鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺存設(shè)備防銹涂料的適用性研究

童蕓蕓,葉津劍

(浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院,杭州 310023)

20世紀(jì)50年代至70年代,中國(guó)逐步實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義工業(yè)化,建成了一個(gè)獨(dú)立且較完整的社會(huì)主義工業(yè)體系;1978年改革開放后,現(xiàn)代工業(yè)加速發(fā)展,但隨著經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)型的深入,產(chǎn)業(yè)升級(jí)、城市土地的功能置換、國(guó)有企業(yè)改革、環(huán)境治理等,使得大型工業(yè)企業(yè)面臨重組、破產(chǎn)及外遷等嚴(yán)峻考驗(yàn),舊廠房、舊設(shè)備、舊產(chǎn)品等工業(yè)遺存在城市更新的浪潮中被推倒重來(lái)、銷聲匿跡[1-3]。而這些工業(yè)遺存秉承了城市工業(yè)化的歷史與文化精髓,見證了城市近現(xiàn)代化的進(jìn)程,是城市文化的沉淀,也是文化遺產(chǎn)的重要組成部分。因此,工業(yè)建筑遺存保護(hù)和再利用問題應(yīng)得到關(guān)注,同時(shí)這也是一個(gè)新的研究方向[4-5]。在這些工業(yè)遺存中,鋼結(jié)構(gòu)建筑和設(shè)備數(shù)十年處于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下遭受腐蝕物質(zhì)侵蝕,其防銹涂料早已失效,表面銹蝕嚴(yán)重,對(duì)建筑和設(shè)備造成了不可忽視的影響,眾多工業(yè)遺存的結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)文化價(jià)值正面臨巨大的威脅[6-7]。這類問題的出現(xiàn)引起了國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)防銹涂料的關(guān)注,雷鎮(zhèn)華[8]提出防銹涂料的選用應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)的使用功能等方面進(jìn)行合理的選擇;Qu[9]通過(guò)干濕循環(huán)試驗(yàn)測(cè)試了環(huán)氧樹脂對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防銹性能,研究發(fā)現(xiàn)高溫潮濕惡劣環(huán)境會(huì)明顯導(dǎo)致涂層破壞加速,合理的防銹涂層對(duì)鋼材的保護(hù)有重要意義;李劍峰[10]研制出一種礦用新型水溶性帶銹防銹漆,可以直接覆蓋于帶有一定銹蝕程度的鋼結(jié)構(gòu)表面,將鐵銹轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的絡(luò)化物,從而形成連續(xù)而致密的保護(hù)性封閉層。綜觀現(xiàn)有研究,在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺存建筑設(shè)備的防銹涂料選擇上鮮有較理想的解決方案?；诖?本研究結(jié)合浙江巨化電石有限公司(以下簡(jiǎn)稱巨化電石)工業(yè)遺址修繕保護(hù)項(xiàng)目,針對(duì)該工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備銹蝕程度及范圍大,表面除銹困難且除銹效果較差,周邊仍是工業(yè)生產(chǎn)區(qū)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)增加了難度等情況,提出一套鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺存防銹涂料的解決方案。通過(guò)篩選不同底漆的防銹涂層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)設(shè)備單體的防銹效果開展適用性研究,以探索鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺存防銹保護(hù)的新方案,為鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺址保護(hù)設(shè)計(jì)中的防銹涂料選用提供參考。

1 工業(yè)遺址修繕保護(hù)項(xiàng)目情況介紹

巨化電石位于浙江省衢州市,其工業(yè)遺址于2017年1月被公布為第七批省級(jí)文物保護(hù)單位,工業(yè)遺產(chǎn)區(qū)內(nèi)現(xiàn)保留2套完整的生產(chǎn)流程線,電石生產(chǎn)設(shè)施保存完整,主要裝置有1臺(tái)21 000 kV·A內(nèi)燃式電石爐(1號(hào)電石爐)、1臺(tái)25 500 kV·A密閉電石爐(2號(hào)電石爐)、2臺(tái)立式石灰窯、2臺(tái)余熱鍋爐,電石冷卻棚、倉(cāng)庫(kù)、焦炭棚等大型廠房,建筑面積33 300 m2。

