馮駿驥

（廣西建工集團(tuán)基礎(chǔ)建設(shè)有限公司廣西南寧530001）

防腐涂裝技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用分析

馮駿驥

（廣西建工集團(tuán)基礎(chǔ)建設(shè)有限公司廣西南寧530001）

伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也同樣得到飛速的發(fā)展，尤其是鋼結(jié)構(gòu)因為其自身的各種特性，自身重量較輕、擁有很好的抗震性能、在節(jié)能方面比較突出以及很容易達(dá)到較高的工業(yè)化程等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用到建筑行業(yè)中的方方面面，逐漸成為了建筑行業(yè)主要發(fā)展的趨勢。但是，在實(shí)際工程運(yùn)用中，鋼結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了一些明顯的缺點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)部分往往會存在著腐蝕現(xiàn)象，腐蝕面積比較大，腐蝕速度也很快等嚴(yán)重的問題，使得建筑結(jié)構(gòu)的使用安全大大降低，服役壽命也明顯下降，還危及到周邊的人民的生命財產(chǎn)安全，埋下了極大的安全隱患問題。所以，通過有效的方法來減緩或者抑制鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的問題成為了近幾年探究的焦點(diǎn)。本文主要是通過論述鋼結(jié)構(gòu)的不同的腐蝕類型以及腐蝕機(jī)理，并將鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，目的是能夠為改善鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)部分的腐蝕現(xiàn)象提供一些可行的建議，進(jìn)自己的貢獻(xiàn)綿薄之力。

鋼結(jié)構(gòu)；防腐技術(shù)；建筑工程

1 鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕類型與機(jī)理

1.1 大氣腐蝕

首先面臨的腐蝕就是大氣腐蝕，建筑部分的鋼結(jié)構(gòu)主要是與空氣中的氧氣、攜帶的水分等物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)等一系列化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而會在鋼結(jié)構(gòu)表面逐漸累積形成了一層電解液，空氣中含有的氧氣會溶于此類電解液中，簡單的形成了一個腐蝕原電池，根據(jù)相關(guān)的化學(xué)機(jī)理反應(yīng)，發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕現(xiàn)象（見圖1）。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)建筑在大氣中的腐蝕

1.2 局部腐蝕

局部腐蝕又可認(rèn)為是不均勻腐蝕（見圖2），在鋼結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象中極為常見，主要包含兩種腐蝕：縫隙腐蝕和電偶腐蝕?？p隙腐蝕主要發(fā)生的位置在鋼構(gòu)件和非金屬間、鋼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)間的表面縫隙處，一旦構(gòu)件之間出現(xiàn)裂縫，當(dāng)縫隙寬度逐漸增加至0.025～0.1mm時，一些有害液體會停留在縫隙間，很容易在鋼結(jié)構(gòu)局部發(fā)生縫隙腐蝕。電偶腐蝕主要發(fā)生的位置是在不同類型的金屬組合的連接處，由于不同金屬的金屬活性不同，金屬間會形成了腐蝕原電池，其中，電位較負(fù)的金屬腐蝕的速度會很快。

1.3 應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕主要是指鋼結(jié)構(gòu)在受到不同因素影響下發(fā)生腐蝕，主要影響因素是構(gòu)件材料、力學(xué)以及電化學(xué)這三方面因素。鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中主要承受彎、壓、拉等應(yīng)力，結(jié)合實(shí)際工程以及大量實(shí)驗數(shù)據(jù)分析，鋼結(jié)構(gòu)處于不受力的狀態(tài)下很少發(fā)生腐蝕，當(dāng)處于應(yīng)力狀態(tài)時，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速率會呈直線狀態(tài)增加，達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)的受力上限時，會發(fā)生脆裂現(xiàn)象，這種斷裂毫無征兆，所導(dǎo)致的后果不可想象。常見的有建筑倒塌、橋梁坍塌以及管道泄漏等等，一旦發(fā)生就會給人民給國家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，危機(jī)人民的生命安全。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)部分局部腐蝕

