一、建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐背景

市政公共設(shè)施，如大型的會展中心、體育場館、機場航站樓、電視塔、橋梁等，都會使用到大量的鋼材，以鋼結(jié)構(gòu)作為主要的結(jié)構(gòu)形式。鋼鐵是現(xiàn)代建筑中重要的結(jié)構(gòu)材料，強度高、性能穩(wěn)定、韌性好、加工制作方便、適合于批量生產(chǎn)，并且易于控制質(zhì)量、安裝迅速。故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜。

一般城市環(huán)境中汽車排放的尾氣、電廠以及鍋爐煙囪排放的含硫煙氣等；工業(yè)城市的工業(yè)大氣污染，海濱城市的鹽霧侵蝕；南方的城市濕熱等，這些因素必然會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)遭受腐蝕。采用防腐蝕涂料進行市政公共設(shè)施建筑鋼結(jié)構(gòu)涂裝保護是經(jīng)濟可行的方法，適當?shù)耐繉酉到y(tǒng)可以達到25年以上的耐久性。

作為建筑鋼結(jié)構(gòu)除了要考慮防腐，還要考慮另一個關(guān)鍵的涂層-防火，因為建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗火性能較差，主要體現(xiàn)兩個方面：一是鋼材熱傳導(dǎo)系數(shù)很大，火災(zāi)下鋼構(gòu)件升溫快；二是鋼材強度隨溫度升高而迅速降低，致使鋼結(jié)構(gòu)不能承受外部荷載作用而坍塌。建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火最主要的目的是為當發(fā)生火災(zāi)時有足夠的逃生時間。因此為了防止和減小建筑鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危害，必須對鋼結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的防火設(shè)計，采取安全可靠、經(jīng)濟合理的防火保護措施。

防腐防火涂料在市政公共設(shè)施建筑鋼結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用，不僅要考慮到長期的耐久性以及美觀裝飾性，同時還要考慮到環(huán)境保護。用于建筑鋼結(jié)構(gòu)的重防腐和防火涂料要體現(xiàn)性能、美感和環(huán)保法規(guī)這三者之間的最佳結(jié)合。

二、筑建鋼結(jié)構(gòu)建筑腐蝕介質(zhì)

筑建鋼結(jié)構(gòu)建筑面臨的腐蝕介質(zhì)主要包括：

1、大氣中的水分

城市環(huán)境中空氣濕度較高，尤其是靠近河流、湖泊或海邊的城市，空氣中的水分會在鋼結(jié)構(gòu)表面形成水膜，加速腐蝕過程。

2、大氣中的氧氣

氧氣是導(dǎo)致鋼鐵氧化反應(yīng)的關(guān)鍵因素，它與鋼鐵表面的水分結(jié)合，形成腐蝕性的電解質(zhì)。

3、大氣污染

城市中的工業(yè)排放、汽車尾氣等污染物中含有二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等酸性氣體，這些氣體溶解會加劇鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

4、灰塵和顆粒物

城市中的灰塵和顆粒物可以吸附在鋼結(jié)構(gòu)表面，這些物質(zhì)中可能含有腐蝕性成分，加速腐蝕進程。

5、鹽分

沿海城市的鋼結(jié)構(gòu)還會受到鹽霧的影響，海水中的鹽分（主要是氯化鈉NaCl）具有很強的腐蝕性，可以加速金屬的腐蝕速率。

6、微生物

在潮濕環(huán)境中，微生物如細菌、真菌等也可能參與腐蝕過程，尤其是在溫暖潮濕的氣候條件下。

7、化學(xué)物質(zhì)

城市中的某些化學(xué)品，如清洗劑、防凍劑等，也可能接觸到鋼結(jié)構(gòu)，這些化學(xué)品中的成分可以促進腐蝕的發(fā)生。

8、溫度變化

城市中的溫差變化也會對鋼結(jié)構(gòu)造成影響，特別是在晝夜溫差較大的情況下，溫度的變化會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)表面凝結(jié)露水，進而加速腐蝕。