受自然條件和周邊工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境影響,巨化電石內(nèi)部分鋼結(jié)構(gòu)建筑和設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。主要存在的問題有:1號(hào)電石爐配套余熱鍋爐塔架與2號(hào)電石爐配套余熱鍋爐塔架的主體梁、柱,由于靠近余熱鍋爐受到高溫和尾氣的影響,外表面防銹漆脫落、構(gòu)件銹蝕,樓梯、通道、欄桿等構(gòu)件在使用過(guò)程中易受到外界因素引起的磕碰,導(dǎo)致其在部分銹蝕后直接斷裂脫位;石灰窯西北側(cè)煙囪在使用過(guò)程中環(huán)境溫度較高且潮濕,防銹漆容易起泡脫落,在防銹漆脫落后,高溫潮濕環(huán)境使得鋼構(gòu)件銹蝕加速。巨化電石工業(yè)遺址主要鋼結(jié)構(gòu)單體如圖1所示,各建筑、設(shè)備在停工后長(zhǎng)時(shí)間未維護(hù),導(dǎo)致銹蝕情況加重,整體上均出現(xiàn)外表面防銹漆脫落、構(gòu)件銹蝕。

圖1 巨化電石工業(yè)遺址主要鋼結(jié)構(gòu)單體

2 實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 防銹涂料

根據(jù)相關(guān)研究[8-9]和建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程可知,醇酸底漆、環(huán)氧底漆、紅丹底漆、富鋅底漆等應(yīng)用較為廣泛且效果均良好。本試驗(yàn)基于項(xiàng)目情況篩選了環(huán)氧富鋅防銹漆、紅丹防銹漆和石墨烯富鋅防銹漆這三類防銹底漆及其配套中間漆和面漆,測(cè)試各防銹涂層的適用性能。環(huán)氧富鋅防銹漆是以環(huán)氧樹脂、鋅粉、增稠劑、填料、助劑、溶劑為主要原料組成的特種涂料產(chǎn)品,它具有自然干燥快、附著力強(qiáng)、防腐蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn),配套使用環(huán)氧云鐵中間漆及聚氨酯面漆。紅丹防銹漆是一種用紅丹與干性油混合而成的油漆,它滲透性、潤(rùn)濕性好,漆膜柔軟、附著力強(qiáng),但干燥較慢,其中紅丹的主要成分是Pb3O4,用它配成的漆附著力很強(qiáng),在大氣中有相當(dāng)高的穩(wěn)定性,配套使用銀漿磁漆作為面漆。石墨烯富鋅防銹漆是通過(guò)在溶劑型涂料中添加石墨烯粉體,并經(jīng)均勻分散后得到的具有高防腐能力的涂料,通過(guò)石墨烯獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu),可極大地提高涂料包括防腐性能在內(nèi)的各項(xiàng)性能指標(biāo),配套使用環(huán)氧云鐵中間漆及聚氨酯面漆。

2.1.2 鋼板試件

本試驗(yàn)選擇了與項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)最為接近的Q235鋼板,尺寸為100 mm×100 mm×3 mm。利用水磨砂紙對(duì)鋼板進(jìn)行打磨直至露出金屬光澤,再采用乙醇對(duì)其表面雜質(zhì)進(jìn)行清洗,自然晾干后備用[11]。對(duì)各鋼板試件編號(hào)并涂刷防銹涂料:S-1、S-2、S-3,J-1、J-2、J-3作為對(duì)照組,HY-1、HY-2、HY-3涂刷環(huán)氧富鋅防銹涂層,HD-1、HD-2、HD-3涂刷紅丹防銹涂層,SMX-1、SMX-2、SMX-3涂刷石墨烯富鋅防銹涂層。其中所有試驗(yàn)組鋼板右上角留出一塊直角邊長(zhǎng)為10 mm的等腰直角三角形裸露區(qū)域,鋼板不被涂料包裹以方便后續(xù)電化學(xué)測(cè)量時(shí)的導(dǎo)線連接。

2.1.3 模擬試驗(yàn)溶液配制

依據(jù)巨化電石工業(yè)廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配置酸性和堿性2種溶液模擬工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,對(duì)各組鋼板試件進(jìn)行加速腐蝕處理。