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的危害

通過了解鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕類型以及腐蝕機(jī)理，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕大都屬于不均勻的破壞，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)較小范圍的腐蝕坑，腐蝕坑的腐蝕面積會迅速增加，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)處于應(yīng)力集中狀態(tài)，然而，應(yīng)力集中也會提高腐蝕反應(yīng)速率，最終導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)腐蝕形成一個惡性循環(huán)，降低鋼結(jié)構(gòu)的抗冷脆性能，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂、橋梁坍塌、筑物倒塌等嚴(yán)重事故的發(fā)生，給國家給人民帶來不可估量的破害。

3 鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

3.1 鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)的基本要求

在進(jìn)行防腐涂裝技術(shù)之前，要做一些準(zhǔn)備工作。①要對需要防腐涂裝的鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理，致使鋼結(jié)構(gòu)表面處理質(zhì)量達(dá)到相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，該步驟看似簡單，卻是鋼結(jié)構(gòu)防腐的關(guān)鍵步驟。對于鋼結(jié)構(gòu)表面的銹層還有衍生的一些列污物，一定要清理干凈，這些物質(zhì)作為電化學(xué)腐蝕的陰極，會大大加快鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，清理不干凈會大大降低涂覆效果。②要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況選擇合適的材料。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)的重要方式是在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷專用的鋼結(jié)構(gòu)防腐漆。防腐漆主要由面漆、中層漆以及底漆三種構(gòu)成。③要將涂層厚度控制在合理規(guī)范范圍內(nèi)，還要確保涂層均勻，避免出現(xiàn)漏涂現(xiàn)象。

3.2 常用的建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐方法

3.2.1 使用耐候鋼

耐候鋼的耐腐蝕性能往往會高于一般鋼結(jié)構(gòu)的鋼材，其主要金屬成分為銅、鉻、磷、鈦、鎳等，在耐候鋼與金屬接觸的表面位置會形成一道提升鋼材抗腐蝕性能的保護(hù)層。除了此種防腐蝕性能外，在低溫環(huán)境中，耐候鋼的沖擊韌性也比一般鋼結(jié)構(gòu)要好的多。

3.2.2 熱浸鋅處理

熱浸鋅處理主要處理方式是將600℃左右處于高溫融化狀態(tài)的鋅液，浸入已經(jīng)除銹后的鋼構(gòu)件表面，在鋼構(gòu)件的表面形成一道防護(hù)鋅層，從而達(dá)到很好的防腐蝕。此種處理方法有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅生產(chǎn)工業(yè)化程度高，生成質(zhì)量較為穩(wěn)定，后期耐腐蝕效果非常好，所以，類似于通訊塔、輸電塔等大型處于大氣腐蝕中，情況較嚴(yán)重，有很難達(dá)到維修的戶外鋼結(jié)構(gòu)中極為常用。

3.2.3 熱噴鋁（鋅）復(fù)合涂層

熱噴鋁復(fù)合涂層（鋅）這是一種熱浸鋅防腐效果是長期的防腐方法（見圖3）。具體做法是先做噴砂除銹鋼構(gòu)件表面，使其表面金屬光澤和毛。再用氧乙炔火焰或電弧噴涂設(shè)備將繼續(xù)發(fā)送鋁加熱（鋅）、霧化和噴涂熔融粒子沉積到襯底表面，涂料層厚度約為80～100μm。最后與環(huán)氧樹脂或氧氣填充毛細(xì)孔，丁基橡膠漆涂層形成復(fù)合涂層。熱噴鋁（鋅）涂層防腐陰極保護(hù)的機(jī)制，在腐蝕性環(huán)境中，即使防腐涂層和地方破損，還有犧牲自己來保護(hù)鋼基體的影響。這一過程的規(guī)模適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢，組件的形狀大小幾乎是無限的。另一個優(yōu)勢是，熱效應(yīng)是本地的過程中，受到約束，不會產(chǎn)生熱變形。因此。熱噴鋁（鋅）復(fù)合涂層防腐效果和熱浸鋅防腐效果。重要的是要注意，這種方法只能在鋼組件的外墻，不是鋼構(gòu)件的內(nèi)壁，所以應(yīng)充分兩端的管狀組件氣密性封閉處理，避免內(nèi)壁腐蝕發(fā)生在管狀組件。這種大小的鋼構(gòu)件防腐技術(shù)沒有太多要求，適用范圍廣泛，如葛洲壩船閘的建設(shè)方法的使用。

