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建筑钢结构涂料防腐设计要点分析,阐述了建筑钢结构涂料防腐设计的影响因素,对钢材表面处理、涂层结构及涂料种类、涂层厚度等设计要点进行了系统分析
2019年10月22日    阅读量:2510     新闻来源:中网信息    |  投稿

0 引言

钢结构具有强度高、自重轻、材质均匀、塑性和韧性好、施工简便等优点,但钢材易被大气中水分、氧和其他污染物腐蚀,这是钢结构应用中不可忽略的弱点,限制了其大规模发展。


全世界每年因钢结构腐蚀而造成的经济损失额相当可观,为了降低因此造成的损失,学者进行了大量的试验研究,开发了许多卓有成效的防腐措施。目前涂料防护因其价格适中、施工方便、效果显著及适用性强而得到了广泛的应用中国机械网okmao.com。本文对建筑钢结构涂料防腐进行了系统分析,为相关工程提供参考。

 

1 涂料防腐设计影响因素

1. 1 腐蚀环境

钢结构建筑因其所处的腐蚀环境不同,如地理环境、室内外的温湿度、大气中的CO2,SO2含量及酸雾成分等不同,防腐蚀要求也就不同。

1. 2 涂层设计使用年限

根据建筑物使用功能、投资控制要求确定防腐蚀涂层设计使用年限,继而确定基层处理、涂层结构、配套及涂料种类、涂层厚度等技术要求。

1. 3 投资成本

钢结构涂料防腐设计时须进行成本核算,尽可能使设计经济合理,发挥最大的经济效益。

1. 4 施工可行性

涂料防腐设计方案除了考虑上述因素外,尚需考虑施工可行性,比如铅系涂装体系中的红丹底漆在制造焊接过程中会产生有毒气体,因而其应用受到很大限制。

 

2 涂料防腐设计要点分析

2. 1 钢材表面处理

涂装前要对被涂钢材表面进行处理,其直接影响涂装工程表观质量及涂层使用寿命,约占诸因素的一半。钢材表面处理主要包括清洁度和粗糙度两个方面的标准要求。表面处理的清洁度在一定程度上受材料表面状态,也就是锈蚀等级所影响,最终影响涂层使用寿命。各类底漆涂装要求钢材基层除锈等级如表1所示。

各种底漆涂装要求钢材基层除锈等级

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另外,适当的表面粗糙度可提高涂层对表面的机械咬合作用,增加涂层与金属表面分子的吸引力。对于常用涂料而言,其粗糙度范围以40 μm ~ 75 μm 为宜,最大不宜超过100 μm。

2. 2 涂层结构及涂料种类

涂层结构形式一般有: 底漆—中漆—面漆、底漆—面漆,底漆和面漆是同一种漆,一般不采用单一品种作为防护涂膜。底漆、中漆和面漆,经施工形成漆膜后,起的作用各不相同。

1) 底漆可赋予涂层良好的耐腐蚀性能,要求具有良好的附着性,且起连接基层与后道漆的作用,因此选择底漆既要考虑基层条件,还要考虑其与后道漆的粘结力。常用的底漆主要有无机富锌底漆、云铁环氧底漆等。

2) 中间漆加强底漆与面漆的附着力,同时增加膜厚提高防腐性能及增加面漆的遮盖力,故要求中间漆与底漆和面漆都有良好的附着力和配套性,并有优良的耐蚀性。中间漆一般应用氯磺化聚乙烯中间漆、醇酸中间漆等。

3) 面漆直接接触外部环境,要求能抗紫外线破坏,具有抗氧化、耐候、耐水等特征及装饰作用,延长涂层的使用寿命。面漆的品种很多,应用最广的为氯化橡胶面漆和聚氨酯面漆。

涂料种类要综合考虑,相互配套选用。根据经验,底漆和面漆的配套要求见表2。

底漆和面漆的配套要求

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2. 3 涂料选用要点

选用涂料时应先进行相容试验。有条件时宜优先配套选用底漆、中漆和面漆,使涂膜具有综合的防护作用。结合金属基体、室内外环境、腐蚀条件、设计使用年限和经济条件等综合选择涂料品种。