1)酸性模擬試驗(yàn)溶液采用稀硫酸配制,在13.6 L去離子水中加入約0.68 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,充分?jǐn)嚢韬罄美状舙H計(jì)檢測(cè)pH值,最終控制酸性模擬試驗(yàn)溶液pH值為3。

2)堿性模擬試驗(yàn)溶液采用氫氧化鈉與氯化鈉配制,在13.6 L去離子水中加入0.544 g氫氧化鈉固體粉末和476 g氯化鈉固體粉末,充分?jǐn)嚢韬罄美状舙H計(jì)檢測(cè)pH值,最終控制堿性模擬試驗(yàn)溶液pH值為12,氯化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%。

2.2 加速腐蝕模擬試驗(yàn)

所有鋼板完成涂刷后在恒溫恒濕環(huán)境中干燥14 d后進(jìn)行試驗(yàn),分別浸泡在酸性溶液和堿性溶液中,試驗(yàn)時(shí)間為60 d,試驗(yàn)分組情況見表1。

表1 試驗(yàn)分組情況

每隔一定時(shí)間對(duì)涂層性能及防銹效果進(jìn)行檢測(cè),在檢測(cè)前對(duì)各組鋼板試件右上角用于連接導(dǎo)線的三角區(qū)域進(jìn)行打磨以去除表面雜質(zhì),再用清水進(jìn)行沖洗,最后用干燥毛巾擦干后待用。在試驗(yàn)進(jìn)行前、試驗(yàn)進(jìn)行的第30、60 d進(jìn)行質(zhì)量損失測(cè)量和掃描電鏡觀測(cè),在試驗(yàn)進(jìn)行前、試驗(yàn)進(jìn)行的第1、3、6、12、20、30、40、50、60 d進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量,測(cè)量得到各組的腐蝕電位和電化學(xué)阻抗譜。

2.3 防銹效果檢測(cè)方法

2.3.1 質(zhì)量損失法

在防銹涂料涂刷完成后,利用高精度電子天平對(duì)各組鋼板進(jìn)行了質(zhì)量稱量,精度達(dá)到0.01 g,在試驗(yàn)進(jìn)行30、60 d后將各組鋼板置于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中自然干燥,并每間隔一定時(shí)間稱重一次,多次測(cè)量后待質(zhì)量保持恒定時(shí)取該組數(shù)據(jù)為試驗(yàn)后質(zhì)量。根據(jù)各鋼板質(zhì)量損失量可以判斷出其防銹涂料破壞及鋼板銹蝕情況[12]。

2.3.2 電化學(xué)檢測(cè)方法

2.3.2.1 腐蝕電位測(cè)量 通過(guò)測(cè)量金屬的開路電位,可以推測(cè)其發(fā)生腐蝕的概率和腐蝕程度。利用上海辰華CHI660d電化學(xué)工作站中的開路電位測(cè)試功能對(duì)鋼板腐蝕電位進(jìn)行跟蹤檢測(cè),設(shè)置掃描時(shí)間600 s,采樣間隔0.1 s,取掃描曲線后期數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀數(shù)作為該組試件的腐蝕電位。通過(guò)腐蝕電位大小及變化情況了解其內(nèi)部是否發(fā)生金屬腐蝕并評(píng)價(jià)其腐蝕嚴(yán)重程度[13]。

2.3.2.2 電化學(xué)阻抗譜評(píng)價(jià) 電化學(xué)阻抗測(cè)量在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行,利用上海辰華CHI660d電化學(xué)工作站中的阻抗譜測(cè)試功能測(cè)量電化學(xué)阻抗譜,使用三電極系統(tǒng):白線連接參比電極(甘汞電極),紅線連接輔助電極(鉑網(wǎng)電極),綠線連接工作電極(待測(cè)鋼板),測(cè)量的頻率范圍為10-1～105Hz,測(cè)量信號(hào)為5 mV,取該試件的腐蝕電位為初始電位。根據(jù)電化學(xué)阻抗譜的對(duì)比可以了解涂層破壞過(guò)程及涂層電阻電容變化情況[14]。

2.3.3 掃描電鏡觀測(cè)

