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砂磨機對于沿海混凝土設施防腐蝕與偽裝涂料的影響

摘要:惡劣的海洋環境使鋼筋混凝土設施達不到預期壽命,造成能源、資源的巨大浪費。而且由于這些混凝土設施大多處于軍港、碼頭等軍事前沿地帶,是外軍監視、偵察的重點對象。研制了一種適用于沿海鋼筋混凝土設施的防腐蝕偽裝涂料,并就某混凝土建筑設計涂料偽裝圖案,確定施工工藝。

    關鍵詞:混凝土;腐蝕;偽裝涂料

    1.引言

    氯離子的腐蝕是沿海混凝土建筑物腐蝕破壞的最重要的原因之一。由于混凝土材料的多孔性,隨著混凝土構筑物投入使用,來自外部海水、海風、海霧、化冰鹽或建筑過程中使用的早強劑、防凍劑等中的氯離子就會進入混凝土內部,導致混凝土膨脹破壞。同時,鎂鹽在海水中含量較大,滲入混凝土中也會發生化學反應,削弱水泥粘接力,降低混凝土強度。目前,國內外對鋼筋混凝土的防護措施主要有4種:對鋼筋表面進行涂敷處理、陰極保護、在混凝土中引入外加劑和在混凝土表面使用涂層。其中,在混凝土表面使用涂層最簡單、最經濟而且維修更新最方便,在國外建筑工程中廣泛采用。在可見光波段,現有偵察設備的黑白攝影地面最小幾何分辨率為0.15～0.3m,多光譜攝影為1.5～3m,這一尺寸遠小于地面立式油罐的幾何尺寸,以1000m3的立式油罐為例,其直徑可以達到12m,以致其發現概率可高達100%。開展混凝土設施涂料偽裝防護研究,就是在混凝土設施表面涂敷不同色彩的具有防腐與偽裝雙重功效的涂料,盡量減少設施與周圍環境(背景)之間的亮度、色度對比,達到對混凝土設施視覺信號的控制,從而實現在平時具有對太空偵察衛星攜載的可見光照相探測定位偵察的偽裝防護、在戰時則可降低敵方機載光學制導導彈的探測概率。

    2.海洋環境下混凝土設施的腐蝕與防護涂裝

    2.1 海洋環境下混凝土防腐涂料設計要求

    根據《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》對混凝土表面涂層的要求,防腐蝕涂料應具有良好的耐堿性、附著力和耐蝕性,底層涂料應具有良好的滲透能力;表層涂料應具有耐老化性。經過研究分析,本文設計了3層復合結構的涂料體系。采用低相對分子質量的環氧樹脂配以超細石英粉、云母等填料作為封閉底液,使其能夠滲入混凝土內部,與混凝土表面附著力大于混凝土本體抗拉強度,并與中間層漆具有良好的配套性;中間層選用中等相對分子質量的環氧樹脂,配以玻璃鱗片等填料,使中間層具有較高的抗滲透性能,良好的耐鹽水性能;面漆采用聚氨酯改性丙烯酸酯涂料,使其具有較好的耐候性。

    2.2 主要原材料

    環氧樹脂:E20、E42;超細石英粉、云母粉、玻璃鱗片、丙烯酸樹脂、改性芳香胺、改性脂肪胺、甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、助劑:均為工業級,市售;甲苯二異氰酸酯預聚物(自制)。

    2.3 涂料制備工藝

    底漆和面漆的甲組分先稱取溶劑加入高速分散機中混合均勻,然后加入樹脂高速攪拌,待樹脂全部溶解后,加入其余原材料高速分散1.5h,輸入砂磨機研磨到規定的細度,最后輸入低速攪拌機,調整涂料黏度。中間漆甲組分中除玻璃鱗片外的其余原材料的加入順序和底漆、面漆的甲組分加入順序相同,研磨結束后才加入玻璃鱗片,重新回流至高速攪拌機中,高速攪拌0.5h后出料。

    2.4 涂層主要技術指標和涂刷程序

    防腐涂層的主要技術指標見表1,涂刷程序見表2。

表1混凝土設施防腐涂層技術指標

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表2涂刷程序參照表

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    3.混凝土設施的涂料偽裝性能研究

    3.1 迷彩圖案設計原則

    按照目標的性質(固定的或活動的)和背景的斑駁特點,迷彩偽裝可以分為保護迷彩、變形迷彩和仿造迷彩3種。其中,保護迷彩和仿造迷彩適合固定物體。保護迷彩是復制背景基本色或背景優勢色的單色迷彩,而仿造迷彩是仿制周圍背景斑點的顏色、形狀等特征的多色迷彩。由于仿造迷彩是一種適應背景斑點圖案的多色迷彩,能使目標成為背景的自然延續,所以在多色斑駁的背景上,仿造迷彩降低目標顯著性的偽裝效果,比保護迷彩要好得多[2]。根據GJB453-1988《坦克汽車火炮變形迷彩圖冊》的技術要求:對坦克、汽車、火炮變形迷彩的設計觀察距離為800～3000m。斑點的可見尺寸為:

    當K≥0.4時,A≥[(2.5～3)]×D/3400;當0.2

    K-斑點亮度對比;A-斑點可見尺寸;D-觀察距離。

    斑點的配置原則如下:

