钢结构住宅体系防腐技术的研究

汤 晨 明

(晋城宏圣建筑工程有限公司，山西 晋城 048006)



钢结构住宅体系防腐技术的研究

汤 晨 明

(晋城宏圣建筑工程有限公司，山西 晋城 048006)

介绍了涂料系统的耐久性年限，结合腐蚀环境的类型，分析了钢构件腐蚀与防腐涂料体系防腐的机理，并阐述了锌加涂膜镀锌与环氧富锌底漆两种防腐体系的组成与特性，以寻求出适合钢结构住宅体系的防腐方案。

钢结构，防腐体系，锌加涂膜镀锌，环氧富锌底漆

1 涂料系统的耐久性

对钢结构住宅来说，耐久性是至关重要的，保证钢结构的耐久性主要通过钢结构的涂料系统来实现，因此涂料系统的耐久性就关系到钢结构住宅的正常安全使用。

涂料系统的耐久性的定义应为施工结束后到第一次维护要求的时间。耐久性通常被理解为一个法定期限，即保证使用年限，而实际上耐久性的正确理解应该是一个技术术语，不构成质量保证。对于耐久性，国际标准ISO 12944(钢结构防护涂料体系的防腐蚀保护标准)将其划分为3个时间间隔，即短期、中期和长期，详见表1。

表1 涂料系统的耐久年限

2 腐蚀环境分类

根据国际标准ISO 12944(钢结构防护涂料体系的防腐蚀保护标准)将腐蚀环境分为五类，C1很低；C2低；C3中；C4高；C5-1很高(工业)、C5-M很高(海洋)。分类的主要依据为，经过第1年暴露后金属单位面积上质量和厚度的损失程度。

钢结构住宅体系，所有钢构件均由外墙保温板包裹，梁构件由吊顶包裹，整个结构钢构件无外露，且在室内环境下，腐蚀程度较低，根据 ISO 12944 标准，钢结构的腐蚀环境为 C1 级(室内较低腐蚀环境)，外界条件对结构的侵蚀作用分类为弱腐蚀性。

3 钢构件腐蚀机理

钢结构的腐蚀是一个电化学过程。电化学腐蚀的形成是需要在一定的条件下才能发生，需要的条件主要有以下几个方面：

1)钢结构表面接触氧气或空气。

2)钢结构表面接触水分，如湿气、酸雨、盐雾、水等。

3)在钢结构表面不同区域之间存在一定的电位差。

由上可知，对于钢结构的防腐蚀，必须杜绝电化学腐蚀过程所依赖的必要条件，以使腐蚀速度停止或减慢，达到降低材料的腐蚀程度的目的。

4 防腐涂料体系的防腐机理

涂层防护一般是指在钢材表面喷(涂)防腐蚀涂料或油漆，来达到防止钢材锈蚀的目的。而涂层体系由底漆、中层漆和面漆组成，三者构成一个整体来发挥涂层体系的总体效果。底漆对钢材有较高的附着力和粘结力，并能够起到延缓锈蚀的作用；中层漆属于过渡层，并能够达到抗渗的作用；面漆是主要的防腐层，能起到抵抗腐蚀介质的作用。

富锌涂料是一种环氧富锌重防腐粉末涂料，涂膜仅厚100 μm，其防腐机理是利用金属锌保护钢铁的阴极，阻止电化学反应的发生，防腐作用主要包括：屏蔽作用、电化学防护和钝化作用等。由于金属锌的电化学活性比铁活泼，因此当涂层与水分接触后，在阳极区的锌首先会被腐蚀，发生氧化反应，而在阴极区的钢板会受到保护，不会被氧化。同时，锌氧化形成的氧化物还可以对涂层起到一定的屏蔽作用。

热喷涂锌、铝及其合金涂层有优良的耐腐蚀性能，其防腐机理是：一方面，可以和普通涂层一样起到屏蔽作用，将钢铁与氧气、水、酸性、盐分等腐蚀介质隔离开来，从而保护钢铁不被腐蚀。另一方面，由于锌和铝的电化学性能均为钢铁比较活泼，电极电位比较低，在电化学腐蚀反应中，钢铁表面则为正极，锌或铝表面是负极，锌、铝首先会失去电子，变成离子进入电解质溶液中而被腐蚀，从而使钢铁表面受到保护。由于热喷涂锌、铝到钢铁表面时，熔滴温度很高，具有较大的热能，与钢铁的结合强度会比有机涂料更加牢固，而且耐磨性能会很好，同时也不会发生老化，因而其保护周期更长，耐久性会更好。铝是一种活性很强的金属，非常容易发生氧化反应，在涂层表面生成一层硬度很高、致密的氧化物保护层，可以阻止铝涂层进一步发生氧化反应。同时，在热喷涂的过程中，铝会变成一种具有很强负电性的活化状态，从而保护钢铁不被腐蚀。

