Выбор покрытий для ремонта мостов

Как все мы знаем, краска – это чрезвычайно сложный в разработке, с точки зрения состава и физических свойств, материал, который проходит ряд изменений в процессе нанесения, отверждения и во время эксплуатации под воздействием атмосферных факторов. Производители красок усердно работают над тем, чтобы надлежащим образом подбирать состав материалов и сделать их пригодными к конкретным задачам, для чего проводятся тщательные испытания.

Однако невозможно испытать материалы на все непредвиденные события, происходящие в «реальном мире», а значит необходимо выполнять испытания лакокрасочных систем непосредственно на месте эксплуатации, что является важным фактором при рассмотрении требований к ремонтной окраске существующих конструкций, например, мостов.

Недавно один владелец мостов обратился в экспертную компанию, рассказав, что в его ведении находятся многочисленные сооружения, начиная с мостов над путями и небольших пешеходных мостиков и заканчивая магистральными дорогами, и он слышал в проведении испытаний данной компанией для оценки наиболее подходящих систем покрытий для ремонта от разных производителей, и попросил провести такие испытания на его мостах. Клиент также выразил желание получить ряд спецификаций и систем для повторного покрытия, наиболее пригодных для его мостов, в идеале, обращая особое внимание на продление срока службы исходных покрытий и проверку их совместимости в ходе испытаний.

Такие испытания на пригодность обеспечивают основательный подход к определению оптимального метода подготовки поверхности и установления требований, а также понимания того, как работает система после применения разных методов подготовки. Они также дают подрядчику, претендующему на получение работы, представление о сложностях в процессе ремонтной окраски в соответствии с требованиями конкретного клиента. Однако плановые испытания также предоставляют оценку систем красок, которые по сути одинаковы, но изготавливаются разными производителями.

В данной статье представлен протокол испытаний и результаты, полученные для конкретных спецификаций мостов/покрытий.

После изучения архивной документации с исходными спецификациями, включая выполненные ранее ремонтные работы, а также физические и визуальные проверки поперечного сечения мостовых конструкций на объекте клиента, было установлено, что даже при изменениях технологии защитных покрытий всех стальных дорожных сооружений с 1970 года остались три основные системы покрытий. Это модифицированные алкиды, хлорированные каучуки и более современные эпоксидные покрытия.

Термическая металлизация распылением была обнаружена на нескольких мостах под системами красок. Состояние покрытий в этих системах различалось не только в пределах самих систем, но и между системами, одинаковыми по сути, на что влияли такие факторы, как первоначальная подготовка, метод нанесения и окружающая среда при эксплуатации конструкций.

Определение наиболее распространенных покрытий в данном проекте привело к отбору пяти конкретных мостов, на которых будут основываться испытания для оценки наиболее полной реализации потенциала систем ремонтных покрытий от разных производителей. На этих мостах использовались следующие материалы:

  • модифицированный алкид в состоянии от среднего до хорошего, с небольшим межслойным разрушением между исходной грунтовкой и первым промежуточным слоем;
  • модифицированный алкид в среднем состоянии, с небольшим когезионным разрушением в исходном промежуточном слое;
  • хлорированный каучук в хорошем состоянии, с небольшим когезионным разрушением в исходном промежуточном слое;
  • хлорированный каучук в среднем состоянии, с небольшим когезионным разрушением в исходном промежуточном слое;
  • эпоксидная система в хорошем состоянии, с хорошими адгезионными свойствами по всей исходной системе.

Предыдущие испытания, проведенные экспертной фирмой на схожих конструкциях, где рассматривались от шести до восьми систем покрытий, одобренных государственной компанией Highways England, выявили трех производителей краски, чья продукция отлично работала при нанесении на старые исходные системы различных типов в разном состоянии, и краску именно от этих производителей клиент захотел использовать в ходе испытаний.

Был представлен проект спецификации, содержащий разделы по очистке, подготовке поверхности и нанесению покрытий, включая смешивание, хранение и условия окружающей среды. Каждая из выбранных систем, одобренных компанией Highways England, от трех производителей красок, должна была наноситься на поверхности, обработанные различными методами, и на существующие покрытия:

  • полная сухая абразивоструйная очистка до степени подготовки поверхности Sa2½ («очень тщательная абразивная струйная очистка») для оценки основных исходных характеристик наносимого покрытия;
  • сухая абразивоструйная очистка отдельных участков и тщательная абразивная обработка поверхности с надежным покрытием для оценки совместимости и характеристик на исходных покрытиях;
  • механическая шлифовка ручным или автоматическим инструментом с целью удаления ненадежных покрытий и получения основы для ремонтных покрытий для оценки совместимости и характеристик на исходных покрытиях.

