建筑钢结构防腐工程及维护

李红山　苏智良

【摘要】油漆防腐具有外表美观、涂装工艺简单等特点，多年来一直被广泛采用。涂（喷）油漆防腐首先要彻底除锈（人工除锈或喷砂除锈），然后涂（喷）油漆。涂层的选择要考虑周围的环境，不同涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆与面漆之分，底漆一般采用环氧铁红底漆、环氧煤沥青底漆或氟碳底漆等，面漆采用环氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯或氟碳涂料等。

【关键词】建筑 钢结构 防腐工程 维护

引言

钢结构有质量轻而强度高，塑性和韧性好，施工周期短等特点，因此在高层建筑、大型工厂、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅等建筑中得到了广泛的应用和发展。

然而，随着钢结构建筑的日益增多，钢结构的保养与维护工作显得尤为重要，其内容主要包括建筑钢结构的防腐与防火两方面。

据不完全统计，国内每年因腐蚀而造成的经济损失在400亿人民币以上，每年9000万吨钢产品中，约30%被各种形式的腐蚀消耗掉，可见钢结构的防腐工作时多么重要。钢材受大气中水、氧气和其他污染物的作用而被腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面形成水膜，是造成腐蚀的决定因素。当大气相对湿度小于60%时，腐蚀相当轻微；而大于60%～70%时，钢材的腐蚀速度会突然升高。

钢材在高温下，其强度会逐渐降低，通常在450℃～650℃时失去承载能力。此时的钢结构柱、梁弯曲会因过大的变形而失效。若无外来干涉，大约燃烧7min就可以达到500℃。不加保护的钢结构耐火极限为15min左右。为此，建筑钢结构的防腐与防火是钢结构设计中不容忽视的两個环节，现就这两方面分别论述。

一、建筑钢结构的各种防腐方法及特点

1.采用具有抗腐蚀能力的耐候管

耐候管是在低碳或低合金钢中添加铜、铬、镍等元素制成的一种耐大气腐蚀的刚材。在大气作用下，表面自动形成一种致密的防腐薄膜，起到抗蚀作用。其抗腐蚀能力高出一般钢材2～4倍。这种钢材不涂装就可以使用，很适合于露天钢结构，是极好的结构用材。在日本，耐候钢自20世纪60年代后期首次在桥梁上应用之后，迄今应用越来越多。在所有的钢桥中，其应用率占到5%～7%。在美国，则有大约45%的桥梁应用了耐候钢。在国内，因其价格昂贵，目前应用不多，今后的任务是不断降低耐候钢的成本，研究有抗腐能力的焊缝金属和焊接工艺，使耐候钢逐步推广到钢结构中。

2.热浸锌防腐

热浸锌防腐是将除锈后的刚才进入600℃高温熔化的锌液中，使钢材表面附着锌层。实践表明，为起到防腐蚀的作用，对于厚度5mm以下的薄板，锌厚度应≮65 ；对于厚板，锌层厚度应≮86 。在一般的大气环境下，可以提供10年左右的有效保护，而且质量稳定，因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中，如输电塔、通讯塔等。热浸锌发明于18世纪中叶，至今仍是钢材防腐方法中最普遍、最有效的工艺措施。但是，热浸锌防腐工艺由于受渡槽容积所限，不能对较大尺寸的结构进行防腐施工；不能在现场进行热浸锌防腐，只能在固定的工厂施工，势必造成大量的往返运输费用；热浸锌镀层碰伤后，其自身无法恢复，因此，热浸锌方法最适宜于小型钢构件、轻型钢构件的防腐。

3.热喷铝（锌）复合涂层防腐

这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐方法。具体做法是：先对钢构件表面做喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰或电弧喷涂设备将不断送出的铝（锌）进行加热，将熔融的粒子雾化、喷射并沉积到基材表面，喷涂层厚度约80～100 。最后用环氧树脂或氧丁橡胶漆等涂料填充毛细孔，已形成复合涂层。热喷铝（锌）涂层防腐机理为阴极保护，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，仍具有牺牲自身而保护钢铁基体的效果。欧美发达国家于20世纪50～70年代开始采用这种方法，几十年的实践证明，热喷铝（锌）复合涂层是钢结构长效防腐的最好方法，这一结论已经得到了工程界的认可。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制。而且这种工艺的热影响是局部的，受约束的，因而不会产生热变形。我国于20世纪60年代曾采用火焰喷涂防腐，10多年后检查效果良好。但火焰喷涂的生产效率较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，严重制约着钢结构的加工工期，可能会出现防腐施工效率与工期的矛盾。