9、工業(yè)排放

工業(yè)區(qū)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)還會受到特定工業(yè)排放物的影響，如酸性氣體、重金屬離子等。

為了應(yīng)對這些腐蝕介質(zhì)的影響，城市鋼結(jié)構(gòu)建筑通常需要采取有效的防腐措施，如涂覆高性能涂料、采用陰極保護系統(tǒng)、使用耐腐蝕合金等方法，以保證結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

一、引用標準

現(xiàn)行國家有關(guān)標準規(guī)范、強制性標準條文等；

《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》 （GB50212-2002）

《涂裝前鋼材表面腐蝕等級和除銹等級標準》 （GB8923-1988）

《涂裝作業(yè)安全規(guī)程、安全管理規(guī)則》 （GB6514-1995）

《防腐蝕涂料的質(zhì)量要求》 （GB6514-1991）

《涂料作業(yè)安全規(guī)程、油漆工藝安全及其通風(fēng)凈化》 （DJ/T6931-1999）

《工業(yè)設(shè)備、管道防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》 （HGJ229-91）

《涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂裝前處理工藝安全》 （GB7692-87）

《建筑施工場界噪聲限值》 （GB12523-90）

ISO9001質(zhì)量管理體系文件

ISO14001環(huán)境管理體系文件

GB/T28001職業(yè)健康和安全管理體系文件

一、設(shè)計依據(jù)

鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕涂裝規(guī)格主要根據(jù)ISO12944來制訂。ISO12944是目前全球公認的權(quán)威性標準，它是國際標準化組織為從事涂料防腐蝕工作的業(yè)主、設(shè)計人員、咨詢顧問、涂裝承包商、涂料生產(chǎn)企業(yè)等匯編的標準，為這些人員、單位和組織機構(gòu)提供了重要的參考。

ISO12944全面介紹了鋼結(jié)構(gòu)防護涂裝中的所有要求，包括設(shè)計壽命、腐蝕環(huán)境、結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面處理、涂層體系、涂料產(chǎn)品性能、施工監(jiān)理以及新建維修配套方案的制訂等內(nèi)容。在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料系統(tǒng)設(shè)計時，ISO12944制定涂料系統(tǒng)的思路主要包括以下幾方面。

分析鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕環(huán)境，確定其腐蝕等級(ISO12944-2)；

確定保護鋼結(jié)構(gòu)的期望防護年限(ISO12944-5)；

確定鋼結(jié)構(gòu)運行工況條件，如溫、濕度、介質(zhì)、戶內(nèi)、戶外；

了解建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝相關(guān)國家標準的規(guī)定與要求；

按最佳性價比，選擇涂料品種和漆膜厚度，確定涂層配套體系

1、關(guān)于腐蝕環(huán)境

ISO12944-2中定義的腐蝕環(huán)境、是制定防護涂層的指導(dǎo)，作為公共設(shè)施的大部分的建筑鋼結(jié)構(gòu)，例如體育館、會展中心等，大多數(shù)都處在C2～C4的環(huán)境中。冶金石化企業(yè)和海洋工程鋼結(jié)構(gòu)通常處于高腐蝕的C5環(huán)境。ISO12944-2中所列舉的腐蝕環(huán)境和狀態(tài) （參看表3-3-93），不能涵蓋所有的情況。因此，設(shè)計者要根據(jù)自己的研究和經(jīng)驗，有針對性地進行涂裝方案設(shè)計。