从上节可知,表面处理质量在涂料防腐中具有重要作用,而底漆是直接与钢材表面接触,因此底漆选择的优劣决定了防腐设计的成败,故下文重点介绍几种常用底漆的选用要点:

1) 无机富锌底漆: 具有极佳的阴极保护作用,优异的耐候性,适用于高温或室外潮湿环境; 与各种有机、无机涂料均能配套。但对基层除锈要求很严格。

2) 稳定型带锈底漆: 有良好的耐化学药品性、耐水性、耐磨性,能与多种涂料配套。带锈底漆并非对基体完全无除锈要求,对锈层的成分、厚度均有不同的限制要求,选用时应慎重。

3) 环氧红丹防锈底漆: 附着力强,漆膜干燥迅速,耐水,能与各种有机、无机涂料均配套; 适用于防锈要求高的钢铁基层。但在铝、锌等含量较高的有色金属表面上不得使用红丹底漆,否则会产生化学反应,加剧腐蚀。

2. 4 涂层厚度

确定涂层厚度的主要因素: 钢材表面原始粗糙度及表面处理后的粗糙度、涂料种类、腐蚀环境、维护周期等。

涂层厚度应根据实际情况来确定。过厚,虽可增强防护能力,但附着力和机械性能都要降低,而且要增加费用; 过薄,易产生肉眼看不见的针孔和其他缺陷,起不到隔离环境的作用。不同大气环境下的钢结构涂层厚度,可参见表3。

涂层厚度参数表

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3 涂装施工质量控制

涂装施工质量直接影响到建筑的耐久性能、外观质量和使用安全,故要精心组织施工、加强过程控制,确保质量。

1) 涂装施工前的准备工作。准备工作主要包括设计资料、设计交底; 施工机具、人员的准备; 严格检查钢材表面除锈质量; 检查环境温度和相对湿度等。

2) 涂装施工时的环境要求。a. 施工现场: 应在采取防护措施的施工环境中进行涂装施工,以防经过处理的涂料表面和已涂装好的表面被污染而影响质量。b. 环境温湿度: 施工时环境温度宜控制在5 ℃ ~ 38 ℃之间,且构件表面不应有结露,基材表面温度高于露点3 ℃; 相对湿度宜不大于85%。c. 在大风、雨雪雾等天气下,禁止露天作业; 构件涂装后4 h 内应免受雨淋。

3) 涂装施工的质量控制要点。a. 涂装遍数及涂层厚度应符合设计要求。涂层一般刷4 遍~ 5 遍,前一遍涂料干透后方可进行下一遍涂刷; 当设计对涂层厚度无要求时,涂层干膜总厚度: 室外为150 μm,室内为125 μm,允许偏差为- 25 μm。b. 涂装工序应符合标准及设计要求,涂层应均匀,不应误涂、漏涂,无明显皱皮、流坠、针眼、气泡等。c. 涂层修补的质量控制。修补的工艺应按原涂层工艺进行,防止局部生锈而引起整个构件的锈蚀。


4 结语

通过对建筑钢结构涂料防腐设计进行系统研究发现,防腐设计需注意以下几点:

1) 进行经济技术分析,论证工程全寿命周期费用。防腐工作虽增加初始投资,但可节省使用期的维护费用。

2) 在涂料防腐设计中,应充分考虑各设计要点的关联作用,选择更为经济合理的方案。

3) 注意结构死角。结构死角保养困难,局部腐蚀会影响整个结构。

4) 注意构件等时性,两个相连构件,防腐蚀能力应相当,使用年限相当。

5) 对建筑的小零件应引起足够重视,局部零件的失效很容易引起整个建筑的破坏。

随着钢结构建筑的发展与成熟,钢结构涂料防腐设计将逐渐成为结构设计的重要环节之一。反之,涂料防腐设计的发展必将大大推动钢结构技术的发展。


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