4.涂（喷）油漆防腐

油漆防腐具有外表美观、涂装工艺简单等特点，多年来一直被广泛采用。涂（喷）油漆防腐首先要彻底除锈（人工除锈或喷砂除锈），然后涂（喷）油漆。涂层的选择要考虑周围的环境，不同涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆与面漆之分，底漆一般采用环氧铁红底漆、环氧煤沥青底漆或氟碳底漆等，面漆采用环氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯或氟碳涂料等。但由于尤其涂层的老化、粉化会使这种保护作用减弱或失去作用。同时尤其涂层本身有无数的微针孔，长期处在盐雾、潮湿环境下，cl-离子、水分子等会通过针孔腐蚀基体金属，导致油漆层剥落。因此，涂（喷）油漆防腐必须定期维护。氟碳涂料含氟树脂三氟氯乙烯，由于氟树脂分子中有化学结合力特别强的CF键存在，在受热、光（包括紫外线）、各种化学介质溶剂作用下，CF键难以断裂，使得氟树脂具有超强的耐候性、耐磨性及耐腐蚀性等。经试验验证，氟碳涂料的预期防腐寿命可达50年，使用于室外或潮湿环境的钢结构，是目前较为理想、有发展前途的一种长效防腐方法。

5.重防腐油漆防腐

重防腐油漆防腐涂装工艺由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系，油漆品种为环氧（无机）富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和环氧聚氨酯或氯化橡胶面漆等组成。其作用机理为：第一道车间底漆对刚才有钝化缓蚀作用，增加油漆层附着力，其防腐作用很微弱；防腐底漆中添加锌粉，对钢材提供阴极保护作用；中间漆增强底漆、面漆之间结合力，增加涂层厚度，增补底材表面的微小缺陷，提高底漆、面漆的耐腐蚀性和耐候性等，同时也提高了面漆的外观装饰性。起阴极保护作用的锌粉是靠油漆中有机物的结合才能与钢材结合，随着有机物的裂解、老化，锌粉无法与钢材相结合，这样阴极保护作用自然消失。此外，在阴极保护效果方面，由于电弧喷涂涂层（阳极）与钢铁基体（阴极）的面积比﹥1，而富锌涂料（阳极）与钢铁基体（阴极）的面积比﹤1，因此，富锌底漆的阴极保护效果和结合远低于电弧喷漆防腐涂层。

二、建筑钢结构的防火

1.水冷却法

水冷却法是一种主动保护方法，即在火焰、烟气作用与钢结构之前，系统主动去降低火焰、烟气的温度，从而保护钢结构不受损害。其特点是造价相对较低，施工简单，但防腐效果不好，一旦水喷淋强度不足或火焰温度上升过快，钢结构将失去系统保护；而且该系统受结构几何形状的限制，对于结构复杂的钢结构起不到保护作用；另外，该系统受环境因素影响大，对于室外或室内温度过高、过低的建筑无法使用。

2.包封法

包封法是目前广泛使用的一种钢结构防火方法，该方法施工简便，造价低，防护效果好，在实际工程中应用非常广泛，特别是在对钢柱、钢梁、楼板保护中，多数采用此方法。但此方法增加了结构的重量，占用空间，影响美观，因此对于一些特殊部位，如屋盖。中庭、大跨度空间、有装饰需要的场所无法使用此方法。

3.单面屏蔽法

单面屏蔽法主要是在钢构件的迎火面设置阻火屏障，将构件与火焰隔开。如在钢外住内侧，梁底下吊顶设置防火板。但对施工工艺要求较高，接缝、孔洞处要封闭严密，而且大空间、大跨度的钢结构无法使用，应用范围狭窄。

4.涂抹防火涂料

涂抹防火涂料是将防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面，起防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温為降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致结构物倒塌。这种防火方法现场施工方便，可选择性大，而且不受构件形状限制，经济性和使用性比较好。但是存在粘结和防火性的耐久问题，喷涂温度、湿度环境问题，基材处理问题。防火涂料主要有氨基、丙稀酸类的厚型、薄型、超薄型等。

5.防火外包层法

外包层保护方法即用轻质板材、龙骨外包在钢构件表面的保护方法。采用耐火轻质板材作为主要材料的有：FC板、TK板等水泥纤维增强板，石膏板，硅酸钙板。该方法具有表面平整、装饰性好，且能根据防火时限要求适当调整厚度的有点，但是也存在施工难度度、造价高的缺点，用在住宅、写字楼比较适合。

三 结束语

随着建筑钢结构用钢的国产化，我国钢结构的发展迎来新的机遇，同时各种技术上的难题也将会相机出现。笔者对钢结构的有点做了介绍，提出了钢结构防腐与防火问题，列出了相应的解决方法，并对这些方法做了详细的介绍。进一步完善了钢结构理论，确保钢结构的经济、安全、可靠。

参考文献：

[1]王海荣. 建筑钢结构防腐技术综述[J].四川工业学院学报.2004（23）

[2]李佳宁.对目前的钢结构建筑防腐保护工程浅析[J].中国建筑金属结构.2013（12）

[3]孙中华.分析钢结构建筑防腐保护工程的质量控制[J].房地产导刊.2013（24）

作者简介：李红山 （1989-） 男河南省浚县人.2011年邢台职业技术学院钢结构建造技术专业毕业，助理工程师，现在河南天丰钢结构有限公司从事钢结构技术工作。