環(huán)境條件:大氣環(huán)境對建筑鋼結(jié)構(gòu)長期作用下的腐蝕性等級可按表 1 確定。

2、防腐涂料系統(tǒng)的設(shè)計使用耐久性 

ISO 12944-1（2017）中對防腐涂料系統(tǒng)的設(shè)計使用壽命劃分了四個等級。 鋼結(jié)構(gòu)防護的設(shè)計壽命是指涂料系統(tǒng)在第一次大修前的使用壽命，第一次大修前指涂層銹蝕面積達到IS04628.3標準的Ri3級，銹蝕面積為1%(等同于ASTM D610的6級)，而且此時維修效果最好，同時最為經(jīng)濟，需要注意的是，涂層體系的設(shè)計壽命并非擔保時間，它的設(shè)計壽命和實際使用壽命是有一定區(qū)別的，設(shè)計壽命是認為涂料質(zhì)量、鋼構(gòu)設(shè)計、表面處理、施工標準、施工條件、涂裝施工等完全合格或符合要求，同時完工后暴露后的腐蝕環(huán)境相對穩(wěn)定的情況下的涂層體系使用壽命。另外在大修之前，對涂層定期的檢查和局部修補是必不可少的保養(yǎng)工作。 鋼結(jié)構(gòu)建筑要求有著較高的使用耐久性，因此對于涂料系統(tǒng)來說，也要求具有高耐久性。所以對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的涂裝設(shè)計都是在15年以上，甚至25年以上的重防腐涂裝系統(tǒng)。

3、涂料系統(tǒng)和漆膜厚度 

在ISO 12944-5中，對現(xiàn)有涂料和涂料體系的使用進行了重要定義。ISO 12944-5在附錄C用于碳鋼的涂料體系中表格C.1～C.6中舉例說明了基于不同黏結(jié)劑、防銹顏料、干膜厚度，配合使用的底漆、中間漆和面漆。針對1S012944.2確定的腐蝕因素來選擇大致的保護涂料系統(tǒng)，列舉出已經(jīng)被證實適合于不同腐蝕環(huán)境和級別相應(yīng)的保護涂料系統(tǒng)。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)采用石墨烯防腐涂料

石墨烯涂料在鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)勢：石墨烯獨特的二維結(jié)構(gòu)賦予涂料出色的屏蔽性能，能夠有效阻止水分、氧氣和腐蝕性物質(zhì)滲透到鋼結(jié)構(gòu)表面，顯著提升防腐效果。同時，石墨烯的加入顯著增強了涂料的力學(xué)性能，提高了涂層的抗沖擊性和耐磨性，使涂層更加耐用。石墨烯涂料易于施工，能夠快速形成均勻的涂層，適用于各種復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)表面，簡化了施工流程。此外，石墨烯涂料不含揮發(fā)性有機化合物（VOCs），減少了對環(huán)境的影響，符合綠色建筑的要求。由于石墨烯的穩(wěn)定性和耐候性，石墨烯涂料能夠提供更長久的保護，減少了維護頻率和成本?？傊?，石墨烯涂料為鋼結(jié)構(gòu)建筑提供了高效、耐用且環(huán)保的防腐解決方案，顯著提升了建筑的耐久性和安全性。

表1：鋼結(jié)構(gòu)大樓、高鐵、機場 夢能涂料防腐方案

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)采用冷噴鋅防腐涂料

冷噴鋅技術(shù)為鋼結(jié)構(gòu)建筑帶來了諸多優(yōu)勢：它不僅提供了卓越的防腐性能，有效防止鋼結(jié)構(gòu)受到大氣、水或化學(xué)物質(zhì)的侵蝕；而且施工便捷高效，無需加熱金屬基材即可在現(xiàn)場直接進行噴涂，適用于已安裝好的鋼結(jié)構(gòu)，減少了拆卸和搬運的成本；涂層均勻細膩，即使在復(fù)雜的幾何形狀和細小縫隙處也能形成良好的覆蓋，確保防腐效果；冷噴鋅涂層與金屬基材之間具有極高的結(jié)合力，不易剝落，能夠在各種環(huán)境下保持穩(wěn)定；涂層幾乎立即干燥，可以迅速投入使用或進行后續(xù)加工，提高了施工效率；如果涂層局部受損，可以通過局部修補的方式進行修復(fù)，降低了維護成本；施工過程中沒有有害氣體排放，對環(huán)境影響較小，符合綠色建筑的要求?？傊?，冷噴鋅技術(shù)為鋼結(jié)構(gòu)建筑提供了高效、便捷且環(huán)保的防腐解決方案。