Каждый испытываемый участок на выбранных мостах был полностью очищен и подготовлен с последующим нанесением грунтовки в соответствии с проектом технических спецификаций и рекомендациями производителей краски, и, когда грунтовка была готова, на нее нанесли промежуточный и верхний слои. Это следующие системы покрытий:

  • грунтовочный слой образца № 115 (высоконаполненный эпоксидный состав с алюминием – двухкомпонентный)
  • промежуточный слой образца № 116 (высоконаполненный эпоксидный состав – двухкомпонентный)
  • верхний слой образца № 169 (полиуретановый состав – двухкомпонентный)

Следует отметить, что поскольку эти испытания на совместимость были направлены на оценку оптимальной системы для различных состояний исходных покрытий и конкретных методов подготовки поверхности, использование «полосового» слоя было исключено из испытаний, которые проводились на плоских поверхностях, без крепежа и сварных швов. За исключением этого, испытания проводились так же, как для ремонтной повторной окраски.

В ходе испытаний экспертная компания осуществляла постоянный надзор и контроль качества на каждом этапе процесса, чтобы убедиться в соответствии установленным критериям, включая визуальные осмотры согласно стандартам подготовки поверхности, проверку чистоты поверхности перед нанесением какого-либо покрытия, а также измерение толщины влажной и сухой пленки каждого покрытия. Процесс смешивания двухкомпонентных красок также тщательно контролировался. Каждого производителя красок также пригласили для подтверждения правильности метода смешивания и нанесения их продуктов и подготовки поверхности.

Когда испытания на подготовку поверхности и нанесения покрытий были завершены и одобрены клиентом, производителем краски и экспертной фирмой, оставалось выполнить их отверждение и проводить оценку каждые 6 месяцев в течение двух лет, чтобы оценить основные характеристики.

Спустя шесть месяцев все рассматриваемые участки тщательно оценивались. На каждый мост приходилось примерно 18 участков, которые подвергались визуальному осмотру, неразрушающим испытаниям и изучению микроструктур, а также удалению отколовшихся кусков для дополнительных микроскопических исследований. После первого этапа испытаний стало ясно, что разница между системами от разных производителей чрезвычайно мала. Все они оставались несколько мягкими и рыхлыми после нанесения на исходные покрытия, а также сохранялся сильный запах растворителя. Для оценки адгезии и когезии проводились испытания методом решетчатого надреза. Испытания с использованием растворителя проводились для определения степени отверждения, и, хотя с момента нанесения верхнего слоя прошло более 6 месяцев, было интересно обнаружить, что два продукта от разных производителей не были полностью отверждены, в отличие от третьего.

Образцы отколовшихся кусочков краски и их поперечные сечения были изучены под микроскопом с увеличением в 50 и 400 раз. В рассматриваемых верхних слоях было найдено мало различий, но в поперечных сечениях обнаружились некоторые различия, например, пустоты в промежуточном слое от одного производителя, которые были достаточно мелкими, но в потенциале могли повлиять на проницаемость всей системы покрытий.

После 12 месяцев эксплуатации рассматриваемые области прошли повторные исследования и испытания. Опять же, разница в состоянии верхних слоев была небольшой, только при исследовании микроструктур систем, нанесенных на существующие покрытия, обнаруживалась небольшая «рыхлость», хотя запах растворителя был слабее по сравнению с образцами на голой стали.

Адгезионные и когезионные свойства были аналогичны результатам по первому этапу. Хорошая адгезия наблюдалась в каждой системе, нанесенной на голую сталь, и лишь небольшое отслоение возникало при нанесении покрытий поверх существующих, когда речь шла о хлорированном каучуке и алкидах. Существующий эпоксидный состав с нанесенными на него покрытиями от всех трех производителей сохранил свои свойства на этом этапе.

Значительные различия начали проявляться после исследований микроструктур спустя 18 и 24 месяца. Стало ясно, что одна из систем была отверждена не полностью и в ряде случаев проявила свою хрупкость, как на исходном покрытии, так и на голой стали. Другой продукт оставался в неизменном состоянии до 12 месяцев, демонстрируя неплохую адгезию на голой стали, но немного отслаиваясь при нанесении на хлорированный каучук и алкидные краски. В некоторых случаях оказалось, что свойства исходных покрытий улучшились, а их характерные недостатки были немного сглажены. Некоторые из них никак не менялись, а другие – ухудшились.

На такие незначительные различия экспертная фирма обратила особое внимание, и в ходе полной и подробной оценки испытаний мостов и лабораторных исследований образцов краски были составлены спецификации с рекомендациями по подготовке поверхностей и системам от разных производителей красок. Далее будут проведены исследования состояния покрытий для классификации каждой конструкции мостов, чтобы выбрать подходящий метод подготовки поверхности и оптимальные продукты от разных производителей, чтобы в будущем не потребовалось проводить испытания на пригодность, что сэкономит клиенту много денег.

Сводная информация о характеристиках систем покрытий на каждой подложке и на существующих покрытиях представлена в таблице 1.

Таблица 1. Данные, собранные за 24 месяца.

