环境条件对钢桥梁涂装施工的影响及质量控制技术

郭芳

（中铁宝桥集团有限公司桥梁结构研究所，陕西 宝鸡 721006）

【涂装】

环境条件对钢桥梁涂装施工的影响及质量控制技术

郭芳

（中铁宝桥集团有限公司桥梁结构研究所，陕西 宝鸡 721006）

阐述了环境条件(如温度、相对湿度、露点、风力)对钢桥梁涂装施工的影响，针对各种不利环境提出了相应的质量控制措施。

钢铁桥梁；涂装施工；环境条件；质量控制

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

钢桥梁产品无法在厂房内完成全部的涂装，不可避免地涉及到室外甚至露天作业。由于环境条件不易控制，施工进度和涂装质量往往受到天气的严重影响，冬季涂装施工更是一个难题。笔者从事桥梁钢结构涂装技术工作多年，也遇到过很多因涂装环境不适宜而导致涂层出现严重质量问题的案例。尤其是当环境条件不满足涂装要求时，如何在保证施工进度的同时确保涂装质量，确实是一个矛盾而又不得不面对的问题。本文旨在阐述环境条件对钢桥梁涂装施工的重要性，并根据经验总结了一些不利环境下涂装施工的质量控制措施，供同行以及读者参考。

1 环境条件对涂装施工的影响

涂装环境因素是指除涂装设备内部以外的空间环境，主要包括温度、湿度、露点、风力、照度、洁净度等，它们对涂装的影响见表1。

1. 1 温度

温度对涂装施工的影响最显著，因为它直接关系到涂层固化反应的进行。一般来说，醇酸漆、聚氨酯漆和氟碳漆不宜在低于5 °C时施工，环氧类漆不宜在10 °C以下施工，否则固化反应会变慢甚至停止。冬季涂装施工之所以成为难题，就是因为受到固化温度的限制。

在山东沂河桥拱肋进行冬季涂装时，某外协单位由于施工条件所限只能在室外施工，其中有一批杆件就被检出附着力不合格。由于该批杆件涂装后遭遇了降温，而工作人员未能及时采取有效的保暖措施，漆膜受冻后变硬，造成“假干”现象，施工人员以为涂层已经干燥，便进行了后续涂装。其实涂层并未固化，溶剂也没有挥发完全，部分溶剂被截留在漆膜中，待气温回暖解冻后，涂层中的溶剂逐渐挥发引起回黏和软化，且涂层中间呈密集的气孔状态，严重影响了涂层的附着力和防腐性能。最后这批杆件全部返工，在后续施工中换用了冬用型涂料，并采取用彩条布搭设临时施工棚并在棚内安放数台碘钨灯加热的措施后才保证了涂装质量。

环境温度过高，溶剂挥发过快，容易引起干喷、气泡、起皱等弊病。比如醇溶性无机富锌涂料，本身溶剂挥发速度就很快(一般常温下5 ～ 10 min即可表干)，如果施工时温度过高或喷涂距离过大，就会造成干喷。这种问题在笔者公司进行长沙磁浮试验线的涂装施工中出现过，当时栓接面的无机富锌防锈防滑涂料出现干喷，大量锌粉呈干粉状粘附在表层，用手指触摸后有严重的掉粉现象。

表1 环境因素对涂装施工的影响[1]Table 1 Influence of environmental factors on painting construction[1]

温度对涂装的影响还体现在黏度、混合适用期等方面。涂料温度过低会导致黏度增大，以至于难以施工。如果为了降低黏度而加入额外的稀释剂，不仅会影响涂层的厚度，而且会降低涂料的表面张力，容易产生流挂、露底等弊病，过度稀释还会影响涂料的成膜性能。温度过高则会大大缩短涂料的混合使用时间，使调配好的涂料来不及用完就发生胶化而提前失效。

1. 2 相对湿度

基材表面需保持干燥、无凝露，才能确保涂层的附着力和涂装质量。当相对湿度在85%以下时，钢材表面一般不会有水汽凝结；但当相对湿度超过85%时，一旦气温稍有下降，或被涂表面的温度因某种原因而比气温略低，表面就可能发生水汽凝结[2]，造成钢板返锈，涂层出现针孔、起泡等缺陷，并严重影响涂层的附着力。

