论文部分内容阅读
摘要：如何进行钢结构建筑防腐保护工程的质量控制，现从钢结构涂层系统的耐久性设计、涂料的选择、涂装技术及钢结构表面处理和防腐施工质量等几个方面分别进行论述。
关键词：钢结构；防腐涂料；选择；处理；质量控制
1钢结构工程涂层系统的耐久性预期
众所周知，除了一些临时的钢结构外，大凡永久建筑都要求寿命越长越好，但保护涂层无法做到一劳永逸，如何让有限期的保护涂层提供无限期的保护，只有通过涂层维护和涂层大修来做到。
涂层的老化决定涂层本身的寿命限度，而维护、大修又要产生人工费用，所以根据钢结构本身的设计寿命，建筑钢结构所处环境的腐蚀程度，考虑维护费用等多方面因素，选择不同耐久性预期的涂层系统就显得十分必要。
在我国由于大气环境污染等多种因素的影响，目前一般将醇酸类的配套系统设计寿命定在2～3年；丙烯酸系列面涂加环氧底漆配套系统设计寿命定在5～6年；环氧富锌底漆环氧云铁中间层，氯化橡胶面漆(厚浆)配套系统设计寿命是在6～8年；环氧富锌底漆，厚浆环氧中涂，脂肪族聚氨酯面漆配套系统设计寿命定在10年以上；而无机富锌底漆环氧厚浆或环氧方铁中涂，脂肪族聚氨酯固化的氟碳涂料面漆配套系统设计寿命定在15年以上。上述定位和涂料施工的质量控制及底材处理都有很密切的关系。总之，涂层的寿命设计是一个复杂的工作，除了专业的设计人员具备的防腐知识外，还要有经验的积累，尤其对实际投入的工程案例进行分析比较才能作出合理的耐久性设计。
2建筑钢结构防腐涂料的选择
能用来做钢结构防腐涂料的品种很多，不同的涂层有着不同的特性，而涂层的选择主要根据：工程的重要等级，工程造价，工程维修的难易程度，工程所处腐蚀环境的状况等方面因素综合考虑，在这些相互矛盾的因素中寻找一个平衡点，既要满足耐久性的最低要求又能兼顾工程造价。下面就钢结构涂层类别，按底涂、中涂、面涂分别论述：
2．1底涂
底漆的功能除了提供优良的附着性外，主要是对钢材表面起到防止锈蚀作用。底漆的基料宜具耐碱性。还要具有屏蔽性，阻挡水氧离子透过。同时要求底漆应对钢铁表面有良好的润湿性，对焊缝锈痕等部位能透入较深，一般底漆漆膜厚度不宜过厚，只要盖住钢构表面除锈粗糙度峰值即可。太厚会引起收缩应力，损及附着力。目前所用的底漆主要有以下几大类：
(1)醇酸类：一般适应于耐久性等级低的场合，主要有醇酸红丹防锈底漆和醇酸铁红底漆。
(2)车间磷化底漆：通常是一种工厂临时性保护涂层。
(3)环氧类：由于环氧树脂强大的粘着性，可作为中、长耐久性涂层的底漆使用。代表性产品有环氧磷酸锌铁红防锈底漆，环氧煤沥青防腐底漆、环氧锌黄底漆、环氧富锌底漆等。
(4)聚氨酯类：适应性和综合性能很好，同时具备耐化学品与附着力，耐磨损和抗渗透，硬度与弹性等相互存在一定矛盾的平衡，从而能适应复杂多变的工作条件，往往在低温环境下用它来替换环氧。
(5)橡胶树脂类防腐蚀底漆：代表性产品有氯磺化聚乙烯和氯化橡胶防腐底漆，这类底漆的特点是耐酸碱性特别好，抗氧化臭氧的能力强，具有十分显著的耐候和抗老化性，抗水性好，尤其是氯化橡胶漆对水汽、氧气的渗透率极低。
2．2中间层(中涂)
一些钢构企业不重视中涂，往往只做底涂和面涂，这是非常有害的。中涂的主要作用是：(1)在底涂及面涂中间起个架桥作用，因为漆膜之间的附着并非完全靠极性基因之间的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的高分子全连缠结。
