浦東機場彩鋼板涂層大修配套方案及施工工藝設(shè)計

李敏風(fēng)

（中國涂料工業(yè)協(xié)會專家委員會，北京 100079）

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【涂裝】

浦東機場彩鋼板涂層大修配套方案及施工工藝設(shè)計

李敏風(fēng)

（中國涂料工業(yè)協(xié)會專家委員會，北京 100079）

分析了上海浦東機場彩鋼板的腐蝕原因。根據(jù)浦東機場鋼結(jié)構(gòu)的使用特點以及節(jié)能環(huán)保的需要，設(shè)計了 3種彩鋼結(jié)構(gòu)涂層的大修配套方案，介紹了涂裝工藝的規(guī)范，提出在涂裝施工時應(yīng)重視涂料和涂裝的質(zhì)量以及質(zhì)量保證條款的制定。

彩鋼板；涂層；維修；涂裝；方案設(shè)計

Author’s address: Expert Committee of China National Coating Industry Association， Beijing 100079， China

彩鋼板在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，以彩鋼板制造的各種壓型鋼板、護型板及夾芯板等建筑制品被廣泛用于機場、工業(yè)廠房、倉庫、組合活動等建筑的屋頂、屋面及墻面圍護［1］。建筑結(jié)構(gòu)彩鋼板長期處于日光暴曬、雨淋以及各種化學(xué)介質(zhì)腐蝕的環(huán)境中，使用一段時間后，表面涂層會出現(xiàn)不同程度的粉化、失光、褪色及局部銹蝕，這些不僅影響建筑鋼結(jié)構(gòu)的美觀，而且會在一定程度上影響鋼結(jié)構(gòu)的安全使用。因此，及時對彩鋼板進行翻新和修補可大大延長其使用壽命。從理論上分析，建筑用彩鋼板的使用壽命分為裝飾性使用壽命、翻修使用壽命和極限使用壽命3個階段。上海浦東國際機場（見圖1）建成20年來，其他鋼結(jié)構(gòu)早已大修過一次，唯有20萬m2的彩鋼板還未修過，但目前已出現(xiàn)了銹蝕現(xiàn)象（見圖2）。本文針對上海浦東機場彩鋼板的腐蝕進行了原因分析，并設(shè)計了對應(yīng)的大修配套方案和施工工藝。

圖1 上海浦東機場照片F(xiàn)igure 1 Photo of Shanghai Pudong International Airport

圖2 彩鋼板的腐蝕現(xiàn)象Figure 2 Corrosion phenomenon of color steel plate

1　浦東機場彩鋼板腐蝕現(xiàn)狀和原因分析

彩鋼板發(fā)生腐蝕的原因主要如下：

（1） 浦東機場瀕臨東海，地處C4腐蝕環(huán)境，鋼板受到氯鹽的嚴重腐蝕。

（2） 市售建筑用彩鋼板產(chǎn)品的表面涂層質(zhì)量良莠不齊，部分彩鋼板涂層的耐候性和抗腐蝕能力很難滿足其在C4高腐蝕環(huán)境中的長期使用。

（3） 彩鋼瓦形板在成型折彎、切割斷面、安裝時遭到機械損傷，以及彩鋼瓦間重疊處積聚水汽，也易引發(fā)腐蝕。

（4） 有的彩鋼板打孔，上螺絲處易被腐蝕，甚至導(dǎo)致漏水。

圖2所示的彩鋼的銹蝕面積分數(shù)約為1%，銹蝕不是十分嚴重，但對照ISO 4628-3：2003《色漆和清漆 涂層老化的評定——缺陷的變化程度、數(shù)量和大小的規(guī)定 第3部分：生銹等級評定》（見表1和圖3）可知，銹蝕等級為Ri3級，已到了彩鋼板的翻修使用壽命。用LCC（生命周期成本）理念判斷，此時進行第一次大修有最高的性價比。因此建議浦東機場業(yè)主組織有關(guān)單位，在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上對彩鋼板進行大修，不必更換鋼板。

