AP1000核電廠輔助廠房混凝土房間涂層施工技術研究

李重陽 冀建龍 張榮儉 張 健(國核工程有限公司，上海 200223）

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AP1000核電廠輔助廠房混凝土房間涂層施工技術研究

李重陽 冀建龍 張榮儉 張 健
(國核工程有限公司，上海 200223）

摘 要：本文簡要介紹了AP1000核電廠核島輔助廠房混凝土房間開頂法油漆施工特點，深入研究了開頂法施工方式下DRF涂層出現的諸如發霉鼓泡、變色、縮孔、破損及污染等質量缺陷并進行了原因分析，同時，針對這些質量缺陷提出了相應的改進措施，如對涂層方案的優化、對施工過程進行控制及加強成品保護措施，取得了良好的實踐反饋。

關鍵詞：AP1000 開頂法施工 混凝土房間 涂層缺陷 改進措施

0 概述

AP1000作為三代核電技術的典型代表，以先進的“非能動安全系統”的設計理念備受世界矚目，2009年相繼開工的三門和海陽核電項目是AP1000核電技術的首次全面應用，也是世界核電發展史上的一個新的里程碑。作為核島重要組成部分的輔助廠房，其中有大量設備模塊的安裝工作與建筑結構的施工交叉進行，并且需要在樓板封閉前完成，這也是AP1000“開頂法施工、模塊化建造”的新特點[1]。在這種模塊化施工總體部署下，對房間內與模塊安裝部位相關建筑結構的油漆施工提出了更高的要求。其與傳統的室內施工在邏輯順序及施工組織上有很大區別，“開頂法施工”要求模塊安裝后不便進行操作部位的施工項目必須在設備吊裝前完成，作為輔助廠房模塊安裝緊前工作的混凝土油漆施工工序，是在房間封頂及設備吊裝前完成。故此，漆膜極易受到天氣和交叉作業影響，給防護工作帶來極大困難，甚至制約整體工程進展。

1 房間涂層設計體系及其相關要求

1.1 涂層設計體系

輔助廠房房間絕大多數混凝土墻體涂裝材料選用宣偉公司產品，其中，墻裙以上部位連同混凝土天花板下表面為水性涂料DRF（Spray Applied Dry-Fall），墻裙高度范圍內為油性環氧涂料SPHSE （Self-Priming High Solids Epoxy），地面為油性環氧涂料SLE（Self-Leveling Epoxy）。

“DRF”是一種水性丙烯酸涂料快干型內墻涂料，僅適用于室內環境，施工最低溫度為13℃以上，涂層附著力只有約400psi；SPHSE為溶劑型環氧涂料，可用于多種腐蝕環境，低溫0℃以上即可施工，具有優異的耐鹽霧、耐輻射、防潮防污、耐老化性能，涂層附著力可達1000psi以上；SLE為環氧自流平油漆，漆膜致密性好，附著力強，具有優良的耐磨、耐污、耐沖擊和耐化學腐蝕性能。

1.2 涂裝環境

空氣溫度：油漆施工環境溫度要求在5℃以上，低于5℃將會使油漆固化時間延長很多。一般而言，從第一年12月至次年3月為冬季施工時間，因而需要采取加溫措施才能進行油漆施工，并且施工后2～3天的養護期內仍然需要滿足施工溫度條件限制，這也就制約了油漆施工的正常進行。

空氣濕度：油漆施工時要求空氣相對濕度不得大于85%，核電項目多地處海濱，屬海洋性氣候，尤其是室外多變的濕度條件將會對油漆的連續施工帶來很大的負面影響。

基材表面溫度：涂裝前混凝土基體表面溫度要求大于露點溫度3℃以上，這也是油漆施工的前提條件之一，其目的是為防止因基層表面結露造成涂層附著力變差而出現涂層缺陷[2,3]。