在試驗(yàn)前、試驗(yàn)進(jìn)行的第30 d和第60 d,利用TM3000臺(tái)式掃描電鏡對(duì)鋼板表面防銹涂層、鋼板基體進(jìn)行觀測(cè)。掃描電鏡利用高能電子束在試樣上掃描,激發(fā)出各種信號(hào),并通過(guò)這些信號(hào)得到信息,從而對(duì)樣品進(jìn)行分析。試驗(yàn)中選用放大2 000倍對(duì)鋼板試樣進(jìn)行觀測(cè)分析,觀察涂層表面形態(tài)區(qū)別和鋼板腐蝕發(fā)展情況,以綜合評(píng)價(jià)防銹涂料的防銹性能及耐久性能[15]。

3 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 試件質(zhì)量損失

在試驗(yàn)前、試驗(yàn)第30 d、試驗(yàn)第60 d對(duì)各鋼板試件的質(zhì)量進(jìn)行了測(cè)量,鋼板質(zhì)量變化見表2。

表2 鋼板質(zhì)量變化記錄

通過(guò)比較前2組數(shù)據(jù)可知,未涂防銹涂料的鋼板在實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境中質(zhì)量變化不明顯,質(zhì)量損失均在0.10 g以內(nèi);而未涂防銹涂料的鋼板在酸性或堿性環(huán)境中浸泡后質(zhì)量損失嚴(yán)重,腐蝕明顯加劇,質(zhì)量損失在1.00 g以上,最大損失為1.54 g。由于缺少防銹涂層的保護(hù),未涂防銹涂料的鋼板在惡劣環(huán)境中被迅速腐蝕,受到嚴(yán)重且不可逆的破壞。

后3組試驗(yàn)組鋼板試件的質(zhì)量變化主要由于防銹涂層的破壞及部分微孔隙中的鋼板發(fā)生局部腐蝕。環(huán)氧富鋅組及石墨烯富鋅組在試驗(yàn)結(jié)束后質(zhì)量損失明顯。相比較而言,環(huán)氧富鋅組質(zhì)量損失情況更為嚴(yán)重,在酸性環(huán)境中質(zhì)量損失為0.25 g,在堿性環(huán)境中質(zhì)量損失0.20 g;石墨烯富鋅組在酸性環(huán)境中質(zhì)量損失為0.14 g,在堿性環(huán)境中質(zhì)量損失0.16 g。而紅丹組質(zhì)量卻略有上升,這可能是由于其面漆采用的銀漿磁漆中含有大量鋁粉,其本身形成的自鈍化膜在惡劣環(huán)境中被破壞,導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物、溶液及其他雜質(zhì)進(jìn)入涂層中使涂層質(zhì)量有所變化。

3.2 試件腐蝕電位

對(duì)各組鋼板試件的腐蝕電位進(jìn)行跟蹤檢測(cè),再根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)繪制腐蝕電位變化情況曲線,如圖2所示。

圖2 腐蝕電位變化情況

由圖2可知,空白組和浸泡組的腐蝕電位隨試驗(yàn)天數(shù)的增加而逐漸降低,空白組在試驗(yàn)初始時(shí)的腐蝕電位為-103 mV,試驗(yàn)結(jié)束后腐蝕電位達(dá)到-192 mV;浸泡組電位降低情況更為嚴(yán)重,在酸性環(huán)境中腐蝕電位最終達(dá)到-392 mV,在堿性環(huán)境中腐蝕電位則達(dá)到-361 mV。

3組不同防銹涂層的試驗(yàn)組其腐蝕電位也隨浸泡時(shí)間的增加而產(chǎn)生不同程度的負(fù)移。其中環(huán)氧富鋅組的腐蝕電位在酸性和堿性環(huán)境中電位變化最小,最終也穩(wěn)定在相對(duì)較大的腐蝕電位,酸性環(huán)境中為-381 mV,堿性環(huán)境中為-378 mV。紅丹組和石墨烯富鋅組腐蝕電位負(fù)移量較大,在酸性和堿性環(huán)境中紅丹組腐蝕電位最大值達(dá)到-465 mV和-460 mV;石墨烯富鋅組在酸性和堿性環(huán)境中腐蝕電位最大值分別為-529 mV和-530 mV。