(2)在重防腐涂料系统中，中间层的作用之一是增加涂层的厚度，以提高涂层的屏蔽性能。在整个涂层系统中，因为底漆和面漆都不能太厚，只有将中间层涂料制成触变型高固体厚膜涂料，才能提高涂层的屏蔽和缓蚀作用，因此中间层就显得格外重要。
2．3面漆
面漆除了美化环境的作用外，还能遮挡紫外线对涂层的破坏，有些还要求耐化学品腐蚀。目前在建筑钢结构用得较多的有以下几类：(1)长油醇酸磁漆：低耐久性品种，耐久性在5年以下。(2)环氧类面漆：仅适应于室内，用在室外容易粉化。(3)丙烯酸芳香族聚氨酯用于室外时，易变色、老化，多用于室内，耐久性在7～8年。脂肪族聚氨酯有优异的耐候性能，耐久性可达10年以上。(4)氟碳树脂漆，有资料显示可达15年以上的使用期限，但它是近几年才出现的新品种，其真正效果还有待考查。(5)氯化橡胶，高氯化聚乙烯等挥发性面漆也有较
好的耐候性能，但仍属中等耐久性品种，一般将其定位在5～7年的水平。但近几年使用高氯化聚乙烯的钢构很多，并且做成底面配套的产品，有较好的外观和防腐效果。
仅依靠单纯的屏蔽作用的涂层不能有效地阻止腐蚀的发生，一旦水和氧通过漆层的孔隙进入金属表面，就发生锈蚀，因而不能达到长效保护的目的。对于在大气环境中长期使用的大型钢铁构件，目前通常采用锌(或铝)这类金属涂层来保护，它们除了有一定的屏蔽作用外，更主要的是阴极保护作用，但是随着锌(铝)的牺牲损耗，保护性能会逐渐下降，因此采用同时兼备阴极保护、屏蔽、缓蚀三大功能，又不会老化的无机涂层才是钢铁构件在大气环境中最佳的长效保护方法。其磷酸盐、铬酸盐、锌(铝)粉组成的无机涂层是目前世界上同时具备这样特点的涂层。
3涂装技术及钢构表面处理
影响防腐涂层寿命的因素除涂料品种及其质量外，还取决于施工质量，包括施工条件的工艺控制，涂装前的表面处理，涂层层数及厚度的设计等等，根据有关研究，发现造成涂层质量问题的各种因素的影响程度见表1。
表1涂层质量问题的各种因素的影响程度
由此可见，材质的表面处理、涂装技术、涂层厚度三个方面是保证涂层质量的关键，必须给予足够重视。涂装前钢结构表面除锈属于主控项目，钢材表面的除锈等级应符合表2规定。
表2各种底漆或防锈漆要求最低的除锈等级
涂料品种 除锈等级
油性酚醛、醇酸等底漆或防锈漆 St2
高氯化聚乙烯、氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、
环氧树脂、聚氨酯等底漆或防锈漆 Sa2
无机富锌、有机硅、过氯乙烯等底漆 Sa2
钢材表面合适的粗糙度有利于漆膜保护性能的提高。对于常用涂料而言，合适的粗糙度范围以30～75μm为宜，最大粗糙度值不宜超过100μm。另外，喷砂或抛丸处理过的钢材表面上灰尘会降低涂装效果，引起涂料附着力下降，并且还可能因为灰尘吸潮进而加速钢材的腐蚀。因此，要防止涂装前钢表面凝露对涂刷质量带来影响。涂装时钢材表面温度一般应控制高于露点至少3℃。总之，为获得最佳的施工效果和长效的防腐涂层，在施工前必须制定严格的施工工艺和涂料配套表。对膜的厚度和层数也要控制。一味加厚涂层可能会带来干膜龟裂的危险。所以要在膜厚和防腐性之间选择一个合适的平衡点。尤其对一道涂层的厚度应该明确一个上限，对底漆更要加倍注意。涂装施工时，施工环境的相对湿度控制在≤85%，对聚氨酯漆的施工相对湿度要≤80%。
