郭芳

（中鐵寶橋集團(tuán)有限公司橋梁結(jié)構(gòu)研究所，陜西 寶雞 721006）

【涂裝】

環(huán)境條件對(duì)鋼橋梁涂裝施工的影響及質(zhì)量控制技術(shù)

郭芳

（中鐵寶橋集團(tuán)有限公司橋梁結(jié)構(gòu)研究所，陜西 寶雞 721006）

闡述了環(huán)境條件(如溫度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、風(fēng)力)對(duì)鋼橋梁涂裝施工的影響，針對(duì)各種不利環(huán)境提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

鋼鐵橋梁；涂裝施工；環(huán)境條件；質(zhì)量控制

Author’s address:China Railway Baoji Bridge Group Co., Ltd., Baoji 721006, China

鋼橋梁產(chǎn)品無法在廠房?jī)?nèi)完成全部的涂裝，不可避免地涉及到室外甚至露天作業(yè)。由于環(huán)境條件不易控制，施工進(jìn)度和涂裝質(zhì)量往往受到天氣的嚴(yán)重影響，冬季涂裝施工更是一個(gè)難題。筆者從事橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝技術(shù)工作多年，也遇到過很多因涂裝環(huán)境不適宜而導(dǎo)致涂層出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問題的案例。尤其是當(dāng)環(huán)境條件不滿足涂裝要求時(shí)，如何在保證施工進(jìn)度的同時(shí)確保涂裝質(zhì)量，確實(shí)是一個(gè)矛盾而又不得不面對(duì)的問題。本文旨在闡述環(huán)境條件對(duì)鋼橋梁涂裝施工的重要性，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些不利環(huán)境下涂裝施工的質(zhì)量控制措施，供同行以及讀者參考。

1 環(huán)境條件對(duì)涂裝施工的影響

涂裝環(huán)境因素是指除涂裝設(shè)備內(nèi)部以外的空間環(huán)境，主要包括溫度、濕度、露點(diǎn)、風(fēng)力、照度、潔凈度等，它們對(duì)涂裝的影響見表1。

1. 1 溫度

溫度對(duì)涂裝施工的影響最顯著，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到涂層固化反應(yīng)的進(jìn)行。一般來說，醇酸漆、聚氨酯漆和氟碳漆不宜在低于5 °C時(shí)施工，環(huán)氧類漆不宜在10 °C以下施工，否則固化反應(yīng)會(huì)變慢甚至停止。冬季涂裝施工之所以成為難題，就是因?yàn)槭艿焦袒瘻囟鹊南拗啤?/p>

在山東沂河橋拱肋進(jìn)行冬季涂裝時(shí)，某外協(xié)單位由于施工條件所限只能在室外施工，其中有一批桿件就被檢出附著力不合格。由于該批桿件涂裝后遭遇了降溫，而工作人員未能及時(shí)采取有效的保暖措施，漆膜受凍后變硬，造成“假干”現(xiàn)象，施工人員以為涂層已經(jīng)干燥，便進(jìn)行了后續(xù)涂裝。其實(shí)涂層并未固化，溶劑也沒有揮發(fā)完全，部分溶劑被截留在漆膜中，待氣溫回暖解凍后，涂層中的溶劑逐漸揮發(fā)引起回黏和軟化，且涂層中間呈密集的氣孔狀態(tài)，嚴(yán)重影響了涂層的附著力和防腐性能。最后這批桿件全部返工，在后續(xù)施工中換用了冬用型涂料，并采取用彩條布搭設(shè)臨時(shí)施工棚并在棚內(nèi)安放數(shù)臺(tái)碘鎢燈加熱的措施后才保證了涂裝質(zhì)量。

環(huán)境溫度過高，溶劑揮發(fā)過快，容易引起干噴、氣泡、起皺等弊病。比如醇溶性無機(jī)富鋅涂料，本身溶劑揮發(fā)速度就很快(一般常溫下5 ～ 10 min即可表干)，如果施工時(shí)溫度過高或噴涂距離過大，就會(huì)造成干噴。這種問題在筆者公司進(jìn)行長(zhǎng)沙磁浮試驗(yàn)線的涂裝施工中出現(xiàn)過，當(dāng)時(shí)栓接面的無機(jī)富鋅防銹防滑涂料出現(xiàn)干噴，大量鋅粉呈干粉狀粘附在表層，用手指觸摸后有嚴(yán)重的掉粉現(xiàn)象。

表1 環(huán)境因素對(duì)涂裝施工的影響[1]Table 1 Influence of environmental factors on painting construction[1]