我國在1960年代由火焰噴涂防腐，十多年后，檢查結(jié)果是好的。但火焰噴涂生產(chǎn)效率低，噴砂噴鋁（鋅）勞動強(qiáng)度大，工期的鋼結(jié)構(gòu)加工，可能出現(xiàn)防腐施工效率和工期。噴涂附著力和涂層有效約束力的矛盾，因此在很長一段時間使用更少的在國內(nèi)和國外。與火焰噴涂、電弧噴涂和電弧氣體燃燒，大大提高工作效率和工作安全、和電弧溫度遠(yuǎn)高于火焰，比火焰噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度，涂層質(zhì)量完全可以滿足需求的長期防腐，所以被廣泛使用。電弧噴涂防腐層復(fù)合防腐壽命30～50年，熱浸鋅腐蝕的3～5倍，普通油漆防腐的10～15倍，重防腐涂料的4～5倍。電弧噴涂長效防腐在1990年代，在我國廣泛應(yīng)用，取得了很好的保護(hù)作用。電弧噴涂長效防腐，在中國在未來幾十年里將會為國家節(jié)省大量鋼結(jié)構(gòu)防腐維護(hù)成本，減少環(huán)境污染的涂料防腐保養(yǎng)，延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖3 熱噴鋁（鋅）復(fù)合涂層現(xiàn)場施工圖

3.3 涂層法

目前為止，實(shí)際工程中經(jīng)常運(yùn)用于鋼構(gòu)件的防腐涂層主要有以下幾種方式，包括油漆涂層、金屬保護(hù)層（鍍鋅等）、復(fù)合保護(hù)層等等，可根據(jù)實(shí)際工程中遇到的不同腐蝕情況，選擇有效的防腐涂層。最近幾年，將防腐材料涂覆在鋼結(jié)構(gòu)表面是最經(jīng)常用到的防腐方式。①要將鋼結(jié)構(gòu)表面的毛刺、鐵銹、一些列衍生附作物等有害雜質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)清除。②按照相關(guān)的施工工藝，將涂料涂覆在鋼結(jié)構(gòu)表面，進(jìn)而形成一道涂層防護(hù)薄膜，最終達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的效果。防腐涂料大都是由面漆、底漆組成，涂層涂裝施工方式主要分為以下三種形式：先涂覆底漆，在涂覆面漆；先涂覆底漆，待一定時間后涂覆中漆，最后涂覆面漆；將底漆與面漆用同一種漆進(jìn)行涂覆。面漆起到的主要作用達(dá)到一定防腐蝕效果，中漆最為主要的作用將面漆與底漆有效粘結(jié)，底漆主要是附著基層用于防銹，在實(shí)際防腐涂裝操作中，將三者進(jìn)行科學(xué)有效的配套使用，才能達(dá)到最好的防腐蝕效果，使鋼結(jié)構(gòu)建筑工程能達(dá)到長期防腐。

4 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良的物理力學(xué)性能以及施工簡單等獨(dú)特性能，在國內(nèi)建筑工程中已經(jīng)得到認(rèn)可，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但鋼結(jié)構(gòu)腐蝕不僅會造成金屬資源的巨大浪費(fèi)，還會影響正常的生產(chǎn)作業(yè)。因此，將腐蝕建筑行業(yè)和相關(guān)行業(yè)有效結(jié)合，在進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)大氣腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕類型和機(jī)理的基礎(chǔ)上積極開發(fā)新防腐措施，將在未來鋼結(jié)構(gòu)防腐工程發(fā)揮更重要的作用。

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