表1 ISO 4628-3:2003標(biāo)準(zhǔn)銹蝕等級對照表Table 1 Grading of corrosion by ISO 4628-3:2003

圖3 ISO 4628-3:2003標(biāo)準(zhǔn)銹蝕等級圖Figure 3 Images for grading of corrosion by ISO 4628-3:2003

2　建議的配套方案

根據(jù)浦東機場鋼結(jié)構(gòu)的使用特點以及節(jié)能環(huán)保的需要，筆者竭力推薦采用水性涂料配套對彩鋼板進行大修，主要有以水性環(huán)氧低表面處理底漆為主的涂料，水性PVDC（聚偏二氯乙烯）低表面處理涂料和溶劑型涂料3類［2］。

2. 1 以水性環(huán)氧低表面處理底漆為主體的配套

表2所示的水性涂料配套是國內(nèi)最近幾年發(fā)展最快的一種，它的優(yōu)點是：VOC（揮發(fā)性有機化合物）含量極低、安全環(huán)保；對表面處理的要求低，只需打磨至ISO 8501-1 St2級，甚至可帶銹涂裝，節(jié)能效果明顯［3］。但此配套價格高，對環(huán)境條件要求苛刻，涂裝技術(shù)復(fù)雜，近期在昆山高鐵扶攔、蘆潮港港口機械、建筑物彩鋼板大修工程上已通過試用。

表2 以水性環(huán)氧低表面處理涂料為底漆的配套方案Table 2 Scheme using surface-tolerant waterborne epoxy coating as primer

國內(nèi)生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品的廠家有湖北中策涂料公司、上海優(yōu)漫新材料有限公司、蘭州涂料設(shè)計院、上海納梁新材料公司、北京紅獅、湖南飛鹿等，但質(zhì)量檢定等技術(shù)基礎(chǔ)工作尚未全部完成。圖 4為上海優(yōu)漫新材料公司在杭州蕭山機場上的工程業(yè)績。

2. 2 水性PVDC低表面處理涂料

水性PVDC低表面處理涂料是APP公司（美國高級防護品公司）的專利產(chǎn)品，在美國已有40幾年的應(yīng)用歷史。普遍應(yīng)用于美國軍艦、飛機等的大修上，日本、臺灣、新加坡等也紛紛進口該涂料并應(yīng)用于各種工程的大修上。從2008年起，APP進入中國，在石化、鐵道、海洋平臺等有不少成功的案例。上世紀(jì)末，美國邁阿密機場的彩鋼板銹蝕嚴重，就是采用水性PVDC涂料進行翻修（見圖5），返修后一直使用至今。

水性PVDC涂料在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢十分明顯，如單組分包裝，操作方便，可帶銹涂裝，底、面漆兩用，有利于涂裝管理和提高涂層質(zhì)量。該產(chǎn)品進入中國后深受業(yè)內(nèi)歡迎，具體配套方案見表3。

圖4 杭州蕭山機場的工程業(yè)績Figure 4 Construction achievement at Hangzhou Xiaoshan Airport

圖5 邁阿密機場的彩鋼板翻修現(xiàn)場Figure 5 Photo showing the renovation of color steel plates at Miami Airport

表3 APP公司水性PVDC涂料配套方案Table 3 Scheme using the PVDC waterborne coatings of Advanced Protection Products Inc.