5 锌加涂膜镀锌防腐体系

1)体系组成见表2。

表2 锌加涂膜镀锌防腐体系组成表

此防腐涂料体系的防腐年限为50年。

2)锌加涂膜镀锌介绍。

a.产品组成：

锌加由纯度高于 99.995%以原子化法提炼，粒径仅 3 μm～5 μm 椭球形的金属锌粉，挥发性溶剂和有机树脂等组成的单组分镀锌系统。锌加涂层干膜中含锌量达到96%(±1%)。

b.产品特性：

具有双重的阴极保护性能和良好的屏蔽保护作用，盐雾试验达9 500 h，防腐蚀性能优于热镀锌和富锌漆，是取代热浸锌、热喷锌(铝)的最好材料。可独自作为重防腐蚀涂层使用，也可以与其他配套涂料混合使用，可以将其综合防腐年限提高至1.8倍～2.5倍，能够达到30年～50年或更长时间。干膜锌含量极高(干膜中含锌量达到 96%(±1%))，产品中不含甲苯、甲乙酮、二甲甲苯等任何有机溶剂，且不含镉、铅等重金属，锌加干膜涂层可与饮用水直接接触。

6 环氧富锌防腐体系

1)体系组成见表3。

表3 环氧富锌底漆防腐体系组成表

此防腐涂料体系的防腐年限为15年。

2)环氧富锌底漆介绍。

a.组成：该产品是由环氧树脂，聚酰胺，锌粉等为一组分，固化剂构成二组分，将两组分分别包装供应。

b.特性：漆膜中锌含量高，具有优异的防锈性能；漆膜坚韧，并具有优良的耐水性、防锈性能；具有导电性和阴极保护作用，可作为车间预涂底漆使用，对钢材焊接性能无影响;该产品属于物理干燥型，干燥快，施工方便。

c.施工参考：首先要进行除锈，可以采用喷砂除锈或者喷丸除锈，钢材表面应没有砂粒、油污、灰尘等杂质。该漆可采用无气喷涂，也可以采用传统的喷涂、刷涂或者滚涂。若是粘度过大可用环氧稀释剂或者是专用的稀释剂稀释至施工粘度，施工时应不断地搅拌，而且不可乱用稀释剂。双组分的使用比例为：主剂∶固化剂=26∶3(重量)，配制好的漆应尽快用完，以避免浪费。

7 结论和建议

1)住宅体系设计使用年限一般为50年，锌加涂膜镀锌防腐体系能够满足设计使用年限要求，环氧富锌防腐体系防腐年限为15年，采用该防腐体系的钢结构住宅中间需要进行二次防腐处理。

2)锌加涂膜镀锌防腐体系相较于环氧富锌防腐体系施工时涂刷次数少，便于施工。

3)锌加涂膜镀锌防腐体系更加环保安全。

4)建议钢结构住宅体系采用锌加涂膜镀锌防腐体系。

[1] 刘 新，时 虎.钢结构防腐蚀和防火涂装[M].北京:化学工业出版社，2005.

[2] JGJ/T 251—2011，建筑钢结构防腐蚀技术规程[S].

[3] ISO 12944，国际标准[S].

Research on anti corrosion technology of steel structure residence system

Tang Chenming

(JinchengHongshengBuildingEngineeringCo.,Ltd,Jincheng048006,China)

The paper introduces the durable life cycle of coating system, analyzes anti-corrosion mechanism of steel structure corrosion and anti-corrosion coating system by combining with corrosion environment types, describes composition and properties of two kinds of anti-corrosion systems including zinc-coated galvanized and zinc-rich epoxy primer, with a view to seek for suitable anti-corrosion scheme of steel structure residence system.

steel structure, anti-corrosion system, zinc-coated galvanized, zinc-rich epoxy primer

1009-6825(2017)07-0038-02

2016-12-22

汤晨明(1980- )，男，硕士，工程师

TU391

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