4防腐涂装施工的质量控制
由于影响涂装质量的因素很多，钢结构涂装工程按钢结构制作或钢结构安装工程检验批划分原则划分成一个或若干个检验批，每一个环节都要有专人检查验收，检验记录的内容包括：(1)日期、当日温度、湿度、施工人员；(2)表面处理等级(要和标准样块对比)和表面除尘方法；(3)涂层复涂间隔时间的控制；(4)使用的工器具状况；(5)稀释剂添加情况；(6)涂装遍数湿膜厚度(用湿膜测厚仪)、干膜厚度(电磁膜测厚仪)；(7)涂层表面缺陷的控制；(8)涂层附着力测试等。
5结语
(1)提供有效、长期的防腐蚀保护是决定建筑钢结构的使用寿命长短至关重要的环节。
(2)应根据建筑钢结构的重要等級、工程造价、工程维护难易程度和本身的设计寿命，通盘考虑维护费用等多方面因素，选择不同耐久性预期的涂层系统。
(3)材质表面处理、涂装技术、涂层厚度三个方面是保证建筑钢结构防腐涂层施工质量的关键。
(4)建立严格的质量控制体系，配备必需的质量控制检测仪器设备，如除锈等级标准图，粗糙度仪和测厚仪等。对除锈品质、粗糙度、涂层厚度等进行逐一检测验收，合格后进行下道工序的施工。
参考文献
［1］侯兆欣，何奋韬，于之辉，等．GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范［S］．北京：中国计划出版社，2008．
［2］徐波，吴松勤，邵长利，等．建筑工程施工质量监督［M］．北京：中国建筑工业出版社，2009．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：钢结构；防腐涂料；选择；处理；质量控制
1钢结构工程涂层系统的耐久性预期
众所周知，除了一些临时的钢结构外，大凡永久建筑都要求寿命越长越好，但保护涂层无法做到一劳永逸，如何让有限期的保护涂层提供无限期的保护，只有通过涂层维护和涂层大修来做到。
涂层的老化决定涂层本身的寿命限度，而维护、大修又要产生人工费用，所以根据钢结构本身的设计寿命，建筑钢结构所处环境的腐蚀程度，考虑维护费用等多方面因素，选择不同耐久性预期的涂层系统就显得十分必要。
在我国由于大气环境污染等多种因素的影响，目前一般将醇酸类的配套系统设计寿命定在2～3年；丙烯酸系列面涂加环氧底漆配套系统设计寿命定在5～6年；环氧富锌底漆环氧云铁中间层，氯化橡胶面漆(厚浆)配套系统设计寿命是在6～8年；环氧富锌底漆，厚浆环氧中涂，脂肪族聚氨酯面漆配套系统设计寿命定在10年以上；而无机富锌底漆环氧厚浆或环氧方铁中涂，脂肪族聚氨酯固化的氟碳涂料面漆配套系统设计寿命定在15年以上。上述定位和涂料施工的质量控制及底材处理都有很密切的关系。总之，涂层的寿命设计是一个复杂的工作，除了专业的设计人员具备的防腐知识外，还要有经验的积累，尤其对实际投入的工程案例进行分析比较才能作出合理的耐久性设计。
2建筑钢结构防腐涂料的选择
能用来做钢结构防腐涂料的品种很多，不同的涂层有着不同的特性，而涂层的选择主要根据：工程的重要等级，工程造价，工程维修的难易程度，工程所处腐蚀环境的状况等方面因素综合考虑，在这些相互矛盾的因素中寻找一个平衡点，既要满足耐久性的最低要求又能兼顾工程造价。下面就钢结构涂层类别，按底涂、中涂、面涂分别论述：
