臨海地區(qū)鐵路廠房鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計探討

陸薇

摘 要：文章以臨海地區(qū)的某鐵路鋼結(jié)構(gòu)廠房為例，探討了鋼結(jié)構(gòu)在高濕度、海邊鹽霧環(huán)境下表面需采取的各種防腐措施以及鋼結(jié)構(gòu)涂裝配套方案的設(shè)計，為其他臨海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)廠房的防腐設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；防腐；耐久性；涂裝；海邊鹽霧環(huán)境

鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中，易與大氣中的水分、氧、鹽分或其他污染物發(fā)生化學及電化學反應(yīng)而被腐蝕，大氣中的水分吸附在鋼材表面形成水膜，是造成鋼材腐蝕的決定因素。大氣的相對濕度保持在60%以下，鋼材的大氣腐蝕是輕微的，當超過60%～70%時鋼材的腐蝕速度突然升高。鋼結(jié)構(gòu)受腐蝕后物理，機械性能等下降，嚴重影響了工程結(jié)構(gòu)的使用功能及建筑外觀，降低了工程的使用壽命。因此，選擇適當?shù)姆栏g技術(shù)，合理的涂裝設(shè)計，是確保鋼結(jié)構(gòu)安全，耐久的重要措施。

某鐵路配套設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)廠房位于臨海地區(qū)，該地區(qū)為低鹽度沿海區(qū)域，大氣的年平均相對濕度65%，最熱月平均相對濕度為77%。為了有效地控制鋼材的腐蝕，延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，確保工程的完整和安全，文章對鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕問題作了深入的分析研究，探討了在海邊鹽霧環(huán)境下及年平均濕度為65%以上環(huán)境下使用的鋼結(jié)構(gòu)防腐耐久性的控制設(shè)計以及鋼結(jié)構(gòu)涂裝方案的設(shè)計。文章首先根據(jù)相關(guān)規(guī)范和本工程的特定環(huán)境確定鋼結(jié)構(gòu)的表面處理方法和處理等級，接著確定腐蝕等級和防腐涂層設(shè)計使用年限，最終確定涂料配套體系。

1 鋼結(jié)構(gòu)表面處理方法和處理等級

鋼結(jié)構(gòu)在涂裝之前必須進行表面預(yù)處理，鋼結(jié)構(gòu)表面的處理方法、處理等級的確定是涂裝設(shè)計的主要內(nèi)容，日本《防蝕技術(shù)》一文，認為影響涂層質(zhì)量的諸因素所占的比例如下所示：表面處理（除銹質(zhì)量）的影響程度占49.5%，涂層厚度（涂裝道數(shù)）占19.1，涂料品種占4.9，其他（施工與管理等）占26.5，可見鋼結(jié)構(gòu)表面處理質(zhì)量是涂層過早破壞的主要影響因素，因此除銹方法與等級的確定很重要。

1.1 腐蝕等級的確定。我國國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》（GB50046-2008）第3章中規(guī)定，各種介質(zhì)對建筑材料長期作用下的腐蝕性，可分為強腐蝕、中腐蝕、弱腐蝕、微腐蝕4個等級，同一形態(tài)的多種介質(zhì)同時作用在同一部位時，腐蝕性等級應(yīng)取最高者。根據(jù)所給工程環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境因素，常年相對濕度65%以上，確定本工程室內(nèi)、室外的腐蝕等級均為中等腐蝕。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)處理方法分析。國內(nèi)外鋼材表面預(yù)處理方法主要有：手工工具處理、手工機械處理、噴射或拋射處理、酸洗處理和火焰處理等。我國規(guī)范《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定》GB/T8923.1—2011中規(guī)定了三種方法：噴射清理Sa、手工和動力工具清理St、火焰清理FI。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)處理等級確定。由以上對處理方法的分析，本工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面最終選取了噴射清理。該清理方法具體分為四個等級分別為Sa1、Sa2、Sa2、Sa3，由國家標準《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定》GB/T8923.1—2011可知，Sa2是非常徹底的噴射清理，處理后表面的重要特性為氧化皮、銹、油漆涂層和外來物被徹底去除，只有極少量以斑點或條紋形式存在，該等級能滿足中等腐蝕等級的承重構(gòu)件的處理要求。另外，相關(guān)文獻表明Sa3級在相對濕度小于55%的條件下才能實現(xiàn)，而文章討論的工程年平均相對濕度為65%，因此中等腐蝕等級的承重構(gòu)件處理等級需要Sa2級。

