鋼結(jié)構(gòu)建筑銹蝕及防腐處理技術(shù)分析

王 倩

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽 618000）

建筑鋼材具有強(qiáng)度高、塑性韌性好、自重輕等優(yōu)勢(shì)，在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。大部分鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以提前在工廠中制作，隨后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝，極大限度縮短施工工期。鋼材的耐腐蝕性、耐銹蝕性較差，每年因銹蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4%，需要引起充分關(guān)注[1]。除了經(jīng)濟(jì)損失，發(fā)生銹蝕問題時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與質(zhì)量也會(huì)受到一定影響，存在巨大隱患。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑銹蝕與防腐處理技術(shù)進(jìn)行分析具有重要意義。

1 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕概述

1.1 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的主要原因

鋼結(jié)構(gòu)建筑長期外露，在空氣中受雨水侵蝕銹蝕。常溫下的鋼鐵腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕，常溫大氣環(huán)境下，鋼材料受氧氣、空氣中水分以及結(jié)構(gòu)表面污物、銹層、焊渣等因素影響，出現(xiàn)銹蝕和腐蝕情況?？諝鉂穸鹊陀?0%時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)受輕微腐蝕；空氣濕度超過鋼材最大極限時(shí)（臨界濕度），腐蝕情況比較嚴(yán)重，臨界濕度為60%～70%。鋼結(jié)構(gòu)建筑處于空氣污染較嚴(yán)重的地區(qū)或沿海地區(qū)時(shí)，空氣中的鹽分含量較高，與正常大氣環(huán)境相比，臨界濕度更低，會(huì)在鋼材表面形成一層水膜。鋼結(jié)構(gòu)表面未處理完全的焊渣、銹層、氧化鐵皮等為陰極，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件為陽極，會(huì)在水膜中發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，是引起鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的主要原因[2]。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的危害

鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕問題未及時(shí)解決，隨著使用時(shí)間延長，會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等造成破壞，使其承載能力無法滿足項(xiàng)目要求。隨著時(shí)間推移，受自然環(huán)境影響，鋼筋的疲勞程度進(jìn)一步加劇，將埋下巨大的安全質(zhì)量隱患。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕類型

（1）大氣腐蝕。

大氣腐蝕屬于常見的腐蝕形式?？諝庵泻醒鯕狻⑺忠约捌渌麣怏w成分，鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過物理、化學(xué)處理，表面的物質(zhì)會(huì)和大氣中的物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。剛制作完成的鋼構(gòu)件，無保護(hù)的情況下長期暴露在空氣中，受腐蝕的概率增加。

（2）局部腐蝕。

電偶腐蝕和縫隙腐蝕屬于比較常見的局部腐蝕現(xiàn)象。不同金屬通過鋼結(jié)構(gòu)連接，形成正負(fù)電位差，加大鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的嚴(yán)重程度，屬于電偶腐蝕?？p隙腐蝕在施工中形成，施工人員未注重細(xì)節(jié)管理，使鋼結(jié)構(gòu)表面留下縫隙，容易造成水分和其他液體殘留，引起銹蝕問題。

（3）應(yīng)力腐蝕。

應(yīng)力腐蝕類型比較少見，主要在應(yīng)力作用下產(chǎn)生。應(yīng)力腐蝕具有瞬發(fā)性特點(diǎn)，無明顯征兆，難以提前制定有效的措施進(jìn)行預(yù)防，且危害巨大[3]。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)

2.1 使用抗腐蝕性能突出的耐候鋼

為了避免銹蝕和腐蝕情況發(fā)生，應(yīng)選擇性能突出的材料，嚴(yán)格把控材料質(zhì)量關(guān)卡。建筑工程中，耐候鋼的應(yīng)用十分普遍，與其他類型的鋼材相比，耐候鋼的防腐性能較突出，使用壽命較長，能夠減少后期出現(xiàn)腐蝕的可能性[4]。耐候鋼表面具有一層防腐薄膜，可以將材料和氧氣、水分等物質(zhì)隔離，是其防腐性能突出的主要原因。在橋梁以及其他長期暴露在室外環(huán)境的工程中，耐候鋼的優(yōu)勢(shì)更加突出。

2.2 熱浸鋅防腐技術(shù)

熱浸鋅防腐技術(shù)屬于化學(xué)手段，正式使用前，有關(guān)人員需要按照一定比例調(diào)制鋅液，將調(diào)制的鋅液和硝酸鈉溶液混合，攪拌至兩者完全融合。保證外部溫度適宜的情況下，將建筑使用的鋼材完全浸泡在配置的混合溶液中，確保鋼結(jié)構(gòu)表面完全浸入，常溫環(huán)境放置一段時(shí)間，形成熱浸鋅保護(hù)層，這提高鋼材防腐性能。部分工程項(xiàng)目對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能的要求比較高，使用熱浸鋅防腐技術(shù)時(shí)，可以先將混合液加熱至約600 ℃，控制鋅層厚度，從而提升防腐效果。目前，該技術(shù)在建筑鋼材防腐中的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，適用于絕大部分場(chǎng)景。