2. 3 溶劑型涂料

2. 3. 1 普通型

經(jīng)過多年的試驗和篩選測試，我國不少涂料廠優(yōu)選出“環(huán)氧磷酸鋅底漆 + 氟碳面漆（或聚氨酯面漆）”的配套方案。表4為不同配套涂層的附著力比較。從表4可知，戶外使用過的彩鋼板雖未經(jīng)打磨處理，但與雙組分交聯(lián)型涂料間仍有較為理想的附著力。聚酯/氨基體系為主的彩鋼面漆經(jīng)過風(fēng)化、日曬、雨淋后，表面呈現(xiàn)失光、粉化和褪色現(xiàn)象，漆膜表面能增大，粗糙度升高，出現(xiàn)微孔，使重涂涂料對彩鋼板的表面起到了潤濕、滲透和錨定作用，附著力優(yōu)異。

表4 不同配套涂層的附著力比較Table 4 Comparison between adhesion strengths of different coating candidates

分別對環(huán)氧磷酸鋅底漆 + 丙烯酸聚氨酯面漆和環(huán)氧磷酸鋅底漆 + 氟碳面漆進行耐蝕性測試，結(jié)果見表5。從表 5可知，這兩種配套涂層都具有較好的耐蝕性，并且在耐老化性能方面，氟碳面漆優(yōu)于聚氨酯面漆。這些測試數(shù)據(jù)為彩鋼板的翻新大修奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2. 3. 2 溶劑型低表面處理涂料

近幾年來，隨著環(huán)保法規(guī)的加強，溶劑型低表面處理涂料發(fā)展迅速，普遍應(yīng)用在重防腐行業(yè)的涂層大修中。它具有VOC低（＜ 250 g/L），不含Pb、Cr、Hg、Cd等重金屬成分，對表面處理要求低，可帶銹、帶舊涂層施工等特點，也歸屬環(huán)保型涂料。最主要的是溶劑型涂料施工性能良好，大面積情況下可使用無氣噴漆法，涂層質(zhì)量易控。另外，在一定條件下，溶劑型涂料可與水性涂料互相配套，并且能達到較好的效果。

表5 不同配套涂層的耐蝕性指標(biāo)Table 5 Corrosion resistance indexes of different coating schemes

表6為采用浙江中化藍天的中層漆和氟碳面漆與上海優(yōu)漫的水性封銹漆及低表面處理環(huán)氧底漆的配套方案。從表6可知，該方案的配套性良好，測得其附著力在5 MPa以上。

表6 溶劑型低表面處理涂料配套方案Table 6 Scheme using surface-tolerant solvent primer

2. 3. 3 單組分濕固化聚氨酯（MCPU）涂料

MCPU涂料是彩鋼板大修最好的用料之一，其配套方案見表 7。美國的 SWD（中國已建廠）、比利時的LIBTLE、德國的STEEL PAINT、宣威（中國已建廠）、臺灣虹牌（大陸已建廠）都有類似的產(chǎn)品。MCPU涂料歸屬于低表面處理涂料，最突出的優(yōu)點是：MCPU涂料在成膜固化時會吸收空氣中的水分，對施工環(huán)境的要求不是十分嚴格，即使在-5 °C及相對濕度（RH）＞85%的條件下，也可涂裝施工。在比利時機場、俄羅斯輸油管道、石家莊正元化工都有成功的案例。遺憾的是，此類涂料的儲存時間短。

表7 MCPU涂料的配套方案Table 7 Scheme using MCPU （monocomponent polyurethane） coating

3　涂裝工藝規(guī)范

優(yōu)異的重防腐涂料必須使用規(guī)范的涂裝工藝來保證。對于浦東機場頂部彩鋼板大修工程，保證涂裝工藝的順利進行是一件十分困難的事。彩鋼的一般厚度為0.3 ～ 0.4 mm，為防止結(jié)構(gòu)變形，表面處理時不能噴砂，不能普遍用力打磨。表面處理過程中產(chǎn)生的粉塵和噴漆時的部分有機溶劑不能影響機場的正常營業(yè)，以杜絕環(huán)保及安全的隱患。

