摘要 随着科技的发展与预防性养护理念在工程界得到了广泛认可共识,一些新技术、新材料与新工艺显示出了明显的优势,并在工程建设中得到了广泛应用。论文对热反射型涂料在降低桥梁混凝土温度中应用相关技术问题进行分析,为该类功能性材料的推广应用提供参考。
关键词 热反射型涂料;桥梁混凝土;温度效应
1 引言
混凝土材料自身具有热惰性,当混凝土内部温度较高,外部温度较低时,受内外温差的影响,混凝土表面将会产生较大的表面应力,严重时会产生表面裂缝[1]。如美国ChamPigny 箱梁桥的支座反力由于受一天内的温差变化影响,其变化达到了26%,顶板拉应力也是达到了2.7MPa[2]。德国Jagst 厚腹板箱梁桥在运营第五年发生了严重的裂缝,经过估算,其因温度作用产生的拉应力约为2.6Mpa[3]。在温度荷载及环境因素的共同影响下,混凝土桥梁结构耐久性降低,最终导致混凝土桥梁养护维修次数增加,甚至缩短其使用年限,这无疑会造成经济损失,并影响社会效益。随着预防性养护理念在工程界得到了广泛认同,如何在养护工作中通过主动降低既有混凝土桥梁结构的温度效应,为其结构安全与防护提供进一步保障,成为值得公路养护与管理工作者思考的问题。
热反射型涂料作为一种新型功能性材料,主要对400nm~2500nm 范围内的太阳红外线和紫外线进行高反射,从而减少太阳的热量在受照物体表面的累计升温,同时又可自主进行热量辐射散热降温,将物体表面的热量辐射到太空中去,从而达到降低物体温度的效果。其在石油化工、军事装备及建筑工程等领域中得到了广泛应用,并取得了良好的效果。本文主要结合云南交通技师学院所承担的关于热反射型涂料在桥梁混凝土中应用技术方面的科研课题,对该类材料在实际养护工作应用中所存在的技术问题进行分析与讨论,为该类材料在云南地区的应用提供相关参考。
2 热反射型涂料技术的特点及应用优势
根据传热学基本原理,热量的传递主要分为热辐射、热传导以及对流换热。从理论上说,降低热辐射的吸收、减少热传导吸收以及增大换热都对降温起到积极作用,因此,理想的反射隔热涂层应具有高反射率、低导热系数和高发射率的特点。将热反射型涂料用于混凝土桥梁降温具有以下显著优势:
具有明显的降温隔热能力,可减小太阳辐射和温度骤降对桥梁温度应力的影响;
涂层的形成具有良好的防护效果,可减少水及其他腐蚀介质(CO2、Cl-等)对混凝土桥梁结构的侵蚀;
涂膜性能便于监测,可以及时提高其防护与降温性能;此外,热反射涂料还可以满足实际工程对不同颜色的需求,使涂刷后既美观又兼具隔热功能,经济效益和社会效益将大大增加。
3 热反射型涂料在混凝土桥梁中的应用技术分析
3.1 基本性能要求
通过对云南混凝土桥梁所处的腐蚀环境(大气、水、氯盐及日照)和腐蚀特点进行分析,可知其属于内陆高原山区,虽然氯盐以及工业污染物(CO2,SO2)等相对少见,但大气降水较为集中、太阳辐射量大、昼夜温差大等较为突出,因此,在此地区选用的热反射型涂料不仅要能对桥梁混凝土材料起到防护作用,自身也应具有抗腐蚀。将降温效果、耐冲刷性以及抗老化等作为评价指标对热反射型涂料进行筛选与研制,此外,也应将混凝土的随从性、粘接性作为重点技术指标进行考察,以保障涂层的耐久性。
3.2 涂装部位的筛选