鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中大氣防腐涂料及涂裝工藝的正確使用

陳登斌 沙子鋒

摘要：我國橋梁工程行業(yè)由于橋梁工程的興起正在蓬勃發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)也被越來越多的實際生產(chǎn)建設(shè)所使用，但由于鋼結(jié)構(gòu)的易腐蝕和畏高溫的特點，鋼結(jié)構(gòu)在工程中的防腐措施就顯得尤為重要了。本文從鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中存在的問題出發(fā)，結(jié)合實際案例，研究出了鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程中大氣防腐涂料及涂裝工藝的使用要點。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;鋼結(jié)構(gòu);防腐;大氣;涂料;使用

1、前言

當(dāng)今橋梁工程行業(yè)，橋梁工程承重構(gòu)件的主流選擇就是鋼結(jié)構(gòu)，其抗震強(qiáng)、塑性好、韌性高的特點為行業(yè)內(nèi)青睞。在施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)也具有建設(shè)簡便、工期短、投資低和建成后的美觀等優(yōu)勢。但是鋼結(jié)構(gòu)仍有其明顯的缺陷，那就是耐腐蝕性極差，所以在橋梁工程過程中對鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)成為了使用鋼結(jié)構(gòu)的重點。

2、橋梁工程行業(yè)應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中出現(xiàn)的問題

大部分的鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程都要面臨海洋環(huán)境的考驗，眾所周知海洋環(huán)境是極為苛刻的腐蝕環(huán)境，海水中和海洋大氣中都包含有高濃度的氯化物和硫化物，極易結(jié)合水蒸氣形成強(qiáng)酸，對鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的腐蝕作用最強(qiáng)。而不當(dāng)?shù)耐苛线x擇和錯誤的施工工藝會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂層出現(xiàn)失效的問題，涂層出現(xiàn)失光、褪色、泛黃、起泡、起鼓、剝落、開裂甚至脫落、粉化等現(xiàn)象，防腐工程失去了原本的意義。究其原因，環(huán)境因素、鋼結(jié)構(gòu)的表面處理不符合標(biāo)準(zhǔn)、焊縫等局部部位處理不當(dāng)、涂裝工藝不良等都是導(dǎo)致防腐涂層失效的重要原因[1]。在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中大氣防腐涂料的的涂刷工藝中，鋼結(jié)構(gòu)表面的處理結(jié)果直接影響著涂層壽命的長短，結(jié)合實際數(shù)據(jù)來看約有一半左右的涂層是由于鋼結(jié)構(gòu)表面的處理不合規(guī)導(dǎo)致的。在國際標(biāo)準(zhǔn)里明確規(guī)定了鋼結(jié)構(gòu)表面處理的標(biāo)準(zhǔn)，這些涂層失效后的鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不堪大用。此外，在施工過程中由于管理不善，導(dǎo)致施工人員在焊接完成后沒有處理焊接熔渣就開始上漆，焊接外縫質(zhì)量不滿足標(biāo)準(zhǔn)，粗糙的表面和粗大的輪廓導(dǎo)致涂層出現(xiàn)脫落、泛銹和起泡的現(xiàn)象，涂層很快失去作用，整體涂層的厚度不夠，鋼結(jié)構(gòu)受到侵蝕而被破壞，嚴(yán)重影響了后續(xù)的涂層維護(hù)和檢修工作的進(jìn)行。

在使用大氣防腐涂料對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐保護(hù)時，由于涂料本身的耐久性不夠，涂層的壽命往往很短，這就導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程難以延續(xù)。為了讓短暫壽命的涂層延長對鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)作用，定期的涂層維修和大修就成為了鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的常規(guī)操作。另外，要選擇符合維修和維護(hù)周期預(yù)期的涂層系統(tǒng)，減少因必要維護(hù)帶來的長期性成本投入[2]。

除此之外，涂層的壽命設(shè)計也要與實際相結(jié)合，綜合參考相關(guān)案例，靈活的設(shè)計涂層的預(yù)計周期。專業(yè)的設(shè)計人員和全面綜合的分析比較才決定著涂層的最終選擇，不能只依靠專業(yè)知識就下定論。

3、防腐工程中鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理及質(zhì)量把控

要做好鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的前提是對于鋼結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行預(yù)處理，同時鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量又決定著選用涂層的附著力和耐久性，可以說鋼結(jié)構(gòu)表面的預(yù)處理和鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量同時決定著防護(hù)的效果。涂料的選用對鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程的影響重大，對于最終的防護(hù)效果起著決定性作用。所以在防腐工程中，表面預(yù)處理的工藝是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是否符合預(yù)期，涂料品種的選用是否因地制宜，都會對防腐工程的最終結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

