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鋼結構防腐蝕涂料的施工技術研究

  • 分類:行業新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2019-09-19 14:43
  • 訪問量:

【概要描述】介紹了防腐蝕涂料的原理及作用,及影響防腐蝕效果的主要因素。闡述了鋼結構防腐蝕涂料施工工藝及其質量控制。

鋼結構防腐蝕涂料的施工技術研究

【概要描述】介紹了防腐蝕涂料的原理及作用,及影響防腐蝕效果的主要因素。闡述了鋼結構防腐蝕涂料施工工藝及其質量控制。

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  • 發布時間:2019-09-19 14:43
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詳情
  0·引言
  在建筑工程領域,鋼結構以其獨特的優點,特別是高層、超高層、輕型鋼結構、大跨度空間結構等,因建筑造型美觀、抗震性能好等受到越來越廣泛的重視和應用。盡管鋼結構有許多優點,在建筑工程中得到廣泛的應用,但在應用中也遇到一些問題,首要問題即鋼結構的防腐蝕。
  1·鋼結構常用的防腐蝕方法
  1.1耐候鋼
  改變金屬結構的組成,在鋼材治煉過程中增加銅、鉻和鎳等合金元素,使金屬表面形成保護層,以提高防腐蝕性。
  1.2陰極保護法
  在鋼結構表面附加較活潑的金屬,防止鋼材腐蝕,常用于水下或地下結構。
  1.3熱浸鋅
  將除銹后的鋼件浸入600℃高溫融化的鋅液中,使鋼件表面附著鋅層,從而起到防腐蝕的作用。這種方法的優點是耐久年限長,工業化程度高,質量穩定,大量用于受大氣腐蝕嚴重且不易維修的室外鋼結構。
  1.4熱噴鋁(鋅)復合涂層
  這是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當的長效防腐蝕方法。具體做法是,先對鋼件表面進行噴砂除銹處理,使其表面露出金屬光澤并打毛。然后用乙炔氧焰將不斷送出的鋁(鋅)絲融化,并用壓縮空氣吹附到鋼件表面,以形成蜂窩狀的鋁(鋅)噴涂層(厚度約80~100μm)。最后用環氧樹脂漆或丁苯橡膠漆等填充毛細孔,以形成復合涂層。這種工藝的優點是對構件尺寸適應性強,構件的形狀、尺寸幾乎不受限制,大到諸如葛洲壩的船閘就是采用這種方法施工。該工藝的另一個優點是這種工藝的熱影響是局部的,不會產生熱變形。與熱浸鋅方法相比,這種方法的工業化程度較低,噴砂噴鋁(鋅)的勞動強度大,質量易受操作者的影響。
  1.5涂層法
  涂層法也就是采用防腐蝕涂料的方法,具有價格低、選擇范圍廣、適用性強等優點,是最常用的防腐蝕方法。本文主要介紹涂層法。
  2·防腐蝕涂料的原理及作用
  2.1防腐蝕的物理原理
  防腐蝕的物理原理就是通過防腐蝕涂層將被保護材料與外界的腐蝕性物質隔開。采用成膜物形成致密的防腐蝕涂層,來隔離腐蝕性物質對被保護材料的侵蝕,即所謂的屏蔽作用。例如含鉛的涂料與油料反應后就能形成鉛皂,來保證防腐蝕涂層的致密性。
  2.2防腐蝕的化學原理
  防腐蝕的化學原理就是將有害的酸堿物質中和為中性的無害物質,來保護防腐蝕涂層內的材料不受腐蝕性物質的侵蝕。防銹涂料中經常添加某些兩性化合物、某些顏料或其與成膜物或水分的反應產物,對金屬底材可起緩蝕作用(包括鈍化)。例如氫氧化鋁、氫氧化鋇和氧化鋅等物質很容易與酸堿等有害物質發生化學中和作用而實現防腐蝕效果。
  2.3防腐蝕的電化學作用
  防腐蝕的電化學作用是指在防腐涂料中添加一些特殊的物質,這樣在水分和氧氣通過防腐涂料時會發生反應而形成防腐蝕離子,使鋼鐵等金屬的表面鈍化,從而阻止金屬離子的溶出,達到防腐蝕的目的,即所謂的陰極保護作用。漆膜的電極電位較金屬底材低,在腐蝕電池中它作為陽極而“犧牲”,從而使金屬底材(陰極)得到保護。這種特殊物質中最常見的就是鉻酸鹽。
  3·影響防腐蝕涂料防腐蝕效果的因素
  3.1成膜物的影響
