李敏風(fēng)

（中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會防火防腐分會技術(shù)委員會，上海 200029）

鋼結(jié)構(gòu)橋梁中冷涂鋅的涂裝技術(shù)

李敏風(fēng)

（中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會防火防腐分會技術(shù)委員會，上海 200029）

從膜厚、鋼結(jié)構(gòu)表面的缺陷處理、涂裝工具、涂裝工藝流程等方面介紹了冷涂鋅涂層應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)橋梁上的注意事項，并給出了關(guān)于重防腐配套體系設(shè)計的建議。

鋼結(jié)構(gòu)；冷涂鋅；配套性；重防腐；無氣噴涂

Author’s address: Technical Committee for Anticorrosion and Fire Protection Branch of China Steel Construction Society, Shanghai 200029, China

冷涂鋅是一種特殊的富鋅材料，以前又稱涂膜鍍鋅、鋅基涂鍍等。在HG/T 4845–2015《冷涂鋅涂料》標(biāo)準(zhǔn)中，已擬定的統(tǒng)一名稱為“冷涂鋅”。2001年，比利時的“鋅加”進入中國并成功應(yīng)用在上海磁懸浮列車、重慶車軌、江門新會崖門大橋、杭州灣大橋等工程中后，引起業(yè)內(nèi)轟動。深圳彩虹公司開發(fā)的“強力鋅”也成功應(yīng)用到各類電廠、北京橋梁等大型工程。2004年日本羅巴魯(ROVAL)也在上海建廠，其工程型產(chǎn)品用到了三峽大壩上。值得一提的是，我國開發(fā)新型涂料的水平還是比較高的。16年來，據(jù)不完全統(tǒng)計，已有表1所羅列的廠家投入了冷涂鋅的生產(chǎn)與應(yīng)用。HG/T 4845–2015并沒有規(guī)定冷涂鋅的樹脂類型。根據(jù)筆者從事冷涂鋅推廣、銷售、涂裝施工16年的工作經(jīng)驗，認(rèn)為冷涂鋅單獨作為防腐涂層時，各種樹脂類型的冷涂鋅的性能相差不大，但如果將冷涂鋅作為底漆，復(fù)配重防腐涂料時，以聚苯乙烯樹脂制備的冷涂鋅較好。

表1 我國冷涂鋅的生產(chǎn)廠家與所產(chǎn)涂料所用樹脂Table 1 Producers of cold zinc coating materials in China and their resins used

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的冷涂鋅的3個主要技術(shù)參數(shù)為：(1)干膜中鋅粉含量達(dá)到95%以上；(2)與機械除銹后的鋼板的結(jié)合力大于3.0 MPa；(3)涂層的耐鹽霧試驗時間為2 000 h。由于冷涂鋅涂層的防腐性能優(yōu)異，單組分包裝，使用方便，無混合使用期限制，在合理設(shè)計涂層配套和涂裝工藝的基礎(chǔ)上是替代熱浸鍍鋅和電弧噴鋅的最好材料，可減少三廢，降低能耗，顯著提高環(huán)境保護的綜合效益。

近年來，在冷涂鋅與重防腐涂料配套設(shè)計上，人們走了不少彎路，特別是在橋梁的涂裝設(shè)計上。從2014年起，澳門4條人行天橋、寧波春曉大橋初期等工程均發(fā)生了多起冷涂鋅與配套涂層咬起、脫落的嚴(yán)重事件。為避免類似的情況一再發(fā)生，本文給出了一些建議以供同行參考。

1 正確設(shè)計配套方案與規(guī)定膜厚

1. 1 冷涂鋅作為底漆時的干膜厚度

自“鋅加”進入中國，冷涂鋅一直遵循ISO 12944:1998 Corrosion Protection of Steel Structures by Protective Paint Systems的規(guī)定，在C4腐蝕環(huán)境下作底漆時其干膜厚控制在60 μm以下，一般推薦為40 ～ 60 μm。但有的廠家為了多賣出產(chǎn)品，將干膜厚度設(shè)計為高達(dá)100 μm，總膜厚超過300 μm。這種做法顯然浪費資源，有悖于節(jié)約、環(huán)保的原則。而且要達(dá)到100 μm，至少需要噴2道冷涂鋅。冷涂鋅不是“濕對濕”的涂料，內(nèi)層未干就噴涂下一道極易引起層間裂開，但要確保內(nèi)層干燥就難以適應(yīng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝流水線的生產(chǎn)節(jié)拍。