3.1? 鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理

鋼結(jié)構(gòu)的表面處理技術(shù)已經(jīng)成為施工標(biāo)準(zhǔn)，被列入了防護(hù)施工保證項目。防腐在涂料涂裝之前，首先需要對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面的預(yù)處理，仔細(xì)查驗鋼結(jié)構(gòu)表面的鐵銹、氧化皮和污濁物是否全部去除，以免出現(xiàn)泛銹、脫落和起泡的現(xiàn)象，影響鋼結(jié)構(gòu)的表面防護(hù)品質(zhì)。在施工時要注意焊縫的氣孔殘留焊渣是否除盡，砂眼及凹凸的部分是否使用專業(yè)的手法磨平。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8503-2的中級粗糙度要求，還要檢查噴砂、拋丸處理完成后的粗糙程度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，過小的粗糙程度會影響涂料對于鋼結(jié)構(gòu)的附著力，太大的粗糙度則在上涂料的過程中會產(chǎn)生涂層波峰，產(chǎn)生不必要的涂料浪費的同時更容易出現(xiàn)點繡的情況[3]。

此外，鋼結(jié)構(gòu)表面由于噴砂、拋丸形成的灰塵也會對防腐質(zhì)量產(chǎn)生影響。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8503-3的要求，灰塵會降低涂裝過程中涂料的附著效果，還可能引起灰塵吸潮而加快鋼材的腐蝕情況，涂裝前的鋼材表面必須保證干燥，由于灰塵吸潮所引發(fā)的鋼表面的水凝結(jié)薄膜肉眼幾乎無法察覺，所以除灰的操作對于鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理工藝意義重大，要符合國際標(biāo)準(zhǔn)中對于鋼表面凝露層級的要求。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8502-4對涂裝施工現(xiàn)場的環(huán)境有明確的要求，可以通過測量空氣的響度濕度和鋼材表面的溫度來判斷鋼材表面的凝露層級，進(jìn)而判斷涂裝工作是否能順利進(jìn)行。具體操作為在露點表或者露點計上查看空氣的露點，再通過鋼材表面溫度計測量鋼材涂裝面的表面溫度，比較二者之間的差值，確定鋼材表面是否有凝露的可能，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8502-4中對于這個差值的要求為3攝氏度，即確定待涂裝的鋼材表面溫度必須高于露點至少3攝氏度，才滿足涂裝的條件。另外，鋼材表面水溶性鹽類污染水平也會對鋼材表面的預(yù)處理結(jié)果產(chǎn)生影響，有些涂料可能會與鋼材表面的水溶性鹽類產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，影響涂層對鋼表面防腐的保護(hù)效果[4]。

3.2? 鋼結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理結(jié)果的質(zhì)量把控

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8503-2、ISO8502-3、ISO8502-4等的相關(guān)規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理結(jié)果必須滿足相應(yīng)的粗糙程度、鋼材表面的清潔程度及鋼材表面的凝露層級，即Sa2.5級。所以在做完鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)處理工程后，需要有專業(yè)的人員對于鋼結(jié)構(gòu)的表面處理結(jié)果進(jìn)行復(fù)核驗收，并給出是否進(jìn)行下一步涂裝的可行性意見，相關(guān)的專業(yè)人員要記錄每一次復(fù)核查驗的數(shù)據(jù)結(jié)果，并建立健全工班責(zé)任日清的制度。

4、涂料與涂裝工藝的選擇

4.1? 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中涂料的選擇標(biāo)準(zhǔn)

因鋼結(jié)構(gòu)在空氣中的不耐腐蝕性，鋼結(jié)構(gòu)對于空氣中二氧化氮、二氧化硫、氯化氫、氨氣等酸堿性氣體的敏感程度很高，很容易與上述氣體混合水蒸氣產(chǎn)生金屬置換反應(yīng)，鋼結(jié)構(gòu)表面會因此產(chǎn)生電解質(zhì)水膜，從而遭到腐蝕[5]。所以涂裝用料的選擇要遵循以下幾個標(biāo)準(zhǔn)：首先涂料形成的涂層應(yīng)該具有良好的機(jī)械性能;其次涂層形成后對雜質(zhì)的滲透抵抗性能要好;第三防腐涂料的耐腐蝕性極強(qiáng)且極為穩(wěn)定，對于鋼材表面的保護(hù)作用明顯;第四涂料的附著力要強(qiáng)，能輕易的附著于鋼材表面，涂層的壽命較高;最后涂料要易于施工，環(huán)保無污染且成本不高。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，一般鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程中選用環(huán)氧云鐵中層漆、氯化橡膠面漆和環(huán)氧富鋅漆，這些漆的特性基本符合上述標(biāo)準(zhǔn)，且物美價廉，便于施工，是橋梁工程工程中最常用于鋼結(jié)構(gòu)防腐的涂漆。