2.3 熱噴鋁復(fù)合涂層防腐技術(shù)

應(yīng)用熱噴鋁復(fù)合涂層防腐技術(shù)前，應(yīng)安排專業(yè)人員清理鋼結(jié)構(gòu)表面，確保無任何污物和水分。實(shí)施熱噴鋁復(fù)合涂層防腐技術(shù)前，利用除銹劑清除表面的銹蝕和氧化鐵層。施工人員以鋼材的橫截面作為基點(diǎn)進(jìn)行熱噴鋁作業(yè)，嚴(yán)格按照施工要求控制鋁層厚度，不得超過正常范圍[5]。目前，熱噴鋁復(fù)合涂層防腐技術(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用十分普遍，腐蝕問題發(fā)生的可能性降低。

2.4 噴油漆防腐技術(shù)

安排技術(shù)人員開展噴砂除銹工作，去除鋼結(jié)構(gòu)表面的污垢，根據(jù)涂漆的要求對(duì)鋼材表面進(jìn)行噴油漆作業(yè)。底漆和面漆均需要根據(jù)施工環(huán)境、溫度、濕度以及工程的要求進(jìn)行選擇，確保發(fā)揮最大作用。噴油漆環(huán)節(jié)，應(yīng)保證油漆的均勻性，厚度需要與設(shè)計(jì)圖紙相符合，以免產(chǎn)生局部銹蝕的問題。首次噴油漆工序完成后，放置通風(fēng)處晾曬；油漆凝固后進(jìn)行二次噴涂，使鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能達(dá)到最佳。

2.5 重腐蝕油漆防腐技術(shù)

應(yīng)用重腐蝕油漆防腐技術(shù)前，安排專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)，確保防腐技術(shù)具有針對(duì)性。應(yīng)用技術(shù)時(shí)，可以在鋼結(jié)構(gòu)表層均勻涂抹聚氨酯油漆，如果鋼材本身的銹蝕情況嚴(yán)重，可以將防腐油漆覆蓋在原涂層中，利用環(huán)氧樹脂材料澆筑，應(yīng)嚴(yán)格控制氧氣和水分的流動(dòng)速度。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的防護(hù)

（1）金屬保護(hù)層。

金屬保護(hù)層利用具有陰極或陽極保護(hù)作用的金屬或合金，通過電鍍、噴鍍、熱鍍等方式，在鋼材結(jié)構(gòu)表面形成保護(hù)膜，將腐蝕物質(zhì)和金屬隔斷，起到有效的防護(hù)作用。

（2）化學(xué)保護(hù)層。

化學(xué)保護(hù)層是在鋼結(jié)構(gòu)表面生成的化合物薄膜，耐腐蝕性十分突出，可以將重點(diǎn)部位的鋼結(jié)構(gòu)與腐蝕介質(zhì)隔離。

（3）非金屬保護(hù)層。

與金屬保護(hù)層的原理類似，非金屬保護(hù)層采用涂料、塑料以及搪瓷，在涂刷和噴涂的方式下，在金屬表面形成保護(hù)層，從而起到保護(hù)作用。

2.7 鋼材表面處理方式

（1）噴射或拋射除銹

為了保證除銹技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到相關(guān)要求，有關(guān)部門對(duì)噴射或拋射除銹進(jìn)行分級(jí)。Sa1級(jí)：鋼結(jié)構(gòu)表面無肉眼可見的污物和油脂，不存在氧化皮、鐵銹、油漆涂層；Sa2級(jí)：鋼結(jié)構(gòu)表面無肉眼可見的油污和其他雜物，氧化皮、鐵銹和其他附著物已經(jīng)清除干凈，殘留物牢固可靠；Sa2.5級(jí)：鋼結(jié)構(gòu)表面無污垢和油脂，鐵銹、涂料涂層等附著物基本無殘留痕跡；Sa3級(jí)：在專業(yè)領(lǐng)域被稱為“出白級(jí)”，是最高級(jí)別。

（2）手工和動(dòng)力工具除銹。

手工和動(dòng)力工具除銹同樣具有層次鮮明的等級(jí)要求。St2級(jí)：鋼結(jié)構(gòu)表面無明顯污垢，鐵銹、氧化皮等土層清除干凈；St3級(jí)：鋼材表面無附著不牢的氧化皮，清理等級(jí)比St2級(jí)更高，鋼材底部露出明顯的金屬光澤。

