砂磨机对于沿海混凝土设施防腐蚀与伪装涂料的影响

摘要:恶劣的海洋环境使钢筋混凝土设施达不到预期寿命,造成能源、资源的巨大浪费。而且由于这些混凝土设施大多处于军港、码头等军事前沿地带,是外军监视、侦察的重点对象。研制了一种适用于沿海钢筋混凝土设施的防腐蚀伪装涂料,并就某混凝土建筑设计涂料伪装图案,确定施工工艺。

    关键词:混凝土;腐蚀;伪装涂料

    1.引言

    氯离子的腐蚀是沿海混凝土建筑物腐蚀破坏的最重要的原因之一。由于混凝土材料的多孔性,随着混凝土构筑物投入使用,来自外部海水、海风、海雾、化冰盐或建筑过程中使用的早强剂、防冻剂等中的氯离子就会进入混凝土内部,导致混凝土膨胀破坏。同时,镁盐在海水中含量较大,渗入混凝土中也会发生化学反应,削弱水泥粘接力,降低混凝土强度。目前,国内外对钢筋混凝土的防护措施主要有4种:对钢筋表面进行涂敷处理、阴极保护、在混凝土中引入外加剂和在混凝土表面使用涂层。其中,在混凝土表面使用涂层最简单、最经济而且维修更新最方便,在国外建筑工程中广泛采用。在可见光波段,现有侦察设备的黑白摄影地面最小几何分辨率为0.15～0.3m,多光谱摄影为1.5～3m,这一尺寸远小于地面立式油罐的几何尺寸,以1000m3的立式油罐为例,其直径可以达到12m,以致其发现概率可高达100%。开展混凝土设施涂料伪装防护研究,就是在混凝土设施表面涂敷不同色彩的具有防腐与伪装双重功效的涂料,尽量减少设施与周围环境(背景)之间的亮度、色度对比,达到对混凝土设施视觉信号的控制,从而实现在平时具有对太空侦察卫星携载的可见光照相探测定位侦察的伪装防护、在战时则可降低敌方机载光学制导导弹的探测概率。

    2.海洋环境下混凝土设施的腐蚀与防护涂装

    2.1 海洋环境下混凝土防腐涂料设计要求

    根据《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》对混凝土表面涂层的要求,防腐蚀涂料应具有良好的耐碱性、附着力和耐蚀性,底层涂料应具有良好的渗透能力;表层涂料应具有耐老化性。经过研究分析,本文设计了3层复合结构的涂料体系。采用低相对分子质量的环氧树脂配以超细石英粉、云母等填料作为封闭底液,使其能够渗入混凝土内部,与混凝土表面附着力大于混凝土本体抗拉强度,并与中间层漆具有良好的配套性;中间层选用中等相对分子质量的环氧树脂,配以玻璃鳞片等填料,使中间层具有较高的抗渗透性能,良好的耐盐水性能;面漆采用聚氨酯改性丙烯酸酯涂料,使其具有较好的耐候性。

    2.2 主要原材料

    环氧树脂:E20、E42;超细石英粉、云母粉、玻璃鳞片、丙烯酸树脂、改性芳香胺、改性脂肪胺、甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、助剂:均为工业级,市售;甲苯二异氰酸酯预聚物(自制)。

    2.3 涂料制备工艺

    底漆和面漆的甲组分先称取溶剂加入高速分散机中混合均匀,然后加入树脂高速搅拌,待树脂全部溶解后,加入其余原材料高速分散1.5h,输入砂磨机研磨到规定的细度,最后输入低速搅拌机,调整涂料黏度。中间漆甲组分中除玻璃鳞片外的其余原材料的加入顺序和底漆、面漆的甲组分加入顺序相同,研磨结束后才加入玻璃鳞片,重新回流至高速搅拌机中,高速搅拌0.5h后出料。

    2.4 涂层主要技术指标和涂刷程序

    防腐涂层的主要技术指标见表1,涂刷程序见表2。

表1混凝土设施防腐涂层技术指标

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表2涂刷程序参照表

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    3.混凝土设施的涂料伪装性能研究

    3.1 迷彩图案设计原则

    按照目标的性质(固定的或活动的)和背景的斑驳特点,迷彩伪装可以分为保护迷彩、变形迷彩和仿造迷彩3种。其中,保护迷彩和仿造迷彩适合固定物体。保护迷彩是复制背景基本色或背景优势色的单色迷彩,而仿造迷彩是仿制周围背景斑点的颜色、形状等特征的多色迷彩。由于仿造迷彩是一种适应背景斑点图案的多色迷彩,能使目标成为背景的自然延续,所以在多色斑驳的背景上,仿造迷彩降低目标显著性的伪装效果,比保护迷彩要好得多[2]。根据GJB453-1988《坦克汽车火炮变形迷彩图册》的技术要求:对坦克、汽车、火炮变形迷彩的设计观察距离为800～3000m。斑点的可见尺寸为:

    当K≥0.4时,A≥[(2.5～3)]×D/3400;当0.2

    K-斑点亮度对比;A-斑点可见尺寸;D-观察距离。

    斑点的配置原则如下:

    (1)保护色斑点与对比色斑点在目标上应交错配置。(2)同一颜色的斑点应采用形状不同、大小不等的曲线形状,且在目标上配置时不应前后、左右对称。(3)斑点从目标某一表面延伸至另一表面时,斑点的长径不应与目标的棱线垂直,而应以锐角相交。(4)目标凸出部分应配置暗斑点,凹入部分应配置亮斑点,且斑点的中心不应与目标凸出或凹入部分的顶点相重合。(5)目标顶部宜多配置暗斑点,背光面和阴影宜多配置亮斑点。(6)目标的孔、口部位应配置暗斑点,但不应重复上述孔、口部位的轮廓。
3.2 迷彩图案确定步骤

    迷彩图案通常按以下几个步骤确定:

    (1)明确敌人观察目标时可能采取的各种观察距离和观察高度。

    (2)预定实施仿造迷彩的固定目标的涂色面积。为了得到目标涂色面积和便于以后调制仿造迷彩草图,应准备好迷彩目标的各面展开图。

    (3)调制中心背景斑点要图

    对于仿造迷彩,仅考虑固定目标的中心背景,即环绕在目标周围,且面积超过目标顶面或某一侧面面积9倍的那部分背景。中心背景是确定仿造迷彩斑点图案的客观依据,为了正确地确定仿造迷彩的斑点图案,必须调制连目标在内的中心背景,包括水平背景和垂直背景斑点要图。绘制垂直和水平背景斑点要图,可以分别用当地的背景照片、空中平面照片和颜色比色板在现场调制。依据照片的比例尺,用油脂铅笔在照片上画出目标的平面或某一侧面及其中心背景范围。根据照片上的背景图案和现场实际情况,在图纸上描绘中心背景上的斑点轮廓,并用颜色比色板测定背景斑点的颜色号码和亮度系数。将背景斑点的测定结果列成背景斑点要图的统计表,并用相应的(或假设的)颜色在要图上着色。

    (4)调制仿造迷彩草图

    当目标各面的中心斑点要图调制完毕后,就可以根据迷彩图案的设计原则,调制仿造迷彩草图。其调制的方法和步骤如下:

    用亮度对比公式验算中心背景范围内各种斑点之间的亮度差别,通过验算明确哪些背景斑点(K≥0.4)可以作为仿造迷彩的相邻斑点;哪些背景斑点(K<0.4)不能作为仿造迷彩的相邻斑点。根据预定的观察距离和各可见尺寸公式计算仿造迷彩的斑点可见尺寸界限,明确可以忽略的背景斑点和可以作为仿造迷彩的背景斑点。在目标的中心背景斑点要图上,设计目标各面仿造迷彩的斑点图案,用相应的颜料在图上着色,调制成仿造迷彩草图。用公分方格纸量出草图上各色仿造迷彩斑点的涂色面积,并计算各种涂料的用量。

    3.3 设计实例

    本研究对某混凝土结构的建筑和油罐进行了海洋迷彩图案的设计。因为目前没有相关的海洋迷彩的标准,考虑到未来战场的定位,本研究参考海军配发的迷彩服和GJB453-1988《坦克汽车火炮变形迷彩图册》中林地南方夏季型的设计,确定迷彩图案由海蓝、月白、绿色和黑色组成,并适当增加了海蓝和绿色的比例,其中,海蓝占40%、月白占10%、绿色占30%、黑色占20%。根据迷彩图案的设计原则,设计图案如下:

    房屋用五面视图(即俯视图、前、后、左、右视图)表示,见图1。

图1 模拟建筑物迷彩设计图样

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    本研究预设了伪装服的4色,图案设计步骤可简化为:

    (1)按比例,将拟进行迷彩设计的目标的各个面绘制在方格纸上。本研究模拟一幢建筑进行迷彩设计(建筑物长37m,宽12m,高按每层2.5m计,4层共计10m,比例尺为1∶200)。(2)按照斑点的配置原则绘制各斑点,并借助方格纸量出各斑点的涂色面积。(3)修改各斑点,以期达到或接近预期的颜色比例。(4)根据比例尺和涂刷1道的用漆量计算各色涂料用量。

    4.施工工艺

    4.1 表面处理

    (1)混凝土表面含水量控制。混凝土含水率应小于8%,否则会对施工质量有较大的影响。

    (2)混凝土表面处理。根据条件不同,可采用电动钢丝轮、风动钢丝轮、手工钢丝刷等工具对混凝土表面进行处理,以除去混凝土表面泛碱和附着物,增加表面粗糙度,并用压缩空气将灰尘喷吹干净。

    4.2 配漆

    涂料使用前要充分搅拌,待搅拌均匀后将乙组分倒入甲组分中,混合均匀后方可使用。甲、乙组分混合后,最好先放置15min,熟化后使用效果更佳。如油漆用量较少,甲、乙组分可按比例进行调配。

    4.3 涂漆

    采用刷涂、辊涂、喷涂均可。如需稀释,可加入专用稀释剂。施工时尽量做到涂层薄厚均匀,不漏涂、不流挂并达到规定的厚度。在常温条件下每天可涂1～2道。按1道封闭底漆、2道中间层的顺序涂刷,待中间层干透后,根据设计好的迷彩图案在中间层上绘制迷彩图案轮廓,手工或喷涂迷彩涂料。面漆采用喷涂的施工方法时,一般由浅到深逐个喷涂。喷涂一个斑点时,其他相邻色调的斑点不必采取遮盖措施,只需沿斑点的轮廓线从外沿向内面进行连续喷涂即可。

    5.结语

    混凝土设施防腐伪装涂料不仅能够解决混凝土设施的腐蚀防护问题,还具有一定的伪装防护能力,在实际应用中可以结合改变目标的背景配置等手段提高涂料的伪装效果。