1. 2 中層漆的類型與膜厚

由于冷涂鋅是單組分涂料，若配套用的環(huán)氧中涂的固含量高達(dá)80%，又含有片狀云母氧化鐵顏料，一道噴漆達(dá)到150 μm干膜厚度會導(dǎo)致冷涂鋅內(nèi)的溶劑無法揮發(fā)。另外，環(huán)氧樹脂的極性強，會將單組分的冷涂鋅“連根拔起”，造成整個涂層脫落。因此建議在冷涂鋅層上配套快干型中層漆，一次噴漆的膜厚不超過60 μm。要增加環(huán)氧中涂的厚度，可采用兩道噴涂。

1. 3 涂層間的配套性

為保證涂層質(zhì)量，底、中、面漆必須是同一廠家的產(chǎn)品。若將冷涂鋅與其他廠生產(chǎn)的重防腐涂料配套，事先需要做大量的配套性測試，否則會像寧波某大橋那樣因配套性不好而導(dǎo)致涂層失效。

下面以蕪湖長江公路二橋鋼箱梁外表面涂裝體系(見表2)為例來進行說明。

表2 蕪湖長江公路二橋鋼箱梁外側(cè)涂裝體系Table 2 Coating system on the outside of box girder of Wuhu Yangtze River No.2 Highway Bridge

此配套方案存在兩個問題：

(1) 所用冷涂鋅與封閉劑均產(chǎn)自無錫鋅盾公司，但丙烯酸聚硅氧烷面漆為阿克蘇·諾貝爾公司產(chǎn)品，雖經(jīng)過測試，但不符合常規(guī)的配套原則。

(2) 冷涂鋅的設(shè)計膜厚為70 μm，試驗樣板的測試結(jié)果卻為90 μm，明顯超厚。

2 冷涂鋅的涂裝工藝流程

按涂層全壽命分析法(LCCA)的理念，涂裝包括涂料、涂裝技術(shù)和涂裝管理三大方面。但從目前的狀況來看，設(shè)計人員、業(yè)主、監(jiān)理、涂裝人員、總包和分包都只重視冷涂鋅及其配套，基本忽略了最重要的涂裝技術(shù)和涂裝管理，造成工程初期工藝流程缺失、涂裝設(shè)備不配套、無氣噴漆噴不出來等嚴(yán)重問題，影響了冷涂鋅的推廣。以新疆頭屯河大橋四萬噸鋼箱梁外側(cè)配套方案來說明涂裝技術(shù)的重要性。

根據(jù)設(shè)計單位規(guī)定的冷涂鋅膜厚和承接工程的寶雞橋梁廠現(xiàn)有的涂裝流水線，涂裝技術(shù)人員設(shè)計了如下的工藝流程：涂裝前構(gòu)件處理→去油→噴砂除銹→預(yù)涂→冷涂鋅1道(在車間里無氣噴漆，65 μm)→環(huán)氧底漆1道(在車間里無氣噴漆，30 μm)→環(huán)氧云鐵中層漆1道(在車間里無氣噴漆，70 μm)→氟碳面漆2道(在橋位處無氣噴漆，65 μm)→校驗→修補→提交。

2. 1 表面處理

應(yīng)將焊縫表面打磨勻順。將銳邊、棱角等部位打磨成圓角(曲率半徑大于2 mm)。用有機溶劑去除表面油污。用符合清潔度和粗糙度要求的噴砂對基材表面進行“噴砂”或“拋丸”除銹。噴砂施工中要適時補充新磨料。

冷涂鋅對表面處理級別要求較高，一般要求必須達(dá)到ISO 8501:2007 Preparation of Steel Substrates Before Application of Paints and Related Products – Visual Assessment of Surface Cleanliness規(guī)定的Sa3.0，平均粗糙度Rz= 50 ～ 80 μm。相比常規(guī)涂料的前處理，每m2增加表面處理費用近10元左右。本例中要求清潔度達(dá)到Sa2.5，Rz= 35 ～ 60 μm。除銹后用干燥的高壓空氣吹凈灰塵等污物。在相對濕度小于85%的條件下，4 h內(nèi)必須噴上冷涂鋅。

2. 2 預(yù)涂裝

鋼桁梁各單元桿件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是正交異形板、弦桿、橫梁、縱梁等桿件的很多部位難以噴到，主要有自由邊、R孔、過焊孔、流水孔、角鋼內(nèi)側(cè)、焊縫處等。為保證涂層厚度和防腐效果，必須在大面積施工前進行預(yù)涂，通常采用刷涂方式。應(yīng)注意刷涂均勻，做到無漏涂，并避免流掛[1]。嚴(yán)禁使用滾涂來進行冷涂鋅的預(yù)涂。

2. 3 噴漆

雖然可采用多種方式涂裝冷涂鋅，如刷涂、浸涂、有氣噴涂等。但用無氣噴涂所得膜層的附著力最好，也是控制膜厚最好的辦法。噴涂時要注意4個方面。

2. 3. 1 必須使用富鋅底漆專用噴漆機[2]

