂料,氟橡膠涂料及各種改性氟樹脂涂料。
2.聚偏二氟乙烯（PVDF）涂料的性質

PVDF樹脂中含有大量的C-F化學鍵,由于氟的電負性大,氟原子上帶有較多負電荷,相鄰氟原子之間相斥,使含氟烴鏈沿著鋸齒狀的碳鍵作螺線型分布,中間的一條碳鏈四周被一系列帶負電的氟原子所包圍,形成高度屏蔽的保護墻；分布為對稱結構,整個分子是非極性的,因此具有高度的化學穩定性和隋性。PVDF樹脂是一種熱熔型樹脂,需高溫烘烤通過熱熔融流平成膜。
PVDF涂料繼承了PVDF樹脂的優異特性,表現為耐久性,耐化學品性,防腐性等。PVDF樹脂涂料在建筑領域使用已經超過40年。其良好的戶外性能業績,是目前公認的具有較好保護作用的有機涂層。
3.供應紅色寶鋼氟碳彩鋼板的質量管控要求
氟碳樹脂類型：必須采用聚偏二氟乙烯（PVDF）樹脂作為氟碳涂料的基礎樹脂。
涂料認證：寶鋼PVDF涂料供應商具備KYNAR500和HYLAR5000涂料認證資質。這界著名的兩家PVDF生產企業規定被認證的涂料單位生產的PVDF涂料,至少含有70%的PVDF樹脂(質量比),方可使。
顏料選型：為了保證氟碳涂料具備極高的耐候性,PVDF涂料采用的顏料只能是高溫鍛燒金屬氧化物或金屬氧化物合金顏料即陶瓷顏料；耐候級金紅石型鈦；耐酸堿金屬顏料和耐久性云母珠光顏料。
鍍層重量：寶鋼在生產氟碳彩涂鋼板時必須采用鍍鋅層單面大于90克/平方米）熱鍍鋅基板或者鍍鋁鋅重量單面大于75克/平方米的熱鍍鋁鋅基板。
底漆配套：采用聚氨酯或者聚酯底漆（環氧類底漆因耐候性相對較低不能匹配PVDF涂料）。
涂層膜厚控制：PVDF彩涂鋼板上表面總膜厚必須23微米。
涂料烘烤溫度控制：PVDF涂料必須經過板溫高達249-254度的高溫烘烤。

一、氟碳彩鋼板的定義：
氟碳彩鋼板是使用PVDF氟碳樹酯的氟碳涂料涂裝在金屬板上，再經高溫烘烤做成的金屬烤漆涂
二、氟碳彩鋼板的特點
1.具有超常的穩定性，在酸堿及污染嚴重的環境中能保持各項性能的穩定。
2.卓越的耐久性，氟碳彩鋼板在室外20年仍能保持良好的顏色喝。
3.優異的加工性能，涂裝后的彩板具有高柔韌性，耐沖擊性，還可進行后壓花處理。
三、氟碳涂料的歷史
1.氟碳涂料早開發于1961年，1965年正式進入市場，早期主要用于核電站等重大工程，后來
擴展到高級商業建筑和公共建筑。近年來使用越來越廣。
2.目前，美國占60%的使用量，歐洲占10%，亞洲占30%（主要集中在日本和南韓），近年來，國內市場也逐步認識
到其優異性能，也越來越廣泛地采用該產品。
四、氟碳彩涂板的用途
氟碳彩板主要用于室內外需要長久保護并始終維持原有顏色的建筑物，特別是高級建筑或者惡劣環境下的建筑物。如公共設施，機場，商業或辦公大廈，超級市場，工業廠房，機庫和糧庫等等。
五、氟碳涂料的生產
為保證涂料廠生產出合格的氟碳涂料，PVDF氟碳樹酯供應商只給那些能夠保證生產出優異氟碳涂料產品的涂料商發放購買許可證從而保證PVDF氟碳涂層的崇高質量和聲譽，如在美國只有麗利公司等5家涂料商具有Kynar500氟碳樹酯的許可證。同樣，涂層廠必須達到涂料商的技術要求，才能得到涂料供應商的使用許可證書，從而購買氟碳涂料。樹酯和涂料的許可證制度，在幾十年的時間內保證了氟碳涂層的質量，確保了終用戶的根本利益。
六、氟碳涂料只要指標涂料中氟碳樹酯含量：≥70%
比重：1.20±0.1kg/公斤
涂布量：330㎡/公斤（以干膜1um計）
固含量：42±2%（重量），38±2%（體積）
包裝粘度：100~120秒
PMT:249~254℃
耐鹽霧試驗：>1000小時
MEK：>150次
T彎：0~1T
反向沖擊：>9J
度：（60°）：15~40%
鉛筆硬度：>F
七、氟碳涂料涂裝條件
1.涂裝前避免基板的污染和化涂膜的損傷
2.嚴格控制涂裝室的清潔度
3.保持上機粘度的穩定
4.配套底漆可使用聚氨酯底漆和環氧底漆
5.可采用兩輥的方式涂裝
6.涂裝時需經常檢查和更換過濾裝置
7.PMT（板溫）：>249℃
8.固化時間：>23秒
9.烘烤后可采用風冷或水冷方式冷卻
八、涂裝氟碳涂料，氟碳彩涂板的注意事項
料盤回流導管需選用耐溶劑管，防止管道溶解，破裂。涂層機的料盤擋板需要根據料盤氣泡情況作適當調整。注意面，背漆板溫的同步。經常檢測冷卻水的水質，防止涂層的污染。氟碳涂層較軟，注意卷取張力的調整。氟碳涂料價格昂貴，避免各環節的浪費。
九、施工安全氟碳涂料中含有偏二氟乙烯，長期接觸對人體有一定的損害，在涂裝應注意：進入涂裝室必須戴好防護用品。避免用手直接接觸氟碳涂料。皮膚上不小心粘上氟碳涂料，應先勇干凈抹布擦凈，再用酒精清洗，嚴重者需及時上。
氟碳彩鋼板卓越品質

