鋼結(jié)構(gòu)住宅體系防腐技術(shù)的研究

湯 晨 明

(晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048006)

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鋼結(jié)構(gòu)住宅體系防腐技術(shù)的研究

湯 晨 明

(晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048006)

介紹了涂料系統(tǒng)的耐久性年限，結(jié)合腐蝕環(huán)境的類型，分析了鋼構(gòu)件腐蝕與防腐涂料體系防腐的機(jī)理，并闡述了鋅加涂膜鍍鋅與環(huán)氧富鋅底漆兩種防腐體系的組成與特性，以尋求出適合鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的防腐方案。

鋼結(jié)構(gòu)，防腐體系，鋅加涂膜鍍鋅，環(huán)氧富鋅底漆

1 涂料系統(tǒng)的耐久性

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅來(lái)說(shuō)，耐久性是至關(guān)重要的，保證鋼結(jié)構(gòu)的耐久性主要通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)的涂料系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此涂料系統(tǒng)的耐久性就關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)住宅的正常安全使用。

涂料系統(tǒng)的耐久性的定義應(yīng)為施工結(jié)束后到第一次維護(hù)要求的時(shí)間。耐久性通常被理解為一個(gè)法定期限，即保證使用年限，而實(shí)際上耐久性的正確理解應(yīng)該是一個(gè)技術(shù)術(shù)語(yǔ)，不構(gòu)成質(zhì)量保證。對(duì)于耐久性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12944(鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂料體系的防腐蝕保護(hù)標(biāo)準(zhǔn))將其劃分為3個(gè)時(shí)間間隔，即短期、中期和長(zhǎng)期，詳見表1。

表1 涂料系統(tǒng)的耐久年限

2 腐蝕環(huán)境分類

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12944(鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂料體系的防腐蝕保護(hù)標(biāo)準(zhǔn))將腐蝕環(huán)境分為五類，C1很低；C2低；C3中；C4高；C5-1很高(工業(yè))、C5-M很高(海洋)。分類的主要依據(jù)為，經(jīng)過(guò)第1年暴露后金屬單位面積上質(zhì)量和厚度的損失程度。

鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，所有鋼構(gòu)件均由外墻保溫板包裹，梁構(gòu)件由吊頂包裹，整個(gè)結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件無(wú)外露，且在室內(nèi)環(huán)境下，腐蝕程度較低，根據(jù) ISO 12944 標(biāo)準(zhǔn)，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕環(huán)境為 C1 級(jí)(室內(nèi)較低腐蝕環(huán)境)，外界條件對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕作用分類為弱腐蝕性。

3 鋼構(gòu)件腐蝕機(jī)理

鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程。電化學(xué)腐蝕的形成是需要在一定的條件下才能發(fā)生，需要的條件主要有以下幾個(gè)方面：

1)鋼結(jié)構(gòu)表面接觸氧氣或空氣。

2)鋼結(jié)構(gòu)表面接觸水分，如濕氣、酸雨、鹽霧、水等。

3)在鋼結(jié)構(gòu)表面不同區(qū)域之間存在一定的電位差。

由上可知，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕，必須杜絕電化學(xué)腐蝕過(guò)程所依賴的必要條件，以使腐蝕速度停止或減慢，達(dá)到降低材料的腐蝕程度的目的。

4 防腐涂料體系的防腐機(jī)理

涂層防護(hù)一般是指在鋼材表面噴(涂)防腐蝕涂料或油漆，來(lái)達(dá)到防止鋼材銹蝕的目的。而涂層體系由底漆、中層漆和面漆組成，三者構(gòu)成一個(gè)整體來(lái)發(fā)揮涂層體系的總體效果。底漆對(duì)鋼材有較高的附著力和粘結(jié)力，并能夠起到延緩銹蝕的作用；中層漆屬于過(guò)渡層，并能夠達(dá)到抗?jié)B的作用；面漆是主要的防腐層，能起到抵抗腐蝕介質(zhì)的作用。

富鋅涂料是一種環(huán)氧富鋅重防腐粉末涂料，涂膜僅厚100 μm，其防腐機(jī)理是利用金屬鋅保護(hù)鋼鐵的陰極，阻止電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，防腐作用主要包括：屏蔽作用、電化學(xué)防護(hù)和鈍化作用等。由于金屬鋅的電化學(xué)活性比鐵活潑，因此當(dāng)涂層與水分接觸后，在陽(yáng)極區(qū)的鋅首先會(huì)被腐蝕，發(fā)生氧化反應(yīng)，而在陰極區(qū)的鋼板會(huì)受到保護(hù)，不會(huì)被氧化。同時(shí)，鋅氧化形成的氧化物還可以對(duì)涂層起到一定的屏蔽作用。

熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層有優(yōu)良的耐腐蝕性能，其防腐機(jī)理是：一方面，可以和普通涂層一樣起到屏蔽作用，將鋼鐵與氧氣、水、酸性、鹽分等腐蝕介質(zhì)隔離開來(lái)，從而保護(hù)鋼鐵不被腐蝕。另一方面，由于鋅和鋁的電化學(xué)性能均為鋼鐵比較活潑，電極電位比較低，在電化學(xué)腐蝕反應(yīng)中，鋼鐵表面則為正極，鋅或鋁表面是負(fù)極，鋅、鋁首先會(huì)失去電子，變成離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液中而被腐蝕，從而使鋼鐵表面受到保護(hù)。由于熱噴涂鋅、鋁到鋼鐵表面時(shí)，熔滴溫度很高，具有較大的熱能，與鋼鐵的結(jié)合強(qiáng)度會(huì)比有機(jī)涂料更加牢固，而且耐磨性能會(huì)很好，同時(shí)也不會(huì)發(fā)生老化，因而其保護(hù)周期更長(zhǎng)，耐久性會(huì)更好。鋁是一種活性很強(qiáng)的金屬，非常容易發(fā)生氧化反應(yīng)，在涂層表面生成一層硬度很高、致密的氧化物保護(hù)層，可以阻止鋁涂層進(jìn)一步發(fā)生氧化反應(yīng)。同時(shí)，在熱噴涂的過(guò)程中，鋁會(huì)變成一種具有很強(qiáng)負(fù)電性的活化狀態(tài)，從而保護(hù)鋼鐵不被腐蝕。

5 鋅加涂膜鍍鋅防腐體系

1)體系組成見表2。

表2 鋅加涂膜鍍鋅防腐體系組成表

此防腐涂料體系的防腐年限為50年。

2)鋅加涂膜鍍鋅介紹。

a.產(chǎn)品組成：

鋅加由純度高于 99.995%以原子化法提煉，粒徑僅 3 μm～5 μm 橢球形的金屬鋅粉，揮發(fā)性溶劑和有機(jī)樹脂等組成的單組分鍍鋅系統(tǒng)。鋅加涂層干膜中含鋅量達(dá)到96%(±1%)。

b.產(chǎn)品特性：

具有雙重的陰極保護(hù)性能和良好的屏蔽保護(hù)作用，鹽霧試驗(yàn)達(dá)9 500 h，防腐蝕性能優(yōu)于熱鍍鋅和富鋅漆，是取代熱浸鋅、熱噴鋅(鋁)的最好材料?？瑟?dú)自作為重防腐蝕涂層使用，也可以與其他配套涂料混合使用，可以將其綜合防腐年限提高至1.8倍～2.5倍，能夠達(dá)到30年～50年或更長(zhǎng)時(shí)間。干膜鋅含量極高(干膜中含鋅量達(dá)到 96%(±1%))，產(chǎn)品中不含甲苯、甲乙酮、二甲甲苯等任何有機(jī)溶劑，且不含鎘、鉛等重金屬，鋅加干膜涂層可與飲用水直接接觸。

6 環(huán)氧富鋅防腐體系

1)體系組成見表3。

表3 環(huán)氧富鋅底漆防腐體系組成表

此防腐涂料體系的防腐年限為15年。

2)環(huán)氧富鋅底漆介紹。

a.組成：該產(chǎn)品是由環(huán)氧樹脂，聚酰胺，鋅粉等為一組分，固化劑構(gòu)成二組分，將兩組分分別包裝供應(yīng)。

b.特性：漆膜中鋅含量高，具有優(yōu)異的防銹性能；漆膜堅(jiān)韌，并具有優(yōu)良的耐水性、防銹性能；具有導(dǎo)電性和陰極保護(hù)作用，可作為車間預(yù)涂底漆使用，對(duì)鋼材焊接性能無(wú)影響;該產(chǎn)品屬于物理干燥型，干燥快，施工方便。

c.施工參考：首先要進(jìn)行除銹，可以采用噴砂除銹或者噴丸除銹，鋼材表面應(yīng)沒(méi)有砂粒、油污、灰塵等雜質(zhì)。該漆可采用無(wú)氣噴涂，也可以采用傳統(tǒng)的噴涂、刷涂或者滾涂。若是粘度過(guò)大可用環(huán)氧稀釋劑或者是專用的稀釋劑稀釋至施工粘度，施工時(shí)應(yīng)不斷地?cái)嚢?，而且不可亂用稀釋劑。雙組分的使用比例為：主劑∶固化劑=26∶3(重量)，配制好的漆應(yīng)盡快用完，以避免浪費(fèi)。

7 結(jié)論和建議

1)住宅體系設(shè)計(jì)使用年限一般為50年，鋅加涂膜鍍鋅防腐體系能夠滿足設(shè)計(jì)使用年限要求，環(huán)氧富鋅防腐體系防腐年限為15年，采用該防腐體系的鋼結(jié)構(gòu)住宅中間需要進(jìn)行二次防腐處理。

2)鋅加涂膜鍍鋅防腐體系相較于環(huán)氧富鋅防腐體系施工時(shí)涂刷次數(shù)少，便于施工。

3)鋅加涂膜鍍鋅防腐體系更加環(huán)保安全。

4)建議鋼結(jié)構(gòu)住宅體系采用鋅加涂膜鍍鋅防腐體系。

[1] 劉 新，時(shí) 虎.鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕和防火涂裝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] JGJ/T 251—2011，建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程[S].

[3] ISO 12944，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[S].

Research on anti corrosion technology of steel structure residence system

Tang Chenming

(JinchengHongshengBuildingEngineeringCo.,Ltd,Jincheng048006,China)

The paper introduces the durable life cycle of coating system, analyzes anti-corrosion mechanism of steel structure corrosion and anti-corrosion coating system by combining with corrosion environment types, describes composition and properties of two kinds of anti-corrosion systems including zinc-coated galvanized and zinc-rich epoxy primer, with a view to seek for suitable anti-corrosion scheme of steel structure residence system.

steel structure, anti-corrosion system, zinc-coated galvanized, zinc-rich epoxy primer

1009-6825(2017)07-0038-02

2016-12-22

湯晨明(1980- )，男，碩士，工程師

TU391

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