溫度對(duì)涂裝的影響還體現(xiàn)在黏度、混合適用期等方面。涂料溫度過低會(huì)導(dǎo)致黏度增大，以至于難以施工。如果為了降低黏度而加入額外的稀釋劑，不僅會(huì)影響涂層的厚度，而且會(huì)降低涂料的表面張力，容易產(chǎn)生流掛、露底等弊病，過度稀釋還會(huì)影響涂料的成膜性能。溫度過高則會(huì)大大縮短涂料的混合使用時(shí)間，使調(diào)配好的涂料來不及用完就發(fā)生膠化而提前失效。

1. 2 相對(duì)濕度

基材表面需保持干燥、無凝露，才能確保涂層的附著力和涂裝質(zhì)量。當(dāng)相對(duì)濕度在85%以下時(shí)，鋼材表面一般不會(huì)有水汽凝結(jié)；但當(dāng)相對(duì)濕度超過85%時(shí)，一旦氣溫稍有下降，或被涂表面的溫度因某種原因而比氣溫略低，表面就可能發(fā)生水汽凝結(jié)[2]，造成鋼板返銹，涂層出現(xiàn)針孔、起泡等缺陷，并嚴(yán)重影響涂層的附著力。

在涂層干燥和固化過程中，相對(duì)濕度的控制也非常重要。濕度過大不利于溶劑揮發(fā)，影響涂層的干燥性能。在未干燥的涂層表面發(fā)生結(jié)露，會(huì)造成涂層失光、發(fā)白、起皺。尤其是胺固化的環(huán)氧涂料，胺在潮濕環(huán)境下會(huì)與水汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成妨礙附著的“胺紅印”。在濟(jì)南黃河橋鋼箱梁涂裝施工時(shí)，由于涂裝場(chǎng)地臨近黃河，濕度較大，夜晚降溫后水汽會(huì)在箱梁頂板上面凝結(jié)成露珠，漆膜中的環(huán)氧固化劑與水發(fā)生反應(yīng)所形成的印跡必須采用水洗或打磨的方式除去，否則會(huì)影響后續(xù)涂層的附著力。如果涂層在干燥前淋雨甚至浸水，就會(huì)發(fā)生涂層起皮、脫落的嚴(yán)重問題。

但對(duì)于某些吸濕固化的涂料來說，因?yàn)楣袒^程中需要吸收空氣中的水分來進(jìn)行反應(yīng)，所以相對(duì)濕度過低反而不利于固化反應(yīng)進(jìn)行。例如常用的無機(jī)富鋅底漆，固化期間環(huán)境相對(duì)濕度最好保持在65%以上。此類涂料在干燥天氣施工時(shí)，需要在涂層上噴灑少許淡水水霧或在地面灑水來增加環(huán)境濕度，以促進(jìn)涂層固化。另外，部分聚硅氧烷面漆也需要吸濕固化。筆者公司在重慶朝天門大橋上首次采用聚硅氧烷面漆，施工初期面漆的附著力不理想，后來采取灑水加濕的措施，涂層的附著力得到明顯改善。

1. 3 露點(diǎn)

露點(diǎn)是指空氣中的水蒸氣開始凝結(jié)成露珠時(shí)的溫度。在環(huán)境溫度一定的情況下，露點(diǎn)溫度越低意味著空氣越干燥，表面結(jié)露的可能性就越小。當(dāng)?shù)撞臏囟冉咏虻陀诼饵c(diǎn)溫度時(shí)，表面有凝露的可能性，此時(shí)需要采取除濕措施或提高底材溫度，否則會(huì)導(dǎo)致鋼板返銹，影響涂層與基體結(jié)合。只有當(dāng)?shù)撞臏囟雀哂诼饵c(diǎn)3 °C時(shí)，才能確保表面干燥，方可進(jìn)行涂裝施工。

1. 4 風(fēng)力

在室內(nèi)涂裝時(shí)，無風(fēng)或風(fēng)量過小會(huì)造成通風(fēng)不良，不利于溶劑揮發(fā)和涂層干燥，還存在安全隱患，需要采用風(fēng)扇、軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備協(xié)助通風(fēng)換氣。