在涂层干燥和固化过程中，相对湿度的控制也非常重要。湿度过大不利于溶剂挥发，影响涂层的干燥性能。在未干燥的涂层表面发生结露，会造成涂层失光、发白、起皱。尤其是胺固化的环氧涂料，胺在潮湿环境下会与水汽发生化学反应，生成妨碍附着的“胺红印”。在济南黄河桥钢箱梁涂装施工时，由于涂装场地临近黄河，湿度较大，夜晚降温后水汽会在箱梁顶板上面凝结成露珠，漆膜中的环氧固化剂与水发生反应所形成的印迹必须采用水洗或打磨的方式除去，否则会影响后续涂层的附着力。如果涂层在干燥前淋雨甚至浸水，就会发生涂层起皮、脱落的严重问题。

但对于某些吸湿固化的涂料来说，因为固化过程中需要吸收空气中的水分来进行反应，所以相对湿度过低反而不利于固化反应进行。例如常用的无机富锌底漆，固化期间环境相对湿度最好保持在65%以上。此类涂料在干燥天气施工时，需要在涂层上喷洒少许淡水水雾或在地面洒水来增加环境湿度，以促进涂层固化。另外，部分聚硅氧烷面漆也需要吸湿固化。笔者公司在重庆朝天门大桥上首次采用聚硅氧烷面漆，施工初期面漆的附着力不理想，后来采取洒水加湿的措施，涂层的附着力得到明显改善。

1. 3 露点

露点是指空气中的水蒸气开始凝结成露珠时的温度。在环境温度一定的情况下，露点温度越低意味着空气越干燥，表面结露的可能性就越小。当底材温度接近或低于露点温度时，表面有凝露的可能性，此时需要采取除湿措施或提高底材温度，否则会导致钢板返锈，影响涂层与基体结合。只有当底材温度高于露点3 °C时，才能确保表面干燥，方可进行涂装施工。

1. 4 风力

在室内涂装时，无风或风量过小会造成通风不良，不利于溶剂挥发和涂层干燥，还存在安全隐患，需要采用风扇、轴流风机等设备协助通风换气。

而室外涂装时，风力过大会在喷涂时形成大量漆雾，不但影响涂层的光泽度和均匀度，而且极大地浪费了涂料，同时大风也会扬起灰尘，污染涂层。此外，大风会使涂层表面溶剂快速挥发，导致表里干燥速率不一致，形成橘皮、起皱等缺陷。在郑焦黄河桥现场涂装时，由于局部补涂采用的是辊涂方式，施工人员就没有采取必要的防风措施，结果涂层表面被风迅速吹干，而内部的溶剂还没来得及挥发，形成严重的起皱现象。

2 不利环境下涂装的质量控制技术

涂装施工在厂房内进行的话，比较好控制环境条件，可以通过配备除湿机、暖气、鼓风机等设备来进行改善。但是室外施工是不可避免的，此时涂装受天气和外界条件的影响较大，往往无法顺利进行。由于工期进度等原因，彻底停工并不现实，如果想继续施工，就必须采取相应的措施来确保涂装质量。

2. 1 冬季涂装的施工措施

2. 1. 1 原料控制

冬季涂装施工面临的主要问题是低温造成油漆固化反应变慢甚至停止，这意味着施工将无法进行。此时可以选用低温固化的冬用型油漆。

另外，低温会导致油漆的黏度增大，影响成膜效果。可采取以下措施来提高油漆本身的温度，在降低黏度的同时也可以达到促进固化反应的目的。

(1) 不露天存放油漆，库房应配备防爆空调、暖气、排风扇等设备，保证温度在5 ～ 27 °C。

(2) 如果漆料和基体温度较低，可采用热水坐浴的措施来升温、保温，现在有些喷涂机也带有加热设备，使用更方便。

(3) 适当延长熟化时间，调配好油漆后等漆料的两组分先预反应一段时间再涂装。

2. 1. 2 环境控制

尽量在厂房内施工。在室外施工时应搭建临时施工棚，周围用彩条布围挡并采取加热保温措施来改善局部环境条件。同时加强环境条件监测，涂装前应充分确认温度、湿度、露点、基材表面情况等是否满足涂装要求。即使涂装完成后也要随时关注天气变化，涂装后4 h内或涂层未干前应避免雨、雪、霜冻和0 °C以下低温，在有害天气来临前做好涂层的保护措施，并在整个固化期间保证适宜的环境条件。