冷涂鋅的鋅粉含量比富鋅底漆更高，沉降速率快，易結(jié)塊，易損壞普通無氣噴漆機的壓送機構(gòu)。而專用噴漆機的高壓泵的加壓活塞與連桿運動速度慢，可減輕對壓送機構(gòu)的磨損。

這些壓送機構(gòu)都采用特殊的耐磨材料，并配合專用噴槍(噴嘴和高壓軟管都有較高的耐磨性)。其壓縮空氣進氣管與涂料輸出管的孔徑較大，涂料的輸送量也多。加壓活塞與高壓柱塞系統(tǒng)被設(shè)計成分式結(jié)構(gòu)以便清洗、保養(yǎng)與更換損件。國內(nèi)外典型的富鋅底漆無氣噴漆機的壓縮比均為32∶1或33∶1，其他壓縮比的無氣噴漆機基本上不能用。

2. 3. 2 噴嘴的選擇與及時調(diào)換[3]

根據(jù)冷涂鋅的規(guī)定膜厚和待涂鋼結(jié)構(gòu)的形狀來選擇合適的孔徑和噴幅，是保證涂層質(zhì)量和控制耗漆量的關(guān)鍵。由于材質(zhì)上的差異，推薦采用Graco、WIWA、Wagner等國外廠家的產(chǎn)品。若采用重慶長江機械廠的產(chǎn)品則一定要選Z型專用噴嘴。以噴涂新疆某大橋設(shè)計干膜厚度為65 μm的冷涂鋅涂層為例，可選用孔徑0.38 mm、流量為900 ～ 1 100 mL/min、噴幅為30 ～ 35 cm的噴嘴。在施工中，需隨時注意孔徑和噴幅的變化。噴涂冷涂鋅對噴嘴的磨損十分嚴(yán)重，會造成噴孔變大，流量增多，噴幅變小(見圖1)，不僅會嚴(yán)重影響涂層質(zhì)量，而且成倍增加耗漆量。

圖1 噴嘴磨損前后直徑與噴幅的變化Figure 1 Variation of diameter and spray coverage of nozzle before and after abrasion

2. 3. 3 控制噴漆壓力

噴漆壓力應(yīng)控制在14.0 MPa以下。如采用重慶長江機械廠的QPT9C無氣噴漆機噴冷涂鋅時，進風(fēng)壓力需控制在0.4 MPa以下。若噴漆壓力大于16.0 MPa，冷涂鋅中的鋅粉會堵塞噴嘴，無法繼續(xù)施工。

2. 3. 4 攪拌

必須添置氣動攪拌器，除了噴涂前充分?jǐn)嚢柰?，還應(yīng)做到邊噴涂邊攪拌。

3 結(jié)語

必須合理設(shè)計冷涂鋅涂層的膜厚與合適的重防腐涂料類型，認(rèn)真制定涂裝工藝，嚴(yán)格進行涂裝管理，特別是在無氣噴漆時要注意設(shè)備、噴嘴、噴漆壓力等工藝環(huán)節(jié)，才能取得最好的防腐效果。另外，寶雞橋梁廠、山海關(guān)橋梁廠等大型橋梁工廠還配置了專職的涂裝技術(shù)人員。他們通過與各方溝通，認(rèn)真進行涂裝設(shè)計和管理(如耗漆量、工藝條件、VOC控制等)，從而真正做到節(jié)能與環(huán)保。

[1] 戴潤達(dá). 冷噴鋅涂料在梅山春曉跨海大橋上的應(yīng)用[J]. 涂料技術(shù)與文摘, 2016, 37 (8): 15-27.

[2] 李敏風(fēng). 鋼結(jié)構(gòu)冷涂鋅配套方案[J]. 電鍍與涂飾, 2009, 28 (1): 64-66.

[3] 李敏風(fēng). 冷涂鋅的性能與應(yīng)用[J]. 電鍍與涂飾, 2014, 33 (18): 788-790.

[ 編輯：杜娟娟 ]

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Spraying technology for cold zinc coating applied to steel structure bridge

LI Min-feng

Some items that need attention for application of cold zinc coating in steel structure bridge were introduced from aspects of film thickness, treatment of steel structure’s surface defects, spraying tool and process flow. Some advices were given for the design of heavy-duty anticorrosive coating system.

steel structure; cold zinc coating; compatibility; heavy-duty anticorrosion; airless spraying

10.19289/j.1004-227x.2017.14.010

TQ639

：B

：1004 – 227X (2017) 14 – 0773 – 04

2017–02–17

2017–04–17

李敏風(fēng)（1944–），女，浙江寧波人，高級工程師，從事涂裝工作30多年，發(fā)表論文、專著數(shù)十篇，主要從事工業(yè)重防腐涂裝工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) li-minfeng@163.com。