而室外涂裝時(shí)，風(fēng)力過大會(huì)在噴涂時(shí)形成大量漆霧，不但影響涂層的光澤度和均勻度，而且極大地浪費(fèi)了涂料，同時(shí)大風(fēng)也會(huì)揚(yáng)起灰塵，污染涂層。此外，大風(fēng)會(huì)使涂層表面溶劑快速揮發(fā)，導(dǎo)致表里干燥速率不一致，形成橘皮、起皺等缺陷。在鄭焦黃河橋現(xiàn)場(chǎng)涂裝時(shí)，由于局部補(bǔ)涂采用的是輥涂方式，施工人員就沒有采取必要的防風(fēng)措施，結(jié)果涂層表面被風(fēng)迅速吹干，而內(nèi)部的溶劑還沒來得及揮發(fā)，形成嚴(yán)重的起皺現(xiàn)象。

2 不利環(huán)境下涂裝的質(zhì)量控制技術(shù)

涂裝施工在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行的話，比較好控制環(huán)境條件，可以通過配備除濕機(jī)、暖氣、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備來進(jìn)行改善。但是室外施工是不可避免的，此時(shí)涂裝受天氣和外界條件的影響較大，往往無法順利進(jìn)行。由于工期進(jìn)度等原因，徹底停工并不現(xiàn)實(shí)，如果想繼續(xù)施工，就必須采取相應(yīng)的措施來確保涂裝質(zhì)量。

2. 1 冬季涂裝的施工措施

2. 1. 1 原料控制

冬季涂裝施工面臨的主要問題是低溫造成油漆固化反應(yīng)變慢甚至停止，這意味著施工將無法進(jìn)行。此時(shí)可以選用低溫固化的冬用型油漆。

另外，低溫會(huì)導(dǎo)致油漆的黏度增大，影響成膜效果?？刹扇∫韵麓胧﹣硖岣哂推岜旧淼臏囟?，在降低黏度的同時(shí)也可以達(dá)到促進(jìn)固化反應(yīng)的目的。

(1) 不露天存放油漆，庫(kù)房應(yīng)配備防爆空調(diào)、暖氣、排風(fēng)扇等設(shè)備，保證溫度在5 ～ 27 °C。

(2) 如果漆料和基體溫度較低，可采用熱水坐浴的措施來升溫、保溫，現(xiàn)在有些噴涂機(jī)也帶有加熱設(shè)備，使用更方便。

(3) 適當(dāng)延長(zhǎng)熟化時(shí)間，調(diào)配好油漆后等漆料的兩組分先預(yù)反應(yīng)一段時(shí)間再涂裝。

2. 1. 2 環(huán)境控制

盡量在廠房?jī)?nèi)施工。在室外施工時(shí)應(yīng)搭建臨時(shí)施工棚，周圍用彩條布圍擋并采取加熱保溫措施來改善局部環(huán)境條件。同時(shí)加強(qiáng)環(huán)境條件監(jiān)測(cè)，涂裝前應(yīng)充分確認(rèn)溫度、濕度、露點(diǎn)、基材表面情況等是否滿足涂裝要求。即使涂裝完成后也要隨時(shí)關(guān)注天氣變化，涂裝后4 h內(nèi)或涂層未干前應(yīng)避免雨、雪、霜凍和0 °C以下低溫，在有害天氣來臨前做好涂層的保護(hù)措施，并在整個(gè)固化期間保證適宜的環(huán)境條件。

2. 1. 3 其他控制要點(diǎn)

除了針對(duì)原材料和環(huán)境條件的控制措施外，還需要從生產(chǎn)計(jì)劃、涂裝設(shè)備、安全等方面采取必要的預(yù)防和控制手段。

因冬季涂層干燥相對(duì)較慢，這就意味著需要更長(zhǎng)的重涂時(shí)間，故在安排生產(chǎn)計(jì)劃的時(shí)候就應(yīng)該充分考慮這一點(diǎn)，為涂裝作業(yè)預(yù)留充分時(shí)間。另外，冬季室外涂裝時(shí)應(yīng)盡量避開早九點(diǎn)前、下午四點(diǎn)后的低溫時(shí)段，宜選在中午溫度較高的時(shí)候進(jìn)行，并在氣溫開始下降前結(jié)束。

涂裝施工設(shè)備也要提前采取防凍措施，空壓機(jī)要及時(shí)添加防凍液，停工時(shí)及時(shí)排空冷卻系統(tǒng)，以免凍結(jié)損傷設(shè)備。冬季雨、雪、霜凍多，在樓梯、腳手架上作業(yè)時(shí)應(yīng)制定防滑防凍措施，施工人員行走時(shí)要注意安全。