2.8 防腐涂料的選擇

防腐涂料的選擇是鋼結(jié)構(gòu)防腐效果的決定性影響因素之一，應(yīng)充分考慮油漆和除銹等級(jí)的適配性，確保底漆和面漆能夠相互配合。常見的涂料包括紅丹系列（油性防銹漆、酚醛防銹漆）、鐵紅系列、聚氨酯底漆、聚氨酯清漆、環(huán)氧富鋅底漆、氯化橡膠漆、無機(jī)富鋅底漆、脂肪族聚氨酯面漆等。

鋼結(jié)構(gòu)常用底漆、中間漆和面漆的配套組合如表1所示。

表1 鋼結(jié)構(gòu)常用底漆、中間漆和面漆的配套組合

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑防腐保護(hù)工程的質(zhì)控方法

3.1 優(yōu)化工程設(shè)計(jì)

為了保證項(xiàng)目質(zhì)量符合要求，應(yīng)優(yōu)化防腐工程設(shè)計(jì)，要求施工單位和設(shè)計(jì)方進(jìn)行技術(shù)交底，交流實(shí)際操作中的重難點(diǎn)，確保施工材料選型、防腐技術(shù)的應(yīng)用、設(shè)計(jì)指標(biāo)等符合要求，營造良好的作業(yè)環(huán)境，從而保證防腐施工方案和實(shí)際情況相符。選擇防腐材料時(shí)，應(yīng)考慮材料的物理性能、化學(xué)性能、防腐性能以及項(xiàng)目要求、環(huán)境特點(diǎn)、施工溫度等各方面因素。正式應(yīng)用前，選擇部分材料開展試驗(yàn)，檢驗(yàn)其合理性與可行性。進(jìn)行防腐材料的涂抹時(shí)，綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)的底端、表層以及中間區(qū)域的受力情況、腐蝕情況，按照比例要求合理配置涂層，控制厚度。

3.2 優(yōu)化施工保護(hù)

防腐保護(hù)工程開展過程中，為了確保項(xiàng)目質(zhì)量符合要求，應(yīng)采用合適的手段加強(qiáng)細(xì)節(jié)管控，優(yōu)化施工保護(hù)，確保防腐技術(shù)的每道工序緊密銜接，保證其綜合價(jià)值。

嚴(yán)格把控施工流程，強(qiáng)化工序管理。建筑單位可以優(yōu)化內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，成立專門的質(zhì)量監(jiān)管小組，安排專人專崗將監(jiān)督工作按照要求落實(shí)到位。工序發(fā)生改變或設(shè)計(jì)出現(xiàn)調(diào)整時(shí)，應(yīng)先上報(bào)情況，得到上級(jí)部門的批準(zhǔn)和認(rèn)同后進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)度和質(zhì)量施工方面，應(yīng)按照相應(yīng)的要求進(jìn)行管控，重點(diǎn)關(guān)注細(xì)節(jié)問題。

鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)的應(yīng)用是否能夠取得理想效果，不僅取決于設(shè)計(jì)方案、施工計(jì)劃，與施工人員的專業(yè)能力與綜合素質(zhì)也具有密切聯(lián)系。應(yīng)充分重視施工隊(duì)伍建設(shè)質(zhì)量，定期開展專業(yè)技能培訓(xùn)，提升施工隊(duì)伍的整體素質(zhì)[6]。保證崗位員工具有相應(yīng)的資格證書，嚴(yán)厲打擊技術(shù)力量薄弱的情況，定期對(duì)施工人員作業(yè)行為進(jìn)行監(jiān)督管控。

3.3 優(yōu)化技術(shù)流程

鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)的操作方案，通常在設(shè)計(jì)人員、施工人員考察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并綜合考慮多方面因素后制定，能夠?qū)唧w工作和施工步驟起引導(dǎo)作用。施工環(huán)節(jié)應(yīng)遵循方案上的要求進(jìn)行，合理應(yīng)用防腐技術(shù)，深入分析大氣腐蝕、應(yīng)力腐蝕、局部腐蝕等影響因素，從源頭上進(jìn)行管控[7]。我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，會(huì)有越來越多先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用至鋼結(jié)構(gòu)防腐，可加大力度研發(fā)防腐涂料，引進(jìn)新型技術(shù)，結(jié)合專業(yè)設(shè)備來提升鋼結(jié)構(gòu)防腐施工效果，全面保障工程整體質(zhì)量。

4 結(jié)語

防腐工作是鋼結(jié)構(gòu)施工中需要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，也是提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性的關(guān)鍵。有關(guān)人員應(yīng)深入了解引起腐蝕的主要因素以及其能夠帶來的危害，制定針對(duì)性的施工計(jì)劃，合理應(yīng)用防腐蝕技術(shù)，顯著提升鋼結(jié)構(gòu)防腐能力，延長使用壽命，對(duì)推動(dòng)我國鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展具有重大意義。