1.3 表面處理

受混凝土結構施工工藝和操作水平限制，施工過程中混凝土成型后出現開裂、起砂、蜂窩、麻面、錯臺等諸多缺陷，其表面平整度也不能滿足油漆施工要求，如在進行外觀質量驗收時，對混凝土結構使用2m靠尺檢查，允許其平整度偏差為8～10mm，而在油漆涂裝前對基層平整度使用2m靠尺檢查時，允許平整度偏差僅為2±1mm。相比之下后者對外觀質量的要求比前者要嚴格得多。因此，油漆涂裝前需要對基層進行整體打磨修補[4,7]。

修補時采用環氧樹脂、固化劑及石英粉配制成的“環氧膩子”對墻面整體刮涂，膩子干燥后打磨，然后再修補再打磨，并用吸塵器對基層進行徹底清理，不允許留有任何油污、灰塵等不牢附著物，直至基層外觀質量滿足涂裝要求為止。油漆涂裝后需要經過一定時間的交聯反應才能固化，一旦涂裝前清理不徹底或固化期內受到外界污染，將會產生夾渣、縮孔等諸多缺陷，影響漆膜外觀和功能[8]。

1.4 涂裝工藝

輔助廠房房間涂層施工采用噴涂、刮涂、輥涂及小面積刷涂修補相結合的方式進行施工。根據不同區域選用的涂裝材料的不同，其施工要求也不盡相同。墻裙以上水性涂料DRF及墻裙部分油性環氧涂料SPHSE采用噴涂或輥涂方式，采用噴涂時為一次成膜，輥涂時涂刷兩道，最小重涂時間間隔分別為1小時和8小時（環境溫度25℃，濕度50%），涂層厚度控制在100～200μm,最少固化時間分別為4小時和7天（環境溫度25℃，濕度50%）；地面油性環氧自流平涂料SLE采用刮涂方式，一次成膜，涂層厚度控制在500～1000μm，最少固化時間為7天（環境溫度25℃，濕度50%）[9-10]。

2 混凝土房間涂層開頂法施工存在的問題及其改進措施

2.1 涂層質量缺陷及其原因分析

在“開頂法”施工條件下，模塊化安裝過程中，受作業空間限制和交叉作業影響，經常會出現損毀和拆除防護設施而未及時恢復的情況，致使墻面油漆得不到有效保護，期間的雨雪天氣也會對墻面油漆造成污染，加之在施工作業過程中一些質量控制因素的不利影響，現場房間涂層在施工后不可避免地出現的多種質量缺陷。

2.1.1 涂層鼓泡、發霉

由于墻裙以上部位設計選擇的“DRF”屬于水性內墻涂料，由于其自身成膜物質及成膜機理原因，其漆膜致密性較差。在“開頂法”施工條件下，其施工現場可以看作是一個完全開放的環境，因而可以看作外墻施工，雖然油漆在施工和養護過程能夠做到較好的防護，但施工后的雨雪天氣會對墻面油漆造成污染，雨水能夠通過表面的微孔滲透到漆膜和基層之間形成涂層“鼓泡”，進而出現漆膜開裂和脫落等缺陷，使涂層失去防護效果。另外，在房間封頂后，由于部分房間標高處于地平面以下，環境較為潮濕，房間內通風較差，引起墻面結露，濕氣通過微孔滲入漆膜，為霉菌的繁殖創造了有利條件，導致漆膜大面積發霉[11]。其典型失效照片如圖1所示。

圖1 涂層鼓泡、發霉

2.1.2 涂層變色

現場勘查發現，房間墻裙以上DRF涂層在施工完畢后出現了小區域的泛黃現象，導致墻面色差嚴重。其涂層泛黃典型照片如圖2所示。分析其原因是在油漆施工完畢后，由于現場施工及環境因素影響，導致多處需要修補，因環氧膩子固化時間較長（一般3～7天），修補過程中過厚的環氧膩子層未徹底干燥即開始涂漆，受分子擴散及相互滲透的影響，以及房間濕度較高，墻面水分揮發困難等共同作用，導致墻面表面部分區域泛黃。