2. 2 夏季涂裝的施工措施

(1) 為避免因溶劑揮發(fā)過快造成干噴，噴涂距離不宜過大，應(yīng)保持最小的噴涂距離，必要時(shí)可適當(dāng)增加稀釋劑配比量。

(2) 在室外涂裝時(shí)應(yīng)搭設(shè)遮蔭棚，避免陽(yáng)光直射。露天作業(yè)時(shí)應(yīng)避開上午11點(diǎn)至下午3點(diǎn)氣溫最高的時(shí)段施工，鋼板溫度不宜高于40 °C。

(3) 高溫下涂料化學(xué)反應(yīng)速度加快，其混合使用期會(huì)明顯縮短。因此施工前需進(jìn)行周密的計(jì)劃，在適用期內(nèi)完成施工，一來避免浪費(fèi)，二來杜絕使用失效的涂料。

(4) 應(yīng)注意油漆、稀釋劑等易燃易爆危險(xiǎn)品在高溫條件下的使用和儲(chǔ)存，保持廠房?jī)?nèi)通風(fēng)良好，必要時(shí)采用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)協(xié)助通風(fēng)，避免引起火災(zāi)、爆炸或其他事故的發(fā)生。

2. 3 雨季涂裝施工措施

(1) 由于雨季時(shí)空氣濕度大，構(gòu)件表面容易附著水汽，因此廠房?jī)?nèi)應(yīng)配備有效的除濕設(shè)備。

(2) 雨天停止室外作業(yè)和臨邊作業(yè)。準(zhǔn)備好防雨物資，一旦出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)陰雨，可進(jìn)行保護(hù)。仔細(xì)檢查電器線路并做好防雨措施。遮蓋封堵鋼結(jié)構(gòu)桿件上與外部連通的孔、洞等以防雨水進(jìn)入。

(3) 隨時(shí)關(guān)注天氣變化，合理規(guī)劃施工時(shí)間，涂裝后4 h內(nèi)或涂層未干燥之前應(yīng)避免淋雨、浸水。

2. 4 其他措施

當(dāng)風(fēng)力大于3級(jí)或風(fēng)速超過2.7 m/s時(shí)應(yīng)避免室外施工，實(shí)在無法避免時(shí)應(yīng)搭彩條布或臨時(shí)施工棚進(jìn)行遮擋，直到涂層干燥為止。

另外，沙塵天氣時(shí)空氣中粉塵較大，禁止進(jìn)行室外施工，涂裝廠房?jī)?nèi)施工時(shí)應(yīng)配備除塵和空氣凈化設(shè)備，以保證涂裝區(qū)域的空氣清潔。

3 結(jié)語(yǔ)

涂裝行業(yè)有句俗語(yǔ)叫做“三分涂料，七分施工”，這句話說明了施工的重要性。涂裝施工主要在于過程控制，而環(huán)境條件恰恰是其中重要的一環(huán)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在影響涂層質(zhì)量的各種因素中，環(huán)境條件所占比例約為7%，遠(yuǎn)在涂料本身和設(shè)備之上。因此，應(yīng)該將大部分關(guān)注力從“選擇高檔涂料、采用先進(jìn)設(shè)備”轉(zhuǎn)移到涂裝環(huán)境的控制上來。否則，即使用再好的涂料、再先進(jìn)的設(shè)備，也得不到應(yīng)有的效果。目前涂料品種繁多，其成分、配方各不相同，溶劑也有很強(qiáng)的專用性，對(duì)環(huán)境條件的要求不盡相同。在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照說明書的要求，采取必要的技術(shù)措施來控制施工環(huán)境，才能確保涂裝的質(zhì)量及涂層的防腐耐久性。

[1] 齊祥安. 涂裝涂層系統(tǒng)制造階段的質(zhì)量控制(II)[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝, 2009, 12 (8): 49-52.

[2] 李敏風(fēng). 重防腐蝕涂料及其涂裝施工(5)[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝, 2007, 10 (4): 57-58.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Influence of environmental conditions on steel bridge painting construction and quality control technologies //

GUO Fang

The influence of environmental conditions such as temperature, relative humidity, dew point and wind-force on steel bridge painting construction was summarized. Some corresponding coating quality control measures for various unfavorable environments were suggested.

steel bridge; painting construction; environmental condition; quality control

TQ639

B

1004 – 227X (2017) 10 – 0520 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.10.004

2016–12–13

2017–02–10

郭芳（1981–），女，陜西寶雞人，工程師，長(zhǎng)期從事鋼橋梁、鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的防腐涂裝技術(shù)工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) 756522972@qq.com。