  防腐蝕涂料的成膜物在腐蝕介質中具有化學穩定性,成膜物的組成與其化學結構有關。主要是看它在干膜條件下是否易與腐蝕介質發生反應或在介質中分解成小分子。無論從防電化學腐蝕還是從單純的隔離作用考慮,防腐蝕涂料的屏蔽作用取決于其成膜物的結構氣孔和涂層針孔。水、氧和離子對漆膜的透過速度是不同的。水的透過速度遠遠大于離子。氧氣透過比較復雜,與溫度關系很大。水和氧透過漆膜后,可在金屬表面形成腐蝕電池。離子透過漆膜較少,可不考慮它們對金屬底材的直接作用,但會增加漆膜的導電率。當成膜物的分子結構中有較多官能團時,漆膜的結構氣孔少,并且在成膜過程中能形成交聯密度高的網狀立體結構,從而增強涂料的防腐蝕性。漆膜的物理機械性能在很大程度上影響到防腐蝕涂料的防腐蝕效果。它們與成膜物的相對分子質量、鏈節、側鍵基團等有關。
  3.2顏填料的影響
  在涂料中著色顏料起著色作用;填料則用來調節漆膜的機械性能或涂料的流動性。對于防腐蝕涂料,除了顏填料外,還加有以防腐蝕為目的的兩類顏料:一類是利用其化學性能抑制金屬腐蝕的防銹顏料;另一類是片狀顏料,通過物理作用提高涂層的屏蔽性。防銹顏料可分為堿性顏料、可溶性顏料和金屬粉末顏料3種。堿性顏料,如紅丹、一氧化二鉛、氰氨化鉛、堿式鉻酸鉛、鉛酸鈣和堿式硫酸鉛等,可與油性__類成膜物反應生成金屬皂。金屬皂與水接觸后,其分解物可起到緩蝕作用。另外,生成金屬皂的漆膜提高了對環境的屏蔽作用。堿性顏料使漆膜、金屬和界面保持微堿性,也可使金屬表面鈍化,從而起到防腐蝕作用。可溶性顏料,通常為鉻酸鹽顏料。該類顏料與水分接觸后,溶解出鉻酸根離子,具有強氧化作用。就金屬粉末顏料而言,廣泛使用的金屬粉末顏料是鋅粉。富鋅涂料干燥后的涂層主要由鋅粉組成,在鋅粉顆粒之間,以及底材和鋅粉之間保持直接接觸。當水分侵入涂層時,就形成了由鋅粉和底材鋼板組成的電池。電流從鋅向鐵流動,從而使底材受到陰極保護。此外,鋅的腐蝕產物沉積在鋅粉間和鋼鐵表面,使涂層的屏蔽作用得到增強。片狀顏料在涂層中能屏蔽水、氧和離子等腐蝕因子透過,切斷涂層中的毛細孔。互相平行交疊的鱗片狀顏料在涂層中起迷宮效應,延長腐蝕介質滲入的途徑,提高涂層的防腐蝕能力。常用的片狀顏料有云母粉、鋁粉、云母氧化鐵、玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等。
  4·防腐蝕涂料的施工工藝
  4.1底材處理
  底材處理的目的是清除構件表面的毛刺、鐵銹、油污及其他附著物,使其表面露出金屬光澤。底材處理越徹底,涂料附著效果越好。底材處理的方式有手工機械處理、化學處理、機械噴射處理等,見表1。
  表1底材處理方法
  4.2配套涂層施工
  涂層一般有底漆層和面漆層之分。底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,與鋼材附著力強,與面漆黏結性好。面漆則基料多,涂膜有光澤,能保護底漆不受大氣腐蝕,并能抗風化。不同的涂料之間有相容與否的問題,選用不同涂料時要注意它們的相容性。配套涂層的形式有底漆-中涂漆-面漆、底漆-面漆和底面合一漆3種。其中底漆主要起附著和防銹作用;面漆主要起防腐蝕和防老化作用;中涂漆的作用介于底、面漆之間,并能增加漆膜厚度。它們只有配套使用才能發揮最佳的作用,取得最佳效果。合理的涂裝方式對保證涂裝質量、施工進度、節約材料和降低成本有很大的作用。常用的涂裝方式有手工刷涂法、手工輥涂法、浸涂法、空氣噴涂法和無氣噴涂法等。
  4.3涂層施工的質量控制
  涂層施工的第一步是除銹。優質涂層依賴于徹底的除銹,一般多用噴砂噴丸除銹,露出金屬光澤,除去所有的銹跡和油污。現場施工的涂層可用手工除銹。涂層的施工溫度(5~38℃)和濕度(相對濕度≤85%)應適宜;施工環境粉塵要少;構件表面不能有結露;涂裝后4h內不得淋雨。一般涂裝4~5道。室外工程的干漆膜總厚度為150μm,室內工程為125μm,允許偏差為25μm;海邊、海上或強烈腐蝕性大氣中,干漆膜總厚度為200~220μm。
  5·結語
  建筑鋼結構在空氣或潮濕環境中易銹蝕,特別是空氣中含有酸堿鹽類介質時更為嚴重。腐蝕不僅使鋼材表面產生不均勻的銹蝕,而且局部的銹蝕引起應力集中,促使鋼結構提前破壞,尤其是在反復沖擊的荷載作用下,更促進疲勞強度降低,出現脆性斷裂。鋼結構的腐蝕會危害建筑物的安全,并造成巨大的損失。只有在設計建造的同時,對其進行有效的防腐蝕,才能確保鋼結構的長久壽命
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