2. 1. 3 其他控制要点

除了针对原材料和环境条件的控制措施外，还需要从生产计划、涂装设备、安全等方面采取必要的预防和控制手段。

因冬季涂层干燥相对较慢，这就意味着需要更长的重涂时间，故在安排生产计划的时候就应该充分考虑这一点，为涂装作业预留充分时间。另外，冬季室外涂装时应尽量避开早九点前、下午四点后的低温时段，宜选在中午温度较高的时候进行，并在气温开始下降前结束。

涂装施工设备也要提前采取防冻措施，空压机要及时添加防冻液，停工时及时排空冷却系统，以免冻结损伤设备。冬季雨、雪、霜冻多，在楼梯、脚手架上作业时应制定防滑防冻措施，施工人员行走时要注意安全。

2. 2 夏季涂装的施工措施

(1) 为避免因溶剂挥发过快造成干喷，喷涂距离不宜过大，应保持最小的喷涂距离，必要时可适当增加稀释剂配比量。

(2) 在室外涂装时应搭设遮荫棚，避免阳光直射。露天作业时应避开上午11点至下午3点气温最高的时段施工，钢板温度不宜高于40 °C。

(3) 高温下涂料化学反应速度加快，其混合使用期会明显缩短。因此施工前需进行周密的计划，在适用期内完成施工，一来避免浪费，二来杜绝使用失效的涂料。

(4) 应注意油漆、稀释剂等易燃易爆危险品在高温条件下的使用和储存，保持厂房内通风良好，必要时采用风扇或鼓风机协助通风，避免引起火灾、爆炸或其他事故的发生。

2. 3 雨季涂装施工措施

(1) 由于雨季时空气湿度大，构件表面容易附着水汽，因此厂房内应配备有效的除湿设备。

(2) 雨天停止室外作业和临边作业。准备好防雨物资，一旦出现长时间连续阴雨，可进行保护。仔细检查电器线路并做好防雨措施。遮盖封堵钢结构杆件上与外部连通的孔、洞等以防雨水进入。

(3) 随时关注天气变化，合理规划施工时间，涂装后4 h内或涂层未干燥之前应避免淋雨、浸水。

2. 4 其他措施

当风力大于3级或风速超过2.7 m/s时应避免室外施工，实在无法避免时应搭彩条布或临时施工棚进行遮挡，直到涂层干燥为止。

另外，沙尘天气时空气中粉尘较大，禁止进行室外施工，涂装厂房内施工时应配备除尘和空气净化设备，以保证涂装区域的空气清洁。

3 结语

涂装行业有句俗语叫做“三分涂料，七分施工”，这句话说明了施工的重要性。涂装施工主要在于过程控制，而环境条件恰恰是其中重要的一环。相关统计数据显示，在影响涂层质量的各种因素中，环境条件所占比例约为7%，远在涂料本身和设备之上。因此，应该将大部分关注力从“选择高档涂料、采用先进设备”转移到涂装环境的控制上来。否则，即使用再好的涂料、再先进的设备，也得不到应有的效果。目前涂料品种繁多，其成分、配方各不相同，溶剂也有很强的专用性，对环境条件的要求不尽相同。在施工时应严格按照说明书的要求，采取必要的技术措施来控制施工环境，才能确保涂装的质量及涂层的防腐耐久性。

[1] 齐祥安. 涂装涂层系统制造阶段的质量控制(II)[J]. 现代涂料与涂装, 2009, 12 (8): 49-52.

[2] 李敏风. 重防腐蚀涂料及其涂装施工(5)[J]. 现代涂料与涂装, 2007, 10 (4): 57-58.

[ 编辑：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，陕西宝鸡人，工程师，长期从事钢桥梁、钢结构产品的防腐涂装技术工作。

作者联系方式：(E-mail) 756522972@qq.com。