表2：高鐵、機場鋼結(jié)構(gòu)大樓采用夢能冷噴鋅涂料防腐方案

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有：施工周期短，抗震性能好，安全度高，預(yù)制加工、設(shè)計彈性大，適合不同氣候條件和大氣環(huán)境，加之鋼結(jié)構(gòu)的施工污染小，噪音低，無粉塵污染，可以稱得上是綠色環(huán)保型建筑。所以在我國九十年代末，從國外引進大量的先進設(shè)計理論和思想，以及加工制造、安裝等方面的技術(shù)，使得國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展迅猛異常，特別是近些年發(fā)展很快。一些超高層建筑、工業(yè)廠房建筑、大橋建筑、高架立交、體育和文化場館的網(wǎng)架架構(gòu)、塔梔建筑等，采用鋼結(jié)構(gòu)的越來越來，但是鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用也暴露除一系列的全店，而較為嚴重的則是鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

表3：鋼結(jié)構(gòu)的柱子、梁、桁架、框架結(jié)構(gòu)防腐配套方案

一、鋼結(jié)構(gòu)翻新采用石墨烯涂料

石墨烯低表面處理涂料在鋼結(jié)構(gòu)翻新中的應(yīng)用展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)勢：石墨烯的二維結(jié)構(gòu)賦予涂料出色的屏蔽性能，能夠有效阻止水分、氧氣和腐蝕性物質(zhì)滲透到鋼結(jié)構(gòu)表面，顯著提升防腐效果。此外，石墨烯涂料能夠在未經(jīng)深度清潔或打磨的表面上形成牢固的涂層，大大簡化了翻新前的準備工作。石墨烯的加入顯著增強了涂料的力學(xué)性能，提高了涂層的抗沖擊性和耐磨性，使涂層更加耐用。石墨烯涂料易于施工，能夠快速形成均勻的涂層，適用于各種復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)表面，簡化了施工流程。此外，石墨烯涂料不含揮發(fā)性有機化合物（VOCs），減少了對環(huán)境的影響，符合綠色建筑的要求。由于石墨烯的穩(wěn)定性和耐候性，石墨烯涂料能夠提供更長久的保護，減少了維護頻率和成本。總之，石墨烯低表面處理涂料為鋼結(jié)構(gòu)翻新提供了高效、耐用且環(huán)保的防腐解決方案，顯著提升了建筑的耐久性和安全性，同時也極大地簡化了翻新過程中的準備工作。

表1：鋼結(jié)構(gòu)大樓、高鐵、機場翻新采用夢能石墨烯涂料配套方案

建筑鋼結(jié)構(gòu)維修特點分析如下：

1、涂裝是在設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場進行的，施工條件差、高空作業(yè)、箱形梁內(nèi)作業(yè)量大、勞動強度大、安全性差；

2、現(xiàn)場施工大多無法對被涂表面進行噴射處理，除銹不徹底，有些是在舊涂層上進行重涂；

3、受現(xiàn)場施工環(huán)境及設(shè)備條件限制， 一般無法進行噴涂，常常采用刷涂和輥涂；

4、表面處理 所謂表面處理, 即為了獲得優(yōu)質(zhì)的涂層, 在涂裝前對被涂物表面進行的一切準備工作。涂裝前表面處理質(zhì)量的好壞，對涂層質(zhì)量有極大的影響。無論哪一種涂料， 其性能都同涂覆前被涂物表面處理的正確和徹底與否直接相關(guān)。如果表面處理不當，那么性能再優(yōu)越的涂料也會失去其應(yīng)有的功效。

表2：鋼結(jié)構(gòu)大樓、高鐵、機場翻新采用夢能重防腐涂料防腐方案

一、防火要求

當前，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中發(fā)揮著獨特且日益重要的作用。鋼結(jié)構(gòu)因為其自身的很多特性在工程中得到很好的應(yīng)用，特別是高層、超高層建筑中，采用鋼結(jié)構(gòu)承重的日益增多，普通建筑用鋼結(jié)構(gòu)在全負荷的情況下，失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為540℃左右，一般在300℃到400℃時，其強度開始迅速下降，到550℃左右，其強度下降到50%-60%，鋼結(jié)構(gòu)在火中的強度變化，如下圖所示： 鋼結(jié)構(gòu)在火中的強度變化 鋼結(jié)構(gòu)在發(fā)生火災(zāi)時因高溫作用下很快失效倒塌， 因此必須采用有效的防火措施，延長鋼結(jié)構(gòu)到達臨界溫度的時間。進行鋼結(jié)構(gòu)防火具有的意義如下。

