鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展及防腐新工藝

肖遠(yuǎn)航

（廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510130）

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

在我國經(jīng)過幾十年的建設(shè)，鋼結(jié)構(gòu)的建筑，建筑數(shù)量之大，建筑技術(shù)研究的深入和發(fā)展稱的上世界之最，可以說把鋼結(jié)構(gòu)的建造和使用技術(shù)用到了爐火純青的地步。但是對于鋼結(jié)構(gòu)用于建筑，在我國遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，從其設(shè)計(jì)到使用，以及建造的規(guī)模和數(shù)量都是與國家整體實(shí)力不相稱的。但是由于鋼結(jié)構(gòu)建筑具有：施工周期短，抗震性能好，安全度高，預(yù)制加工、設(shè)計(jì)彈性大，適合不同氣候條件和大氣環(huán)境，加之鋼結(jié)構(gòu)的施工污染小，噪音低，無粉塵污染，可以稱的上是綠色環(huán)保性建筑。所以在我國九十年代末，從國外引進(jìn)大量的先進(jìn)設(shè)計(jì)理論和思想，以及加工制造、安裝等方面的技術(shù)，使得國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展速猛異常。國家建設(shè)部建筑簡述政策方面有規(guī)定；大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑的要求，建設(shè)部還把鋼結(jié)構(gòu)作為提高建筑整體技術(shù)水平的一項(xiàng)重要政策和措施。并且為了推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展，2001年和2002年建設(shè)部的科技推廣項(xiàng)目計(jì)劃中，都分別把鋼結(jié)構(gòu)住宅的示范工程項(xiàng)目列入其中。這表明了國家對鋼結(jié)構(gòu)建筑的非常重視和支持。鋼結(jié)構(gòu)的防腐問題尤為重要，所以更好的發(fā)展防腐新工藝具有重要的意義。

2 傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的表面處理及涂裝工藝已經(jīng)不能適應(yīng)防腐的要求,迫切需要找到一種滿足設(shè)計(jì)和工藝要求的表面處理新工藝。達(dá)到更好的防腐效果

表面處理及涂裝工藝的要點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)涂裝前,為了使涂層與基體具有良好的粘結(jié)性能,必須對待涂裝的鋼材表面及附近區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理。首先,其表面必須潔凈,不允許有灰塵、油污、水漬或其它污垢和疏松氧化物。其次,噴涂時(shí),涂層與基體的結(jié)合一般以機(jī)械結(jié)合為主,因此,在不影響噴涂質(zhì)量的前提下,涂層與基體應(yīng)盡可能地增大接觸面積,適當(dāng)?shù)拇植诙扔兄谔岣咄磕じ街?延長涂層的壽命。有關(guān)資料介紹:醇酸涂料用于手工表面除銹,其涂層的使用壽命為2～3a,噴砂處理達(dá)Sa2.5級(jí)的使用壽命可為10a。鋼材表面預(yù)處理質(zhì)量直接影響涂裝工程表觀質(zhì)量及涂層使用壽命,而鋼結(jié)構(gòu)表面處理的清潔度以及粗糙度直接影響到涂層的使用壽命。為盡可能增大涂層與基體的接觸面積,一般采用機(jī)械粗化和噴砂粗化的方法。機(jī)械粗化包括噴丸處理、人工打磨和拋光處理。噴砂粗化是選用直徑為1～2mm 干燥且有棱角的黃砂或石英砂,利用壓縮空氣將砂粒從噴砂槍的槍嘴高速噴射到鋼材表面,利用砂粒的沖擊和摩擦作用,將鋼材表面的氧化皮、鐵銹、油漆膜、油脂等污物除去,同時(shí)獲得具有一定粗糙度表面的工藝方法。一般來說,鋼材等級(jí)越高,對其表面處理要求越高。經(jīng)噴砂處理的鋼結(jié)構(gòu)表面,表面積約為不進(jìn)行噴砂處理鋼材表面積的90倍,大大增加了涂層與基體之間的接觸面積。這對有些涂料涂膜,特別是無機(jī)富鋅類涂料涂膜的附著力影響極大。起到更好的防腐效果。

原工藝存在的問題以前,對鋼結(jié)構(gòu)用鋼材(包括板材和型材)進(jìn)行表面處理的方法,一種是只進(jìn)行簡單的除銹,經(jīng)冷、熱加工后,組焊成鋼結(jié)構(gòu),再對鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂底漆。這種工藝方法經(jīng)多種車型的現(xiàn)場應(yīng)用,證明防腐效果欠佳。另一種工藝方法是,鋼材表面先經(jīng)過化學(xué)處理(一般是磷化處理),之后直接噴涂底漆,然后再組焊成鋼結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是常常出現(xiàn)底漆與磷化膜配套性不好的問題,導(dǎo)致底漆附著力降低等現(xiàn)象。再有,近年來還采用一種工藝方法,鋼材先進(jìn)行噴砂處理,然后直接噴涂底漆,也存在防腐差的問題,甚至影響到下一道工序。

3 新工藝方案的確定針對原工藝存在的問題,為達(dá)到工藝、設(shè)計(jì)的要求,同時(shí)兼顧工藝的繼承性和延續(xù)性,以上述理論為依據(jù),通過試驗(yàn),決定采用噴砂和預(yù)涂底漆相結(jié)合的表面處理及涂裝工藝。