環(huán)氧富鋅組的腐蝕電勢(shì)在酸性與堿性環(huán)境中均最低,說(shuō)明其有較好的屏蔽作用,有效地降低了涂層內(nèi)部基體材料的腐蝕概率。而紅丹組與石墨烯富鋅組的腐蝕電位較低,表明涂層未能提供長(zhǎng)期且有效的保護(hù),發(fā)生腐蝕的概率更大。同時(shí)可以看出各組在堿性環(huán)境中的電位明顯低于在酸性環(huán)境中,說(shuō)明各涂層在堿性環(huán)境中更容易遭受破壞,從而導(dǎo)致內(nèi)部鋼板發(fā)生腐蝕。

3.3 電化學(xué)阻抗譜

利用電化學(xué)阻抗譜技術(shù),測(cè)量各組不同試驗(yàn)時(shí)刻的電化學(xué)阻抗譜,再繪制出各組的Nyquist曲線,如圖3所示,可以直觀反映Nyquist曲線隨試驗(yàn)天數(shù)增加的變化情況。

圖3 Nyquist曲線

由圖3可知,試驗(yàn)初期3種防銹涂層的Nyquist曲線飽滿,有較高的電阻,且均大于1.0×106(Ω·mm2)。其中紅丹組和石墨烯富鋅組初始電阻值分別為1.9×106(Ω·mm2)和1.8×106(Ω·mm2),環(huán)氧富鋅組電阻最大,為7.0×108(Ω·mm2)。結(jié)合文獻(xiàn)[16],當(dāng)涂層電阻值大于1.0×108(Ω·mm2)時(shí)說(shuō)明涂層有著極好的屏蔽作用,即有良好的防銹作用。

隨著浸泡時(shí)間的增加,浸泡在模擬溶液中的涂層會(huì)受到破壞,溶液也會(huì)逐漸滲透進(jìn)入防銹涂層中,防銹涂層的電阻將明顯下降。耐滲水性是衡量防護(hù)涂料性能的重要指標(biāo),電阻下降速度越快說(shuō)明其抗?jié)B透能力越差。從圖3中可以看出經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的浸泡后各組電阻均發(fā)生降低,環(huán)氧富鋅組電阻雖然有所降低但仍然維持在一個(gè)較高的數(shù)量級(jí),第60 d時(shí)電阻值為2.4×106(Ω·mm2)。而紅丹組下降情況較為嚴(yán)重,紅丹組在2種環(huán)境中最終電阻值均在1.0×106(Ω·mm2)以下,可以認(rèn)為其已經(jīng)失去防止基底材料銹蝕的性能。石墨烯富鋅組中在酸性環(huán)境中的防銹效果較好,其電阻值在第60 d時(shí)為5.9×105(Ω·mm2),而在堿性環(huán)境中,其電阻值下降迅速，在第3次測(cè)量時(shí)已經(jīng)小于1.0×106(Ω·mm2),最終電阻值只有8.1×104(Ω·mm2)。

對(duì)各試驗(yàn)組電阻變化趨勢(shì)分析如下:環(huán)氧富鋅組雖然一直維持較高電阻,有良好的屏蔽保護(hù)作用,但電阻下降較快,說(shuō)明其抗?jié)B透性、耐久性一般;而石墨烯富鋅組雖然初期電阻偏低,但其在酸性及堿性環(huán)境中,電阻下降速率緩慢,說(shuō)明其耐久性較好,長(zhǎng)期在酸性或堿性環(huán)境中工作仍能保持較好的防銹性能。

3.4 掃描電鏡微觀觀測(cè)

試驗(yàn)開展前,通過(guò)掃描電鏡觀察到空白組和浸泡組的鋼板表面腐蝕情況,發(fā)現(xiàn)鋼板表面保持光潔,無(wú)腐蝕痕跡,有少許位置存在細(xì)小裂縫。掃描電鏡微觀分析如圖4所示。

圖4 掃描電鏡微觀分析

試驗(yàn)進(jìn)行至第30 d時(shí),在掃描電鏡觀察下空白組僅發(fā)生輕微腐蝕,而浸泡組腐蝕極其嚴(yán)重,大片面積出現(xiàn)連續(xù)性腐蝕,腐蝕部分呈雪花狀。3組涂有防銹涂層的試驗(yàn)組,在掃描電鏡下可以清晰地觀察到涂層表面情況,根據(jù)照片顯示,環(huán)氧富鋅組與石墨烯富鋅組防銹涂層表面均較為完整與光潔,而紅丹組可以看出表面涂層有部分損失,涂層厚度明顯減小。