(1)減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的破壞

避免鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中局部倒塌造成滅火及人員疏散的困難；鋼結(jié)構(gòu)的防火保護的目的是盡可能延長鋼結(jié)構(gòu)到達臨界溫度的過程，以爭取時間滅火救人。

(2)避免鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中整體倒塌造成人員傷亡

(3)減少火災(zāi)后鋼結(jié)構(gòu)的修復(fù)費用

縮短災(zāi)后結(jié)構(gòu)功能的恢復(fù)周期，減少間接經(jīng)濟損失， 目前，鋼結(jié)構(gòu)的防火保護有多種方法，這些方法有被動防火法：鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護、防火板保護、混凝土防火保護、結(jié)構(gòu)內(nèi)通水冷卻、柔性卷材防火保護等，它們?yōu)殇摻Y(jié)構(gòu)提供了足夠的耐火時間，采用防火涂料對鋼結(jié)構(gòu)進行保護是目前最常見的一種方法。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料系指施涂于建筑物及構(gòu)造物的鋼結(jié)構(gòu)表面，能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的涂料。 耐火極限：對任一建筑構(gòu)件按時間——溫度標準曲線進行耐火試驗，從受到火的作用時起，到失去支持能力或完整性被破壞或失去隔火作用時為止的這段時間，用h表示。

防火涂料本身具有不燃性或難燃性，在火災(zāi)時能夠阻止燃燒或?qū)θ紵耐卣蛊鹧訙饔茫谝欢〞r間內(nèi)延緩火災(zāi)的蔓延，使人有充分時間逃生和滅火，達到保護人身和財產(chǎn)安全的目的。

二、防火涂料分類、型號、標準

GB14907-2018《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料進行分類， 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類

（1）耐火性能分級

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐火極限分為：0.50h、1.00h、1.50h、2.00h、2.50h和3.00h。

（2）型號

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的產(chǎn)品代號以字母GT表示；鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的相關(guān)特征代號為：使用場所特征代號N和W分別代表室內(nèi)和室外，分散介質(zhì)特征代號S和R分別代表水基性和溶劑性，防火機理特征代號P和F分別代表膨脹型和非膨脹型；主參數(shù)代號以中的耐火性能分級代號表示。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的型號編制方法如下：

示例1：GT-NSP-Fp2.00-A，表示：室內(nèi)用水基性膨脹型普通鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，耐火性能為Fp2.00，耐火極限2h，A為企業(yè)自定義代號。

示例2：GT-WRF-Ft1.50-B，表示：室外用溶劑性非膨脹型特種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，耐火性能為Ft1.50，耐火極限1.5h，B為企業(yè)自定義代號。

（3）鋼結(jié)構(gòu)防火標準

GBJ16-1987《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和GB5003.5《高層民用建筑設(shè)計規(guī)范》這兩項國標對建筑物的耐火等級、燃燒性能及相應(yīng)的耐火極限，作出了明確的規(guī)定。

三、防火涂料的選擇

防火涂料品質(zhì)將直接影響鋼結(jié)構(gòu)的防火效果，所以涂料的選擇非常重要。防火涂料的選擇應(yīng)遵循以下 要求：優(yōu)異的防火隔熱性能，耐火極限符合要求；與防腐涂料層間黏結(jié)強度高；耐候性能好、耐水、 耐凍、不起皮、不剝落、老耐化、使用壽命長；涂料對人休無害，在火災(zāi)時不產(chǎn)生有毒害氣體；施工 方便，價格合理。

在選擇防火涂料時，應(yīng)根據(jù)防火設(shè)的內(nèi)容和施工要求，盡可能地選擇滿足以上性能要求的一種或多種 防火涂料。