钢结构用防腐蚀涂料性能及施工研究

钢结构具有质量轻、抗震性能好、工业化程度高和施工速度快等优点，且低能耗、无污染、可循环利用。但它的致命弱点是易于腐蚀。腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀，而且局部的锈蚀引起应力集中，促使钢结构提前破坏，尤其是在反复冲击的荷载作用下，更促使疲劳强度降低，出现脆性断裂。钢材的腐蚀造成巨大的损失，只有对其进行有效防护，才能确保钢结构的长久寿命，涂装防腐蚀涂料是常用的一种防护方式。　
　　防腐蚀涂料的防腐机理主要包含物理屏蔽作用、化学缓蚀作用和电化学阴极保护作用。物理屏蔽作用就是以致密的防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开；隔断腐蚀电池的通路，增大电阻。
　　
　　化学缓蚀作用就是将有害的酸碱物质中和为中性的无害物质，来保护防腐涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵害。电化学阴极保护作用是在涂料中添加一些特殊的物质（常用铬酸盐），使钢铁等金属的表面钝化，从而阻止金属离子的溶出，达到防腐的目的。
　　
　　1钢结构防腐蚀涂料的基本防腐要求及考虑因素
　　　有些防腐蚀涂料同时包含数种防腐方式，其防腐要求及考虑因素见表1。
　　表1钢结构防腐蚀涂料的基本要求及考虑因素
　2防腐蚀涂料的涂层系统及其作用　
　　防腐蚀涂料一般由底漆、中涂漆和面漆组成，特殊情况下还需要腻子层。各涂层作用见表2。

