防腐涂装技术在钢结构建筑中的应用分析

冯骏骥

（广西建工集团基础建设有限公司广西南宁530001）

防腐涂装技术在钢结构建筑中的应用分析

冯骏骥

（广西建工集团基础建设有限公司广西南宁530001）

伴随着中国经济的不断向前发展，我国的建筑行业也同样得到飞速的发展，尤其是钢结构因为其自身的各种特性，自身重量较轻、拥有很好的抗震性能、在节能方面比较突出以及很容易达到较高的工业化程等优点，广泛的应用到建筑行业中的方方面面，逐渐成为了建筑行业主要发展的趋势。但是，在实际工程运用中，钢结构也出现了一些明显的缺点，在钢结构建筑工程中，钢结构部分往往会存在着腐蚀现象，腐蚀面积比较大，腐蚀速度也很快等严重的问题，使得建筑结构的使用安全大大降低，服役寿命也明显下降，还危及到周边的人民的生命财产安全，埋下了极大的安全隐患问题。所以，通过有效的方法来减缓或者抑制钢结构腐蚀的问题成为了近几年探究的焦点。本文主要是通过论述钢结构的不同的腐蚀类型以及腐蚀机理，并将钢结构防腐涂装技术在钢结构建筑工程中的应用进行分析，目的是能够为改善钢结构建筑工程中钢结构部分的腐蚀现象提供一些可行的建议，进自己的贡献绵薄之力。

钢结构；防腐技术；建筑工程

1 钢结构的腐蚀类型与机理

1.1 大气腐蚀

首先面临的腐蚀就是大气腐蚀，建筑部分的钢结构主要是与空气中的氧气、携带的水分等物质发生电化学等一系列化学反应，进而会在钢结构表面逐渐累积形成了一层电解液，空气中含有的氧气会溶于此类电解液中，简单的形成了一个腐蚀原电池，根据相关的化学机理反应，发生钢结构的腐蚀现象（见图1）。

图1 钢结构建筑在大气中的腐蚀

1.2 局部腐蚀

局部腐蚀又可认为是不均匀腐蚀（见图2），在钢结构腐蚀现象中极为常见，主要包含两种腐蚀：缝隙腐蚀和电偶腐蚀。缝隙腐蚀主要发生的位置在钢构件和非金属间、钢结构与钢结构间的表面缝隙处，一旦构件之间出现裂缝，当缝隙宽度逐渐增加至0.025～0.1mm时，一些有害液体会停留在缝隙间，很容易在钢结构局部发生缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生的位置是在不同类型的金属组合的连接处，由于不同金属的金属活性不同，金属间会形成了腐蚀原电池，其中，电位较负的金属腐蚀的速度会很快。

1.3 应力腐蚀

应力腐蚀主要是指钢结构在受到不同因素影响下发生腐蚀，主要影响因素是构件材料、力学以及电化学这三方面因素。钢结构在建筑工程中主要承受弯、压、拉等应力，结合实际工程以及大量实验数据分析，钢结构处于不受力的状态下很少发生腐蚀，当处于应力状态时，钢结构的腐蚀速率会呈直线状态增加，达到钢结构的受力上限时，会发生脆裂现象，这种断裂毫无征兆，所导致的后果不可想象。常见的有建筑倒塌、桥梁坍塌以及管道泄漏等等，一旦发生就会给人民给国家造成严重的经济损失，危机人民的生命安全。

图2 钢结构部分局部腐蚀

2 建筑钢结构腐蚀的危害

通过了解钢结构的腐蚀类型以及腐蚀机理，发现钢结构腐蚀大都属于不均匀的破坏，当钢结构表面出现较小范围的腐蚀坑，腐蚀坑的腐蚀面积会迅速增加，导致钢结构处于应力集中状态，然而，应力集中也会提高腐蚀反应速率，最终导致钢结构腐蚀形成一个恶性循环，降低钢结构的抗冷脆性能，导致钢结构脆性断裂、桥梁坍塌、筑物倒塌等严重事故的发生，给国家给人民带来不可估量的破害。

3 钢结构防腐涂装技术在建筑工程中的应用

3.1 钢结构防腐涂装技术的基本要求

在进行防腐涂装技术之前，要做一些准备工作。①要对需要防腐涂装的钢结构表面进行处理，致使钢结构表面处理质量达到相关的规范标准，该步骤看似简单，却是钢结构防腐的关键步骤。对于钢结构表面的锈层还有衍生的一些列污物，一定要清理干净，这些物质作为电化学腐蚀的阴极，会大大加快钢结构的腐蚀，清理不干净会大大降低涂覆效果。②要结合现场实际情况选择合适的材料。当前钢结构防腐涂装技术的重要方式是在钢结构表面涂刷专用的钢结构防腐漆。防腐漆主要由面漆、中层漆以及底漆三种构成。③要将涂层厚度控制在合理规范范围内，还要确保涂层均匀，避免出现漏涂现象。