2．1底涂
底漆的功能除了提供优良的附着性外，主要是对钢材表面起到防止锈蚀作用。底漆的基料宜具耐碱性。还要具有屏蔽性，阻挡水氧离子透过。同时要求底漆应对钢铁表面有良好的润湿性，对焊缝锈痕等部位能透入较深，一般底漆漆膜厚度不宜过厚，只要盖住钢构表面除锈粗糙度峰值即可。太厚会引起收缩应力，损及附着力。目前所用的底漆主要有以下几大类：
(1)醇酸类：一般适应于耐久性等级低的场合，主要有醇酸红丹防锈底漆和醇酸铁红底漆。
(2)车间磷化底漆：通常是一种工厂临时性保护涂层。
(3)环氧类：由于环氧树脂强大的粘着性，可作为中、长耐久性涂层的底漆使用。代表性产品有环氧磷酸锌铁红防锈底漆，环氧煤沥青防腐底漆、环氧锌黄底漆、环氧富锌底漆等。
(4)聚氨酯类：适应性和综合性能很好，同时具备耐化学品与附着力，耐磨损和抗渗透，硬度与弹性等相互存在一定矛盾的平衡，从而能适应复杂多变的工作条件，往往在低温环境下用它来替换环氧。
(5)橡胶树脂类防腐蚀底漆：代表性产品有氯磺化聚乙烯和氯化橡胶防腐底漆，这类底漆的特点是耐酸碱性特别好，抗氧化臭氧的能力强，具有十分显著的耐候和抗老化性，抗水性好，尤其是氯化橡胶漆对水汽、氧气的渗透率极低。
2．2中间层(中涂)
一些钢构企业不重视中涂，往往只做底涂和面涂，这是非常有害的。中涂的主要作用是：(1)在底涂及面涂中间起个架桥作用，因为漆膜之间的附着并非完全靠极性基因之间的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的高分子全连缠结。
(2)在重防腐涂料系统中，中间层的作用之一是增加涂层的厚度，以提高涂层的屏蔽性能。在整个涂层系统中，因为底漆和面漆都不能太厚，只有将中间层涂料制成触变型高固体厚膜涂料，才能提高涂层的屏蔽和缓蚀作用，因此中间层就显得格外重要。
2．3面漆
面漆除了美化环境的作用外，还能遮挡紫外线对涂层的破坏，有些还要求耐化学品腐蚀。目前在建筑钢结构用得较多的有以下几类：(1)长油醇酸磁漆：低耐久性品种，耐久性在5年以下。(2)环氧类面漆：仅适应于室内，用在室外容易粉化。(3)丙烯酸芳香族聚氨酯用于室外时，易变色、老化，多用于室内，耐久性在7～8年。脂肪族聚氨酯有优异的耐候性能，耐久性可达10年以上。(4)氟碳树脂漆，有资料显示可达15年以上的使用期限，但它是近几年才出现的新品种，其真正效果还有待考查。(5)氯化橡胶，高氯化聚乙烯等挥发性面漆也有较
好的耐候性能，但仍属中等耐久性品种，一般将其定位在5～7年的水平。但近几年使用高氯化聚乙烯的钢构很多，并且做成底面配套的产品，有较好的外观和防腐效果。
仅依靠单纯的屏蔽作用的涂层不能有效地阻止腐蚀的发生，一旦水和氧通过漆层的孔隙进入金属表面，就发生锈蚀，因而不能达到长效保护的目的。对于在大气环境中长期使用的大型钢铁构件，目前通常采用锌(或铝)这类金属涂层来保护，它们除了有一定的屏蔽作用外，更主要的是阴极保护作用，但是随着锌(铝)的牺牲损耗，保护性能会逐渐下降，因此采用同时兼备阴极保护、屏蔽、缓蚀三大功能，又不会老化的无机涂层才是钢铁构件在大气环境中最佳的长效保护方法。其磷酸盐、铬酸盐、锌(铝)粉组成的无机涂层是目前世界上同时具备这样特点的涂层。