　　表2防腐蚀涂料体系各涂层作用　
　　3影响防腐蚀涂料性能的因素
　　
　　3.1涂料成膜物的影响
　　
　　防腐蚀涂料的成膜物在腐蚀介质中具有化学稳定性，其要求的标准与成膜物的组成和化学结构有关。主要是看它在干膜条件下是否易与腐蚀介质发生反应或在介质中分解成小分子。无论从防电化学腐蚀，还是从单纯的隔离作用考虑，防腐蚀涂料的屏蔽作用都很重要，而漆膜的屏蔽性取决于其成膜物的结构气孔和涂层针孔。
　　当成膜物结构中分子有较多的官能团时，漆膜的结构气孔少，并且在成膜过程中能彼此反应，形成交联密度高的网状立体结构，从而增强涂料的防腐蚀性。漆膜的物理机械性能在很大程度上影响到防腐蚀涂料的防腐效果。它们与成膜物的相对分子质量、链节、侧基团等有关。
3.2颜填料的影响
　　
　　在涂料中着色颜料起着色作用；体质颜料则用来调节漆膜的机械性能或涂料的流动性。对于防腐蚀涂料，除了加有上述两种颜料外，还加有以防腐蚀为目的的颜料：一类是利用其化学性能抑制金属腐蚀的防锈颜料，另一类是片状颜料，通过物理作用提高涂层的屏蔽性。
　　
　　防锈颜料又可分为碱性颜料、可溶性颜料和金属粉末颜料3种。碱性颜料，如红丹、一氧化二铅、氰氨化铅、碱式铬酸铅、铅酸钙和碱式硫酸铅等，与油性成膜物反应可生成金属皂。金属皂与水接触后，其分解物可起到缓蚀作用。另外，生成金属皂的漆膜提高了对环境的屏蔽作用。碱性颜料使漆膜和金属的界面保持微碱性，也起到防蚀作用。
　　
　　可溶性颜料通常为铬酸盐颜料。这些颜料与水分接触后溶解出具有强氧化作用的铬酸根离子，可使金属表面钝化，从而起到防蚀作用。
　　
　　广泛使用的金属粉末颜料是锌粉。富锌涂料干燥成膜后，锌粉和底材钢板组成电池，电源从锌向铁流动，从而使底材受到阴极保护。此外，锌的腐蚀产物附积在锌粉间和钢铁表面上，加强了涂层的屏蔽作用。
　　
　　片状颜料在涂层中能屏蔽水、氧和离子等腐蚀因子的透过，切断涂层中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片状颜料在涂层中起迷宫效应，延长腐蚀介质渗入的途径，从而提高涂层的防腐蚀能力。主要的片状颜料有云母粉、铝粉、云母氧化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。
　　
　　4防腐蚀涂料品种的选择
　　
　　防腐蚀涂料品种繁多，其性能和用途各有不同，正确选用对涂层的防蚀效果和使用寿命至关重要。
　　
　　选用时应考虑以下因素：
　　
　　（1）被涂物体的材质。如黑色金属可选择铁红底漆、红丹底漆，而红丹底漆对铝等有色金属不仅不起保护作用，反而会起破坏作用。
　　
　　（2）被涂物体的使用环境。防腐蚀涂料对环境针对性很强，要根据具体使用环境，如介质的类型、浓度、温度，设备运转情况等因素来选用最适宜的涂料品种。
　　
　　（3）施工条件。应根据施工现场实际状况选择适宜的涂料品种。如在通风条件差的现场施工宜采用无溶剂或高固体分或水性防腐蚀涂料；在不具备烘烤干燥的现场只能选用自干型涂料。
　　
　　（4）技术、经济综合效果。不仅要考虑技术性能是否优异，还要考虑经济的合理性。在进行经济核算时要将材料费用、表面处理费用、施工费用、涂层性能及使用寿命、维修费用等加以综合考虑。
　　
　　5防腐蚀涂料的施工原则
　　
　　涂料施工质量的好坏对涂层的性能影响极大。在实际涂装过程中由于施工方法不当而达不到预期防蚀效果的例子很多。特别是许多性能优异的防腐蚀涂料对施工方法极为敏感，只有严格按照其各自的施工条件进行施工才可形成合格的涂层，达到预期的防蚀保护作用。防腐蚀涂料的施工原则如下：
　　
　　（1）底材必须进行严格的表面处理。钢铁基材必须经除锈、除油处理，磷化处理则可根据具体情况而定。不同品种的防腐蚀涂料对于底材的处理要求不同，因此其施工成本也不同，必须进行喷砂处理和手工处理的成本差别很大。
　　
　　（2）保证必要的涂层厚度。防腐蚀涂层厚度必须超过其临界厚度，一般为150~200μm，才能发挥保护作用。结合涂料固体含量指标，达到相同防腐蚀涂层厚度时，固体含量越高的涂料其施工道数越少，因而成本会降低。比如，传统的氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料的固体含量在25％左右，而新型的高氯化聚乙烯涂料的固体含量在50%左右，要达到一般工业大气的防腐要求，前者需要涂刷4道底漆和4道面漆，而后者均减半，两相比较，施工费用将会有1倍左右的差距。
　　
　　（3）控制涂装现场的温度、湿度等环境因素。室内涂装温度应控制在20~25℃；相对湿度视品种而异，一般以65%左右为宜。在室外施工时应无风沙、细雨，温度不低于5℃，相对湿度不高于85%。应避免未完全固化的涂层上结霜、降露、下雨和降落沙尘。
　　
　　（4）控制涂装间隔时间。如底漆涂装后放置过久才涂面漆，将难以附着而影响整体防腐效果。
　　
　　（5）必须加强施工人员培训和施工质量管理。
　　
　　要求施工人员了解涂料的性质、用法、施工要点和技术要求。管理人员要加强质量监控，保证每道工序都符合技术要求，以便最终得到一个性能优异的防腐蚀涂层体系。还要加强劳动安全防护，注意溶剂挥发，加强通风，以免中毒。
　　

　　总体来说，防腐蚀是一项综合系统工程，必须考虑防腐蚀涂料的技术性能指标，同时结合多个方面考虑经济指标，才能作到性价比的合理。

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