試驗(yàn)進(jìn)行至第60 d時(shí),在掃描電鏡觀察下空白組的腐蝕區(qū)域變多,浸泡組腐蝕繼續(xù)發(fā)展,腐蝕區(qū)域不斷擴(kuò)散,并有大面積腐蝕產(chǎn)物剝落情況。3組涂有防銹涂層的試驗(yàn)組在長(zhǎng)期浸泡下,也出現(xiàn)不同程度的破壞。環(huán)氧組局部區(qū)域表面粗糙,表面出現(xiàn)少量雜質(zhì)和銹蝕產(chǎn)物;紅丹組涂層表面涂料有大量損失,局部出現(xiàn)銹蝕情況;石墨烯組表面局部區(qū)域明顯變化,涂層表面有所破壞,表面粗糙且有銹蝕發(fā)生。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

4.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案

在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上,我們?cè)诰藁娛I(yè)遺址選取3個(gè)區(qū)域開展防銹涂料的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),分別是:1號(hào)電石爐配套余熱鍋爐塔架靠近地面部分;2號(hào)電石爐配套余熱鍋爐塔架2層,正對(duì)1號(hào)、2號(hào)電石爐廠房過(guò)道的樓梯位置;石灰窯西北側(cè)煙囪表面,距地面髙為1 m。上述3個(gè)試驗(yàn)位置皆為露天區(qū)域,環(huán)境通風(fēng)。在完成防銹涂料涂刷2個(gè)月后,采用涂層附著力測(cè)定儀測(cè)定各類防銹漆涂料的附著力等級(jí)[17]。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與討論

涂層附著力包括涂層與基底金屬表面的附著力和有機(jī)涂層本身的內(nèi)聚力。涂層與金屬表面的附著力強(qiáng)度越大,涂層本身越堅(jiān)韌、致密,二者共同作用才能更好地阻擋外界腐蝕因素對(duì)內(nèi)部金屬的腐蝕,從而發(fā)揮對(duì)金屬材料的保護(hù)作用。如果涂層不能牢固地附著于金屬表面,即使再完整的涂層也不能發(fā)揮作用;涂層本身內(nèi)聚力差,漆膜容易開裂,也同樣失去保護(hù)屏蔽作用[18]。

結(jié)合涂層附著力的測(cè)試結(jié)果和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[19]來(lái)評(píng)價(jià)各組防銹涂層的附著力,各組防銹涂層附著力測(cè)試結(jié)果見表3。在各組防銹涂料完成涂刷60 d后,各組涂層均略受影響。附著力測(cè)試結(jié)果顯示以紅丹防銹涂料為底漆的涂層效果最不理想,涂層面積損失最為嚴(yán)重,達(dá)到20%。以環(huán)氧富鋅防銹涂料、石墨烯富鋅防銹涂料為底漆的2種涂層效果較好,涂層面積損失較小,均在10%以下。其中以環(huán)氧富鋅防銹涂料為底漆的涂層有最佳附著力,在3個(gè)試驗(yàn)區(qū)域中均僅在切口相交處略有破損,受影響的面積均小于5%,始終對(duì)基底金屬有良好的保護(hù)作用。

表3 各組防銹涂層附著力測(cè)試結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合防銹涂層的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),本研究提出了一套適用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺存的防銹涂料篩選方法。防銹涂層的質(zhì)量損失對(duì)比、腐蝕電位和電化學(xué)阻抗譜測(cè)量分析、涂層表面微觀觀測(cè)及附著力測(cè)試等方法,能有效地評(píng)價(jià)并篩選適用性能最佳的防銹涂層。本研究發(fā)現(xiàn)環(huán)氧富鋅防銹漆作為底漆的防銹涂層具有最佳的屏蔽效果與附著性能,可以為鋼結(jié)構(gòu)表面提供可靠的保護(hù),是3種防銹涂層中最適用于巨化電石工業(yè)遺址修繕保護(hù)項(xiàng)目的防銹涂層。雖然本研究中涉及的防銹涂料種類有限,但本研究方法與研究結(jié)果對(duì)今后防銹涂料的研究與篩選具有一定的指導(dǎo)作用,也為鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)遺址保護(hù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中防銹涂料的選用提供了一定的參考。