3涂装技术及钢构表面处理
影响防腐涂层寿命的因素除涂料品种及其质量外，还取决于施工质量，包括施工条件的工艺控制，涂装前的表面处理，涂层层数及厚度的设计等等，根据有关研究，发现造成涂层质量问题的各种因素的影响程度见表1。
表1涂层质量问题的各种因素的影响程度
由此可见，材质的表面处理、涂装技术、涂层厚度三个方面是保证涂层质量的关键，必须给予足够重视。涂装前钢结构表面除锈属于主控项目，钢材表面的除锈等级应符合表2规定。
表2各种底漆或防锈漆要求最低的除锈等级
涂料品种 除锈等级
油性酚醛、醇酸等底漆或防锈漆 St2
高氯化聚乙烯、氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、
环氧树脂、聚氨酯等底漆或防锈漆 Sa2
无机富锌、有机硅、过氯乙烯等底漆 Sa2
钢材表面合适的粗糙度有利于漆膜保护性能的提高。对于常用涂料而言，合适的粗糙度范围以30～75μm为宜，最大粗糙度值不宜超过100μm。另外，喷砂或抛丸处理过的钢材表面上灰尘会降低涂装效果，引起涂料附着力下降，并且还可能因为灰尘吸潮进而加速钢材的腐蚀。因此，要防止涂装前钢表面凝露对涂刷质量带来影响。涂装时钢材表面温度一般应控制高于露点至少3℃。总之，为获得最佳的施工效果和长效的防腐涂层，在施工前必须制定严格的施工工艺和涂料配套表。对膜的厚度和层数也要控制。一味加厚涂层可能会带来干膜龟裂的危险。所以要在膜厚和防腐性之间选择一个合适的平衡点。尤其对一道涂层的厚度应该明确一个上限，对底漆更要加倍注意。涂装施工时，施工环境的相对湿度控制在≤85%，对聚氨酯漆的施工相对湿度要≤80%。
4防腐涂装施工的质量控制
由于影响涂装质量的因素很多，钢结构涂装工程按钢结构制作或钢结构安装工程检验批划分原则划分成一个或若干个检验批，每一个环节都要有专人检查验收，检验记录的内容包括：(1)日期、当日温度、湿度、施工人员；(2)表面处理等级(要和标准样块对比)和表面除尘方法；(3)涂层复涂间隔时间的控制；(4)使用的工器具状况；(5)稀释剂添加情况；(6)涂装遍数湿膜厚度(用湿膜测厚仪)、干膜厚度(电磁膜测厚仪)；(7)涂层表面缺陷的控制；(8)涂层附着力测试等。
5结语
(1)提供有效、长期的防腐蚀保护是决定建筑钢结构的使用寿命长短至关重要的环节。
(2)应根据建筑钢结构的重要等級、工程造价、工程维护难易程度和本身的设计寿命，通盘考虑维护费用等多方面因素，选择不同耐久性预期的涂层系统。
(3)材质表面处理、涂装技术、涂层厚度三个方面是保证建筑钢结构防腐涂层施工质量的关键。
(4)建立严格的质量控制体系，配备必需的质量控制检测仪器设备，如除锈等级标准图，粗糙度仪和测厚仪等。对除锈品质、粗糙度、涂层厚度等进行逐一检测验收，合格后进行下道工序的施工。
参考文献
［1］侯兆欣，何奋韬，于之辉，等．GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范［S］．北京：中国计划出版社，2008．
［2］徐波，吴松勤，邵长利，等．建筑工程施工质量监督［M］．北京：中国建筑工业出版社，2009．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。