Образцы рассматриваемых участков представлены на рисунке 1, а охрупчивание, проявившееся спустя 24 месяца, показано на рисунке 2. Влияние недостатков исходных покрытий представлено на рисунке 3 (a-c). На рисунке 4 показан пример пустот в существующем покрытии.

Рисунок 1. Стандартное расположение испытываемых участков (S = легкая абразивоструйная очистка, B = абразивоструйная очистка, A = шлифовка).

Рисунок 2. Охрупчивание системы краски, нанесенной на поверхность, подвергшуюся очень тщательной абразивоструйной очистке (Sa2½), после 24 месяцев эксплуатации.

Рисунок 3(а). Исходная система с когезионным разрушением. Эксплуатации.

Рисунок 3(b). Шлифовка и нанесение системы PM 1 усугубляют когезионное разрушение исходного покрытия.

Рисунок 3(с). Шлифовка и нанесение системы PM 3 существенно ухудшают когезионное разрушение исходного покрытия.

Рисунок 4. Пустоты в исходном покрытии, где было обнаружено когезионное разрушение (поперечное сечение и общий вид).

Рисунок 5. Общий вид типовой конструкции балочного моста.

Рисунок 6. Общий вид пешеходного моста.

По завершении испытаний экспертная фирма сумела собрать ценную информацию и создать перечень ремонтных покрытий от различных производителей красок, соотнеся их с определенными методами подготовки поверхности и типом и состоянием исходного покрытия.

Очевидно, что для обеспечения оптимального срока службы до следующего ремонта, крайне важно определить состояние исходной краски на конструкции моста перед тем, как выбирать и наносить поверх нее новый материал. К сожалению, состояние покрытий некоторых конструкций мостов делает их непригодными к нанесению ремонтных покрытий. Тогда их приходится полностью удалять. Когда состояние покрытий моста установлено, можно дать рекомендации по выбору наиболее подходящего метода подготовки поверхности и системы покрытий, исходя из перечня, предоставленного владельцу мостов.

Следует отметить, что три производителя краски были выбраны на основе предыдущих испытаний схожих покрытий, тех же типов и в том же состоянии, что и у данного клиента. Если состояние и тип покрытий, требующих ремонта, обладают особыми критериями, возможно, придется составить список других производителей красок.

У. Дикон, Steel Protection Consultancy, Великобритания

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

EcoProBooth: гибкость и энергоэффективность в одной системе
EcoProBooth: гибкость и энергоэффективность в одной системе
Новая конструкция покрасочной камеры Дюрр (Dürr) позволяет наращивать и модернизировать производство без остановок
Алёна Моршинина
25.01.2022
409
Составы на водной основе: решение проблем микробного загрязнения на рынке красок и покрытий
Составы на водной основе: решение проблем микробного загрязнения на рынке красок и покрытий
Для каждой проблемы есть свои решения. А каждое решение может быть сопряжено с трудностями. По…
Джуди Бетанкур
23.06.2021
246
Химстойкие лакокрасочные покрытия
Химстойкие лакокрасочные покрытия
Рассмотрены лакокрасочные покрытия, которые эксплуатируются в условиях воздействия химически агрессивных сред, технологии их получения.
Бабкин О.Э. д.т.н.
12.07.2018
9827
6 недель до выставки
6 недель до выставки
Приглашаем вас посетить международную выставку лакокрасочных материалов и покрытий, сырья и технологий для их производства…
17.01.2022
404
Внешний вид покрытий достигает нового уровня
Внешний вид покрытий достигает нового уровня
Новая система обеспечивает улучшенную защиту от коррозии, адгезию и стабильное качество по конкурентной цене.
Эндрю Пфайфер
29.11.2021
393
Экологически безопасная эксплуатация стального моста – роль окраски в оценке жизненного цикла
Экологически безопасная эксплуатация стального моста – роль окраски в оценке жизненного цикла
Значение защитных покрытий в предотвращении разрушения стальных конструкций сложно оценить количественно, однако исследование, проведенное в…
CEPE.
22.01.2020
656
Новая технология сверхтонких пигментов
Новая технология сверхтонких пигментов
Новую технологию пигментов с использованием сверхтонких алюминиевых подложек можно применять для получения непрозрачных покрытий с…
Адельберт Хьюбер, Фрэнк Д. Мэйл
13.12.2021
395
Композиционные химические никелевые покрытия для применения в ветроэнергетике
Композиционные химические никелевые покрытия для применения в ветроэнергетике
Способность композиционных химических никелевых покрытий взаимодействовать с разнообразными частицами делает их крайне полезными для применения…
Майкл Фелдштейн
17.05.2021
286
Простое нанесение покрытий на балласт на заводе компании Liebherr
Простое нанесение покрытий на балласт на заводе компании Liebherr
Новая система покрытий от компании Vollert позволяет ускорить и упростить процесс нанесения покрытий на балласт…
Vollert Anlagenbau GmbH
21.12.2021
363