2 鋼結(jié)構(gòu)涂裝設(shè)計

2.1 防腐蝕涂層的耐久性設(shè)計。我國《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》GB50046-2008中沒有提出防腐蝕涂層的耐久性設(shè)計標準。在ISO12944標準中，涂料系統(tǒng)的耐久性劃分了3個時間間隔：短期2～5年、中期5～15年和長期15年以上，且該耐久性是指施工結(jié)束后到第一次維護要求的時間，不是法定期限，不構(gòu)成任何擔保。因此，在涂料系統(tǒng)進行第一次大修前，涂層不可能永遠是完好的，應(yīng)該定期進行計劃性的維修保養(yǎng)工作。根據(jù)以上防腐涂層的設(shè)計原則和本工程在使用功能和維修上的重要特點，確定本工程的防腐蝕涂層耐久性設(shè)計使用年限為15年。

2.2 涂層配套方案的設(shè)計。

2.2.1 涂料的選擇。底漆在涂料涂裝配套中賦予涂層良好的耐腐蝕性能。目前我國應(yīng)用的防腐蝕底漆主要有富鋅底漆、環(huán)氧鐵紅底漆、醇酸底漆，噴涂鋅/鋁粉防銹漆等。由于富鋅底漆作為長效型鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂料具有涂能強、耐熱性優(yōu)良、附著力好、耐候性好、不影響焊接施工等優(yōu)點，已成為鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂料領(lǐng)域中的主要配套底漆品種。在重防腐蝕涂料系統(tǒng)中，中間漆的作用是增加涂層的厚度以提高整個涂層系統(tǒng)的屏蔽性能。中間漆對于底漆和面漆要有很好的附著力。與富鋅底漆配套的中間漆通常采用環(huán)氧云鐵中間漆。面漆的主要作用是遮蔽太陽紫外線以及防止污染大氣對涂層的破壞作用，抵擋風雪雨水，并且要有很好的美觀裝飾性。高耐候性的防腐蝕面漆主要有丙烯酸聚氨酯面漆、雙組分丙烯酸面漆、和最新的改性聚硅氧烷涂料等。根據(jù)我國規(guī)范《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》GB50046-2008第7章關(guān)于防腐蝕面涂料的選擇原則，結(jié)合本工程的腐蝕環(huán)境選定面漆為丙烯酸聚氨酯面漆。

2.2.2 涂裝厚度。研究表明涂層的使用壽命與涂層厚度的平方成正比，增加涂層的厚度，能增強涂層的隔離能力，提高涂層壽命。我國標準《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》GB50046-2008第5章，第5.2節(jié)中對于鋼結(jié)構(gòu)表面防護層做出如下規(guī)定：當防護層使用年限為10～15年時，中等腐蝕室內(nèi)防腐層最小厚度宜為240μm，室外增加20～40μm。因此，參照《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》GB50046-2008附錄C防腐蝕涂料配套，和已選出的涂料，給出本工程室內(nèi)選用的涂層配套，室外涂層宜增加總厚度20μm。

2.2.3 涂裝施工質(zhì)量檢驗。鋼結(jié)構(gòu)防腐施工應(yīng)嚴格按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB50755-2012）和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205—2001）中涂裝的相關(guān)要求嚴格執(zhí)行，以確保鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量滿足要求。

3 結(jié)語

本工程的年平均相對濕度為65%，處在低鹽度沿海區(qū)域，室內(nèi)、室外的環(huán)境侵蝕作用均為中等腐蝕。考慮該鋼結(jié)構(gòu)的重要性，結(jié)合我國規(guī)范，文章建議采用噴射方法進行表面處理，此工程的處理等級不能選取Sa3級，建議處理等級為Sa2。鋼材表面處理質(zhì)量達Sa2時，表面清潔度為95%。

最終，確定本工程的防護層使用年限為15年，涂料配套體系采用水性無機富鋅底漆（75μm）——環(huán)氧云鐵中間漆（75μm）——丙烯酸聚氨酯面漆體系（90μm），室內(nèi)涂層總厚度為240μm，室外為260μm。

參考文獻

[1] 涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定（GB/T8923.1-2011）[S].

[2] 工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范（GB50046-2008）[S].