圖2 涂層泛黃

2.1.3 涂層縮孔

在現場施工完畢后，DRF涂層局部區域出現了點狀縮孔，經分析研究，確定了其產生原因。在現場墻裙以上涂層采用噴涂施工，其干膜厚度必須達到100-200μm，現場施工一次噴涂即可達到要求厚度，幾乎沒有氣泡產生。但在現場施工期間，由于存在交叉施工等各種因素的影響，墻面往往會受到不同程度的污染甚至破壞，導致不能一次通過質量驗收，因此，必須對損害的墻面進行修補。由于DRF產品是屬于快干型，表面漆膜不夠緊致，噴涂修補時，一種助劑將水分一同帶至漆膜表面后快速蒸發，在水分和助劑蒸發后，漆膜表面還來不及很好地進行流平，即已迅速干燥，形成小的縮孔，故現場在多次進行噴涂修補后墻面縮孔缺陷并未明顯減少。其典型照片如圖3所示。

圖3 涂層縮孔

2.1.4 涂層污染、破壞

由于現場采取模塊化施工方式，輔助廠房在混凝土結構施工的同時有大量模塊需要安裝，受作業空間限制和交叉作業的影響，現場經常出現損毀和拆除防護設施而未及時恢復的情況，因此，在設備管道安裝、焊接、腳手架搭拆及混凝土澆注等施工過程中對漆膜造成了不同程度的污染和破壞。其典型照片如圖4所示。

圖4 涂層污染、破壞

2.2 改進措施

針對施工過程中出現的上述涂層質量缺陷，提出了以下合理化建議，以避免缺陷再次發生，改善涂層質量。

2.2.1 涂層方案優化

涂料選擇應從現場地理位置、氣候條件、施工邏輯等全方位多角度考慮，如雨季施工要選擇固化快、涂層結構致密、耐水性好的涂料，冬季要選擇低溫條件下能夠施工的涂料，長時間暴露于外界條件中應選用耐候性好的涂料。基于以上因素，通過對施工現場天氣情況、氣候特點以及施工邏輯順序進行研究，結合原設計涂裝材料的類型和特點，特別是施工過程中出現的缺陷進行分析，確定涂裝材料選擇是有效避免涂層缺陷發生的最關鍵的因素。原設計材料和提出的改進材料性能比較如表1所示[10]。

表1 材料性能比較

故現有設計中選定DRF水性內墻涂料對于影響模塊吊裝部位的油漆施工存在“先天不足”，需進行優化，即將相關部位的DRF修改為與墻裙相同的SPHSE溶劑型環氧涂料。

從長遠角度考慮，對于核電建設期內長期處于潮濕環境中的輔助廠房地平面(EL.100’0”)以下兩層所有房間的DRF應全部更換為SPHSE環氧涂料，這樣可大幅度提高涂層的耐久性和防霉去污性能，使涂層質量及外觀得到明顯改善。

在2#NI輔助廠房3、4區墻面油漆施工時，在深入總結1#NI輔助廠房油漆施工經驗基礎上，采取了改進后的施工方案，更換油漆施工材料，取得了良好的涂裝效果，至今未出現1#NI中的涂層缺陷，并且防護強度大大降低，漆膜裝飾和防護效果更好。針對這一良好的實踐經驗反饋，設計方也將在二期設計規格書中采納并實施。

2.2.2 施工過程控制

在進行開頂法油漆施工時，切實可行的防護措施能夠減少天氣及周邊環境變化對作業區域和作業過程的干擾和影響，可以極大降低安全事故發生的概率，便于營造適合油漆施工的環境條件，為整體工程的順利開展創造條件。與此同時，在施工過程中應嚴格按照產品技術說明書進行施工，在不符合規定標準的環境條件下，不得施工。

2.2.2.1 防護棚的搭設

為便于油漆施工，減少外界環境因素的不利影響，施工前需搭設防護棚，以便在防水防塵的同時也能起到減少因高空墜物及物體打擊造成的安全事故和因焊接飛濺物飄落引起火災的可能。