鋼結(jié)構(gòu)的涂層也有區(qū)分，一般在橋梁工程工程中將鋼結(jié)構(gòu)的涂層分為底涂、中涂以及面涂。底漆主要是對于鋼材附著性的要求和對鋼材表面的防腐蝕保護(hù)，底漆的漆膜厚度一般較低，高過鋼表面拋丸后的粗糙度峰值是基本要求，另外要滿足對鋼表面的濕潤性，能深入到焊縫、銹痕的較深部位。中涂是對底漆和面漆之間起過渡作用，中間漆能通過溶劑溶脹底漆，增強(qiáng)漆面之間的粘著程度，并且加厚涂層，提高涂層的屏蔽性能，一般底漆較薄，使用中間漆可以加厚涂層薄膜，增強(qiáng)涂層的附著力。面漆的使用有著美化鋼結(jié)構(gòu)表面的作用，同時面漆還能降紫外線遮擋在涂層之外，減小紫外線對涂層的影響，有的面漆還具有耐化學(xué)品腐蝕的特性，面漆一般選用長油醇酸磁漆、環(huán)氧類面漆、丙烯酸芳香族聚氨酯面漆、氟碳樹脂漆、氯化橡膠面漆、高氯化聚乙烯面漆等幾種，都具有較強(qiáng)的耐久性[6]。

4.2? 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中的涂裝工藝

在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中，最長用到的涂裝手法是噴涂、輥涂和手工刷涂。噴涂作業(yè)時，由于稀釋劑的添加量和試件形狀的影響，一般會產(chǎn)生嚴(yán)重的流掛現(xiàn)象[7]。為了避免流掛現(xiàn)象的產(chǎn)生，一般對面積不大的基體采用刷涂的方法，以減少涂料的消耗。涂裝工藝中還有一些隱蔽的工程，比如防護(hù)施工，這就需要嚴(yán)格的品質(zhì)控制體系來對品質(zhì)的結(jié)果進(jìn)行測量，所以要配備精確的檢測儀器，常見的儀器有測厚儀、粗糙度儀和除銹等級標(biāo)準(zhǔn)圖等。成功的完成了對涂層厚度、粗糙度和除銹質(zhì)量的逐項檢測并驗收合格后才可以開始下道工序的施工。表面的除銹工作完成后，要在4小時之內(nèi)快速涂刷頭道底層涂料，以免除銹完成后生成二次銹蝕，隔夜進(jìn)行涂裝工作是明令禁止的。前道涂層完成涂裝后暴露的時間不能過長，以免涂層間的附著力下降;為了避免泛銹情況出現(xiàn)在因溶劑揮發(fā)形成的針孔處，要在環(huán)氧富鋅底漆涂膜表干之后實干之前刷涂環(huán)氧云鐵中間層涂料封閉針孔。

鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中的涂裝過程中也要注意施工環(huán)境造成的影響，在大風(fēng)、降雨、溫、濕度等環(huán)境下進(jìn)行涂裝都會降低防腐涂料的防腐質(zhì)量。溫度過高會導(dǎo)致涂裝溶劑的揮發(fā)較快，涂層容易出現(xiàn)針孔、起皺和刷痕等現(xiàn)象;低溫則會造成涂料的固化速度降低乃至停止，甚至在表面生成水珠;當(dāng)空氣相對濕度過大時會使得涂層泛白、出現(xiàn)針孔，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)表面發(fā)生二次泛銹，應(yīng)暫緩?fù)垦b施工;大風(fēng)環(huán)境下會產(chǎn)生大量的塵土，這些塵土?xí)ぶ谕繉拥姆雷o(hù)表面從而極大地降低了涂層間的附著力，并影響涂層的外觀質(zhì)量，需要等待大風(fēng)停止再進(jìn)行施工。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)防腐工程最重要的環(huán)節(jié)就是對于涂層的質(zhì)量控制，涂層的質(zhì)量高，防腐性能就強(qiáng)，鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕就越好，所以在施工過程中要嚴(yán)格把控涂層的施工質(zhì)量。要指派專業(yè)的驗收人員對防腐工程的每個環(huán)節(jié)，涂料的施工標(biāo)準(zhǔn)、涂層的最終結(jié)果、涂料的施工工藝等進(jìn)行嚴(yán)格的驗收，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)：日期、環(huán)境、施工人員、表面處理等級、表面除塵方法、稀釋劑添加情況、干濕膜厚度等等[8]。涂料中的稀釋劑能調(diào)整施工的粘度，因此要嚴(yán)格選用符合標(biāo)準(zhǔn)的稀釋劑，如果選用的涂料能滿足施工粘度的要求，就盡量避免使用稀釋劑，從而減少流掛現(xiàn)象產(chǎn)生的幾率。使用稀釋劑后涂施面積會顯著增大，但是涂層的膜厚會嚴(yán)重不足，影響了最終的防腐效果。如果是同一品種的漆進(jìn)行多道噴涂，建議用不同顏色的漆交叉噴涂，避免重涂和漏涂。

5、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程直接決定著完成施工后鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，在實際的施工結(jié)束后，對于涂層的維護(hù)檢修也是提升鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能的重要方法，但是歸根結(jié)底，做好鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中大氣防腐涂料及正確使用涂裝工藝仍是最穩(wěn)妥的提升鋼結(jié)構(gòu)的放腐蝕性能的辦法。選擇合適的涂料，施工過程中注意涂裝手法和質(zhì)量控制，鋼結(jié)構(gòu)不耐腐蝕的缺陷就被無限縮小了。

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