    (1)保護色斑點與對比色斑點在目標上應交錯配置。(2)同一顏色的斑點應采用形狀不同、大小不等的曲線形狀,且在目標上配置時不應前后、左右對稱。(3)斑點從目標某一表面延伸至另一表面時,斑點的長徑不應與目標的棱線垂直,而應以銳角相交。(4)目標凸出部分應配置暗斑點,凹入部分應配置亮斑點,且斑點的中心不應與目標凸出或凹入部分的頂點相重合。(5)目標頂部宜多配置暗斑點,背光面和陰影宜多配置亮斑點。(6)目標的孔、口部位應配置暗斑點,但不應重復上述孔、口部位的輪廓。
3.2 迷彩圖案確定步驟

    迷彩圖案通常按以下幾個步驟確定:

    (1)明確敵人觀察目標時可能采取的各種觀察距離和觀察高度。

    (2)預定實施仿造迷彩的固定目標的涂色面積。為了得到目標涂色面積和便于以后調制仿造迷彩草圖,應準備好迷彩目標的各面展開圖。

    (3)調制中心背景斑點要圖

    對于仿造迷彩,僅考慮固定目標的中心背景,即環繞在目標周圍,且面積超過目標頂面或某一側面面積9倍的那部分背景。中心背景是確定仿造迷彩斑點圖案的客觀依據,為了正確地確定仿造迷彩的斑點圖案,必須調制連目標在內的中心背景,包括水平背景和垂直背景斑點要圖。繪制垂直和水平背景斑點要圖,可以分別用當地的背景照片、空中平面照片和顏色比色板在現場調制。依據照片的比例尺,用油脂鉛筆在照片上畫出目標的平面或某一側面及其中心背景范圍。根據照片上的背景圖案和現場實際情況,在圖紙上描繪中心背景上的斑點輪廓,并用顏色比色板測定背景斑點的顏色號碼和亮度系數。將背景斑點的測定結果列成背景斑點要圖的統計表,并用相應的(或假設的)顏色在要圖上著色。

    (4)調制仿造迷彩草圖

    當目標各面的中心斑點要圖調制完畢后,就可以根據迷彩圖案的設計原則,調制仿造迷彩草圖。其調制的方法和步驟如下:

    用亮度對比公式驗算中心背景范圍內各種斑點之間的亮度差別,通過驗算明確哪些背景斑點(K≥0.4)可以作為仿造迷彩的相鄰斑點;哪些背景斑點(K<0.4)不能作為仿造迷彩的相鄰斑點。根據預定的觀察距離和各可見尺寸公式計算仿造迷彩的斑點可見尺寸界限,明確可以忽略的背景斑點和可以作為仿造迷彩的背景斑點。在目標的中心背景斑點要圖上,設計目標各面仿造迷彩的斑點圖案,用相應的顏料在圖上著色,調制成仿造迷彩草圖。用公分方格紙量出草圖上各色仿造迷彩斑點的涂色面積,并計算各種涂料的用量。

    3.3 設計實例

    本研究對某混凝土結構的建筑和油罐進行了海洋迷彩圖案的設計。因為目前沒有相關的海洋迷彩的標準,考慮到未來戰場的定位,本研究參考海軍配發的迷彩服和GJB453-1988《坦克汽車火炮變形迷彩圖冊》中林地南方夏季型的設計,確定迷彩圖案由海藍、月白、綠色和黑色組成,并適當增加了海藍和綠色的比例,其中,海藍占40%、月白占10%、綠色占30%、黑色占20%。根據迷彩圖案的設計原則,設計圖案如下:

    房屋用五面視圖(即俯視圖、前、后、左、右視圖)表示,見圖1。

圖1 模擬建筑物迷彩設計圖樣

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    本研究預設了偽裝服的4色,圖案設計步驟可簡化為:

    (1)按比例,將擬進行迷彩設計的目標的各個面繪制在方格紙上。本研究模擬一幢建筑進行迷彩設計(建筑物長37m,寬12m,高按每層2.5m計,4層共計10m,比例尺為1∶200)。(2)按照斑點的配置原則繪制各斑點,并借助方格紙量出各斑點的涂色面積。(3)修改各斑點,以期達到或接近預期的顏色比例。(4)根據比例尺和涂刷1道的用漆量計算各色涂料用量。

    4.施工工藝

    4.1 表面處理

    (1)混凝土表面含水量控制。混凝土含水率應小于8%,否則會對施工質量有較大的影響。

    (2)混凝土表面處理。根據條件不同,可采用電動鋼絲輪、風動鋼絲輪、手工鋼絲刷等工具對混凝土表面進行處理,以除去混凝土表面泛堿和附著物,增加表面粗糙度,并用壓縮空氣將灰塵噴吹干凈。

    4.2 配漆

    涂料使用前要充分攪拌,待攪拌均勻后將乙組分倒入甲組分中,混合均勻后方可使用。甲、乙組分混合后,最好先放置15min,熟化后使用效果更佳。如油漆用量較少,甲、乙組分可按比例進行調配。

    4.3 涂漆

    采用刷涂、輥涂、噴涂均可。如需稀釋,可加入專用稀釋劑。施工時盡量做到涂層薄厚均勻,不漏涂、不流掛并達到規定的厚度。在常溫條件下每天可涂1～2道。按1道封閉底漆、2道中間層的順序涂刷,待中間層干透后,根據設計好的迷彩圖案在中間層上繪制迷彩圖案輪廓,手工或噴涂迷彩涂料。面漆采用噴涂的施工方法時,一般由淺到深逐個噴涂。噴涂一個斑點時,其他相鄰色調的斑點不必采取遮蓋措施,只需沿斑點的輪廓線從外沿向內面進行連續噴涂即可。

    5.結語

    混凝土設施防腐偽裝涂料不僅能夠解決混凝土設施的腐蝕防護問題,還具有一定的偽裝防護能力,在實際應用中可以結合改變目標的背景配置等手段提高涂料的偽裝效果。