搭設防護棚時，在房間上方使用Ф48×3.5無縫鋼管搭設腳手架，架設鋼架板，鋪設三防苫布，用鐵絲與鋼管綁扎牢固，鋼管間距約2米，與墻面呈約60度夾角以利于排水；鋼管與墻體節點處采用塑料薄膜覆蓋（如圖5），使用木枋和水泥釘將塑料薄膜固定到墻體上，塑料薄膜頂部使用防水卷材或自粘膠帶封邊，以便將來自墻體上方的水流順利導出。

圖5 防護棚搭設示意圖

嚴冬及低溫天氣時，可在防護棚開口處用苫布封閉，內部使用加熱風機升溫。

2.2.2.2 防水臺

砌筑防水臺能夠有效防止地面積水倒灌入已涂裝完油漆的房間內對涂層造成破壞。如果整個房間地面被設備占滿，在搭設防護棚時，頂棚斜桿要延伸到房間以外，確保能夠將雨水全部導入其他區域而不至

Sa2.5級，涂敷過程中需采取防塵等對涂層表面的污染問題，且固化時間較長，施工效率較低。

黏彈體是一種獨特的聚烯烴類防腐材料，具有長期冷流的特性，可以填充鋼管表面的微小空隙，阻斷氣體、水分、離子及微生物的滲透，達到完全密封，起到防腐蝕的作用。黏彈體防腐膠帶是一種永不固化的粘彈性聚合物復合在聚乙烯薄膜上制成的冷纏膠帶，其優異的粘結性、密封性、抗陰極剝離，現場易操作，對鋼管表面要求低，無需噴砂除銹的特點，在管道補口、局部修復和各種異形設備上得到逐步認可。黏彈體本身的機械強度較低，為提高防腐層的整體機械性能，并保護黏彈體膠帶，在外面需包覆環氧玻璃鋼或纏繞外保護帶。黏彈體膠帶＋外防護層結構，防腐性能穩定，長期粘結密封性能良好，可在以后埋地鋼質管道外防腐層大修中推廣試用。

4 結語

早期埋地油氣管道外防腐層的老化問題越來越突出，新建管道因施工質量等原因導致外防腐層與管體過早剝離的現象也屢見不鮮。有效去除管道舊防腐層，選擇合適的防腐層大修材料和大修工藝，直接關系到管道外防腐層大修質量的好壞，從而影響后期管道的服役壽命。為了進一步提高埋地鋼質管道外防腐層大修質量，筆者從防腐層失效原因、舊防腐層清除、外防腐層大修材料的選擇等方面進行分析，提出可采用黏彈體膠帶＋外防護層結構進一步保障埋地管道外防腐層大修的質量，該防腐結構經過時間充分檢驗，值得進一步試驗應用。

參考文獻

[1] 許傳新等.在役埋地管線防腐層大修技術[J].腐蝕與防護，2006，27（12）:645-647.

[2] 何悟忠.管道防腐層大修問題的探討[J].油氣儲運，1999，18 （3）:27-29.

[3] 石油工業油氣儲運專業標準化技術委員會.SY/T 5918-2011，埋地鋼質管道外防腐層修復技術規范[S].北京，石油工業出版社，2011.

[4] 陳洪源等.冷纏膠帶在管道防腐層大修中的適用性[J].油氣儲運，2007，26（6）:52-53.

中圖分類號：TL248

文獻標識碼：A

DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.36.03604

作者簡介：李重陽（1988-），男，碩士，工程師，主要從事核電廠防腐油漆施工管理工作。

A Study on Coating Construction of Auxiliary Building Concrete Rooms in AP1000 Nuclear Power Plant

LI Chong-yang, JI Jian-long, ZHANG Rong-jian, ZHANG Jian
(State Nuclear Power Engineering Company, Shanghai 200233, China)

Abstract：This paper introduces open top coating construction characteristics in the Auxiliary Building concrete rooms of AP1000 nuclear island briefly.It studied the main civil coating defects of DRF such as mold, blistering, discoloration, cratering, damage and contamination, and the causes as well.The paper proposes the corresponding measures in order to prevent those defects by the optimization of coating solution, controlling the construction process, and strengthening the finished product protection which are turned out to be good practices.

Keywords:AP1000; concrete rooms; open top construction ; coating defects; improvement measures