3.2 常用的建筑钢结构防腐方法

3.2.1 使用耐候钢

耐候钢的耐腐蚀性能往往会高于一般钢结构的钢材，其主要金属成分为铜、铬、磷、钛、镍等，在耐候钢与金属接触的表面位置会形成一道提升钢材抗腐蚀性能的保护层。除了此种防腐蚀性能外，在低温环境中，耐候钢的冲击韧性也比一般钢结构要好的多。

3.2.2 热浸锌处理

热浸锌处理主要处理方式是将600℃左右处于高温融化状态的锌液，浸入已经除锈后的钢构件表面，在钢构件的表面形成一道防护锌层，从而达到很好的防腐蚀。此种处理方法有很多优点，不仅生产工业化程度高，生成质量较为稳定，后期耐腐蚀效果非常好，所以，类似于通讯塔、输电塔等大型处于大气腐蚀中，情况较严重，有很难达到维修的户外钢结构中极为常用。

3.2.3 热喷铝（锌）复合涂层

热喷铝复合涂层（锌）这是一种热浸锌防腐效果是长期的防腐方法（见图3）。具体做法是先做喷砂除锈钢构件表面，使其表面金属光泽和毛。再用氧乙炔火焰或电弧喷涂设备将继续发送铝加热（锌）、雾化和喷涂熔融粒子沉积到衬底表面，涂料层厚度约为80～100μm。最后与环氧树脂或氧气填充毛细孔，丁基橡胶漆涂层形成复合涂层。热喷铝（锌）涂层防腐阴极保护的机制，在腐蚀性环境中，即使防腐涂层和地方破损，还有牺牲自己来保护钢基体的影响。这一过程的规模适应性强的优势，组件的形状大小几乎是无限的。另一个优势是，热效应是本地的过程中，受到约束，不会产生热变形。因此。热喷铝（锌）复合涂层防腐效果和热浸锌防腐效果。重要的是要注意，这种方法只能在钢组件的外墙，不是钢构件的内壁，所以应充分两端的管状组件气密性封闭处理，避免内壁腐蚀发生在管状组件。这种大小的钢构件防腐技术没有太多要求，适用范围广泛，如葛洲坝船闸的建设方法的使用。

我国在1960年代由火焰喷涂防腐，十多年后，检查结果是好的。但火焰喷涂生产效率低，喷砂喷铝（锌）劳动强度大，工期的钢结构加工，可能出现防腐施工效率和工期。喷涂附着力和涂层有效约束力的矛盾，因此在很长一段时间使用更少的在国内和国外。与火焰喷涂、电弧喷涂和电弧气体燃烧，大大提高工作效率和工作安全、和电弧温度远高于火焰，比火焰喷涂涂层结合强度，涂层质量完全可以满足需求的长期防腐，所以被广泛使用。电弧喷涂防腐层复合防腐寿命30～50年，热浸锌腐蚀的3～5倍，普通油漆防腐的10～15倍，重防腐涂料的4～5倍。电弧喷涂长效防腐在1990年代，在我国广泛应用，取得了很好的保护作用。电弧喷涂长效防腐，在中国在未来几十年里将会为国家节省大量钢结构防腐维护成本，减少环境污染的涂料防腐保养，延长钢结构的使用寿命，将会产生巨大的经济效益和社会效益。

图3 热喷铝（锌）复合涂层现场施工图

3.3 涂层法

目前为止，实际工程中经常运用于钢构件的防腐涂层主要有以下几种方式，包括油漆涂层、金属保护层（镀锌等）、复合保护层等等，可根据实际工程中遇到的不同腐蚀情况，选择有效的防腐涂层。最近几年，将防腐材料涂覆在钢结构表面是最经常用到的防腐方式。①要将钢结构表面的毛刺、铁锈、一些列衍生附作物等有害杂质进行仔细清除。②按照相关的施工工艺，将涂料涂覆在钢结构表面，进而形成一道涂层防护薄膜，最终达到保护钢结构的效果。防腐涂料大都是由面漆、底漆组成，涂层涂装施工方式主要分为以下三种形式：先涂覆底漆，在涂覆面漆；先涂覆底漆，待一定时间后涂覆中漆，最后涂覆面漆；将底漆与面漆用同一种漆进行涂覆。面漆起到的主要作用达到一定防腐蚀效果，中漆最为主要的作用将面漆与底漆有效粘结，底漆主要是附着基层用于防锈，在实际防腐涂装操作中，将三者进行科学有效的配套使用，才能达到最好的防腐蚀效果，使钢结构建筑工程能达到长期防腐。

4 结束语

钢结构以其优良的物理力学性能以及施工简单等独特性能，在国内建筑工程中已经得到认可，得到了越来越广泛的应用，但钢结构腐蚀不仅会造成金属资源的巨大浪费，还会影响正常的生产作业。因此，将腐蚀建筑行业和相关行业有效结合，在进一步研究结构大气腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀类型和机理的基础上积极开发新防腐措施，将在未来钢结构防腐工程发挥更重要的作用。

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2016-2-20