3. 1 表面處理

（1） 認真檢查待涂表面，用200#溶劑汽油（松香水），去掉明顯的油斑和污物。

（2） 用小型打磨機或通過人工鋼回絲球擦揩，去掉彩鋼板上松動的銹斑和舊漆皮。允許保留部分堅固的銹斑和附著力大于3.0 MPa的舊漆膜。

（3） 噴漆前，用干燥、清潔的壓縮空氣吹盡所有灰塵。

3. 2 預(yù)涂裝

銹斑打磨后的部位、螺絲孔、縫隙、機械損傷處等應(yīng)認真涂裝，而且必須采用刷涂，不能用輥涂。這是保證彩鋼板大修質(zhì)量的關(guān)鍵。

3. 3 無氣噴涂

預(yù)涂后，大面積待涂表面應(yīng)采用無氣噴涂法噴中層漆和面漆。它不僅噴涂效率高，涂層質(zhì)量也好。在控制好噴漆壓力、噴嘴孔徑、幅度等的前提下，還可減少涂料損耗。

3. 4 環(huán)境條件控制

在噴涂水性涂料時，氣溫不能低于5 °C，相對濕度不宜高于80%，鋼板溫度應(yīng)高于露點溫度3 °C；涂裝及干燥過程中，漆膜不宜在烈日下暴曬，被涂工件溫度不宜超過50 °C。

彩鋼板翻新涂裝時，應(yīng)從結(jié)構(gòu)的最高處開始往下進行，最后一道面漆應(yīng)在底漆、中層漆、第一道面漆施工完畢后統(tǒng)一涂裝。

4　關(guān)于質(zhì)量保證條款

涂料的質(zhì)量和涂裝質(zhì)量決定了涂層的質(zhì)量，重防腐涂料在涂裝施工時，必須保證兩者的質(zhì)量。在我國重點工程施工時，因忽視涂料的施工性能和涂裝的技術(shù)指標(biāo)而造成的教訓(xùn)十分深刻。在涂層使用年限的質(zhì)量條款方面也不能說大話。目前，改版的ISO 12944《鋼結(jié)構(gòu)防護涂料體系的防腐蝕保護》和去年頒發(fā)的GB/T 30790-2014《色漆和清漆 防護涂料體系對鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護》均有對環(huán)境進行定義，并對配套體系、規(guī)定膜厚、涂裝施工的技術(shù)指標(biāo)以及使用年限都有了具體的規(guī)定。上海浦東機場屋頂彩鋼板的大修涂層的使用年限應(yīng)遵照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。若業(yè)主提出10年的使用期限，即指10年后，大修涂層的銹蝕等級為ISO 4628-3：2003的Ri3級，銹斑占總面積的1%，一旦超過了該指標(biāo)，應(yīng)追究涂料廠和涂裝公司的責(zé)任。

［1］ 何敏. 建筑用彩色涂層壓型鋼板的選用［J］. 福建建筑， 2009 （1）: 113-116.

［2］ 王軍. 建筑結(jié)構(gòu)彩鋼板翻修用涂料的選擇與應(yīng)用［J］. 現(xiàn)代涂料與涂裝， 2015， 18 （10）: 24-26.

［3］ 陳耀財， 李敏風(fēng). 低表面處理聚氨酯涂料的應(yīng)用［J］. 上海涂料， 2015， 53 （12）: 32-34.

［ 編輯：周新莉 ］

Design of the scheme and operation process for repairing of the coatings on color steel plates at Shanghai Pudong International Airport

L I Min-feng

The causes of corrosion of color steel plates at Shanghai Pudong International Airport were analyzed. Three schemes for repairing of the coatings on color steel structures were designed according to the application characteristics of steel structures at Pudong International Airport and the requirements of energy-saving and environmental protection. The process specifications of painting were introduced. It is proposed that attention should be paid to the quality of coating materials and painting as well as the set-up of quality guarantee system.

color steel plate； coating； repair； painting； scheme design

TU561.67

B

1004 - 227X （2016） 14 - 0733 - 05

2016-06-07

李敏風(fēng)（1944-），女，高級工程師，有30多年的涂裝工作經(jīng)驗，發(fā)表論文、專著數(shù)十篇，主要從事工業(yè)重防腐涂裝工作。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） li-mingfeng@163.com。