彩鋼板以冷軋鋼板為基材，對其進行脫脂、磷化和鉻酸鹽處理后，在氮氣的保護下進行雙面熱鍍鋅，再施以易于底漆牢固黏附的化學轉化膜，然后涂上環氧樹脂底漆，后還要涂上耐化學腐蝕的彩色面漆。目前，彩鋼板已發展出多個品種，有單層的彩鋼板，夾芯的彩鋼板，夾芯彩鋼板中又有聚苯乙烯和巖棉彩鋼板。


彩鋼板活動房所使用的鋼材主要有彩鋼板、角鋼、槽鋼、T字鋼，等等。如屋面瓦，采用彩色鋼板壓型坡紋瓦，四周設封口板，屋架、檁條、大梁采用角鋼和部分槽鋼拼裝焊接組成，小次梁采用角鋼拼T字型，角柱、中柱采用槽鋼和角鋼鋼柱組成。

0.5mm鍍鋅板卷平均價格為5196元/噸，較上一個交易日上揚9元/噸；1.0mm鍍鋅板卷平均價格為5069元/噸，較上一個交易日提升5元/噸；0.476mm彩涂板卷平均價格為5985噸，較上一個交易日下跌6元/噸。


具有諸多優點：一是規格多樣化，且色澤鮮艷，無需表面裝飾；二是安裝靈活方便，不僅能夠減少建筑物的基礎工程和結構工程費用，且能多次拆裝，綜合效益十分顯著；三是防火性好，彩鋼板芯材為B1級難燃材料，其氧指數≥26，燃燒時不會熔融，且無黑煙，無高溫分解滴落物；四是使用溫度范圍廣，彩鋼板芯材使用溫度在-70℃~120℃，瞬間達200℃，在低溫甚至超低溫環境中使用時，收縮小，不脆化，是深冷(冷庫)工程理想的絕熱材料；五是導熱系數低(λ=0.041w/mk)，隔熱保溫性能好；六是無無味，彩鋼板芯材不用氟利昂發泡劑，燃燒時無無味，溢出的氣體對人體與環境均無害，符合環保要求；七是防水防濕，彩鋼板芯材屬于有機高分子發泡材料，其結構屬閉孔型，具有良好的抗吸水性和抗水蒸氣滲透性；八是自重輕。
保溫隔熱
該彩鋼板復合板常用保溫材料有：巖棉、玻璃纖維棉、聚苯乙烯（EPS）、聚氨酯等，導熱系數低，從而活動房具有良好保溫隔熱效果。高強度彩鋼板采用高強度鋼板為基材（抗張拉強度5600kg/cm）再加上較先進的設計與滾壓成型。因此彩鋼板活動房具有極佳的結構特性。
氟碳彩板的用途
PVDF氟碳涂層為現有建筑涂層中的良好,為公認的具有較好保護作用的有機涂層,能保證金屬建筑板幾十年不受損害,并始終保持美麗的顏色。從1965年進入市場起,氟碳涂層在世界各地的建筑物經歷了30多年的日曬風吹雨打,始終保持完美無損。PVDF為聚偏氟乙烯。氟原子較大的電負性能形成十分穩固的氟碳鍵,加上其分子獨特的對稱性,使pvDF具有超常的穩定性,獨特的抗紫外光光解性能及優異的絕緣性能和機械性能。
3 涂氟背板發展機遇及氟碳涂料的技術研究

3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術發展

近年來，組件企業將降本的壓力紛紛轉嫁給組件材料供應商，迫使材料企業特別是背板企業面臨材料技術更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術、成本和價格比傳統 TPT 型背板更具優勢，將在未來占據背板市場的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒有一種新材料具有這種優勢并進行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候層的氟碳涂料、氟碳樹脂是研究的熱點。針對光伏應用領域（如圖 2、表 1、表 2）展開研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹脂的性能和功能性。現有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進行加熱交聯成膜或微波、電子束固化成膜。相信經過技術革新，以這些氟碳涂料改進的背板材料將具有更優異的功能和更環保的應用。



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