3.1 試驗(yàn)材料

3.1.1 底材樣板:選擇近年來常用的優(yōu)質(zhì)富鉻鋼板 (N4003),規(guī)格為150mm×80mm×1.5mm,共 24 塊。

3.1.2 油漆:

預(yù)涂底漆:選用磁鐵環(huán)氧酯防銹漆。由于經(jīng)過預(yù)處理的鋼材在組焊成鋼結(jié)構(gòu)時(shí),需要經(jīng)過焊接和切割、打磨等工序,其漆層表面不可避免地存有大量劃痕和脫落等缺陷,所以選擇目前機(jī)車車輛鋼結(jié)構(gòu)常用的耐高溫、受熱影響小、防腐性能強(qiáng)的磁鐵環(huán)氧酯防銹漆作鋼材表面的預(yù)涂底漆。

底漆:選用磷酸聚氨酯底漆。鋼結(jié)構(gòu)組焊成形后,為了修補(bǔ)其表面缺陷,同時(shí)也為下一步刮膩?zhàn)踊蛲棵嫫嶙鰷?zhǔn)備,一般需要對鋼結(jié)構(gòu)再噴涂1 遍底漆。要求該底漆與下道工序用的膩?zhàn)雍兔嫫崤涮仔砸?。?jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證,磷酸鋅聚氨酯底漆完全能夠滿足此項(xiàng)要求。

3.2 試驗(yàn)過程

3.2.1 樣板的表面處理將樣板分為A、B兩組,各12 塊,其中A 組采用噴砂處理,B 組不經(jīng)噴砂處理,僅用240#砂布打磨。用有機(jī)溶劑將兩組樣板表面清洗干凈,冷風(fēng)吹干,放入干燥器。

3.2.2 樣板漆膜的制備A、B 組樣板各取6 塊,噴涂1 道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用;再取A、B 組另6 塊樣板,先噴涂1 道磁鐵環(huán)氧酯防銹漆,干燥48h 后,再噴涂1 道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用。

3.2.3 性能試驗(yàn)

(1)對制備好漆膜的A 組、B 組樣板,分別測量厚度,然后做如下性能試驗(yàn):①附著力測試:采用附著力測試儀測試,按GB/T1720 進(jìn)行。②耐鹽水性能試驗(yàn):用3%NaCl 溶液,按GB/T1763 進(jìn)行試驗(yàn)。

(2)將噴涂了2 道底漆的試板做工藝配套性試驗(yàn)。

3.2.3.1 附著力

涂裝后的板材防腐能力取決于涂膜附著力的大小,附著力越大,板材防腐能力越強(qiáng)。可以看出:漆膜厚度,經(jīng)噴砂處理的樣板比未經(jīng)噴砂處理的厚;附著力,經(jīng)噴砂處理的樣板不小于未經(jīng)噴砂處理樣板的。

3.2.3.2 耐鹽水性

耐鹽水性是指將樣板浸入鹽水,在規(guī)定的溫度下浸泡,觀察其被侵蝕的程度。耐鹽水性是衡量漆膜以及材質(zhì)防腐能力的一個(gè)重要指標(biāo)。由表1 可以看出:同樣經(jīng)噴砂處理和噴涂底漆,噴涂預(yù)涂底漆的樣板比未噴涂預(yù)涂底漆的樣板防腐能力強(qiáng);同樣噴涂2 道底漆,經(jīng)噴砂處理的樣板防腐能力比未經(jīng)噴砂處理的強(qiáng)。

3.2.3.3 工藝配套性

油漆的工藝配套性是指兩種油漆涂在一起時(shí),層與層之間是否出現(xiàn)“咬底”、脫落、起泡、起皺等現(xiàn)象。不出現(xiàn)這些現(xiàn)象,就說明配套性良好?？梢钥闯?不管是噴砂處理的樣板還是未經(jīng)噴砂處理的樣板,不同漆種的磁鐵環(huán)氧酯防銹漆與磷酸鋅聚氨酯底漆工藝配套性良好,無起泡、“咬底”等現(xiàn)象。這說明:經(jīng)過噴砂處理后,再噴涂磁鐵環(huán)氧酯防銹漆作為預(yù)處理的鋼材,組焊成鋼結(jié)構(gòu)后是可以再噴涂一層磷酸鋅聚氨酯底漆的。

4 結(jié)束語

結(jié)論經(jīng)過試驗(yàn),最終確定了鋼結(jié)構(gòu)表面處理及涂裝的新工藝,即采用噴砂和預(yù)涂底漆相結(jié)合的表面處理工藝:鋼材首先進(jìn)行噴砂處理,增大粗糙度,然后再噴涂1 道磁鐵環(huán)氧酯防銹漆作為預(yù)涂底漆,以防止鋼材噴砂后的腐蝕,待鋼結(jié)構(gòu)組焊成形后,最后噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆。該工藝從1999年開始,已成功地被應(yīng)用,未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題,表明該工藝完全符合設(shè)計(jì)和工藝要求,達(dá)到了預(yù)期的防腐效果。

[1]陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)指南[M]2 版[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.77-78.

[2]劇錦三,劉玉擎等.拱結(jié)構(gòu)的彈性二次屈曲性能[J].工程力學(xué),2002,19(4):109-112.