鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中涂料損耗原因分析及應(yīng)對(duì)措施
目前,鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中得到很廣泛的應(yīng)用,其具有施工周期短、工程總造價(jià)相對(duì)低、承載能力及抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是鋼結(jié)構(gòu)本身也容易出現(xiàn)一些腐蝕,為了避免這些腐蝕,目前市場(chǎng)上使用比較廣泛的一種方式就是防腐涂料涂裝模式。據(jù)悉,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)所用涂料的造價(jià)一般占到總體鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目造價(jià)的10%以上,而防腐涂料的損耗是施工中無(wú)法忽視的一個(gè)問(wèn)題。
在涂裝施工時(shí)影響防腐涂料損耗因素有很多,所以涂料的損耗的量也不是一成不變的,每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目都會(huì)有差異。另一方面,鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中的損耗也是必然的,但過(guò)多的損耗不但需要消耗更多的涂料,而且還會(huì)直接地增加工程的成本,排放更多的VOC,增大環(huán)保的壓力。所以將防腐涂料在施工作業(yè)時(shí)的損耗控制在一定的合理范圍內(nèi),既可以避免涂料的浪費(fèi),降低項(xiàng)目的總成本,又可以在施工前對(duì)防腐涂料的損耗有一個(gè)更接近實(shí)際的數(shù)據(jù)和了解損耗的具體成因。
一、鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中涂料損耗原因
鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料損耗系數(shù)是指涂料的實(shí)際使用量減去理論使用量后與理論使用量的比值的百分?jǐn)?shù),可用公式表示:涂料損耗系數(shù)=(實(shí)際使用量-理論使用量)/理論使用量。鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料損耗的影響因素主要有:涂層設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚、表面粗糙度、鋼結(jié)構(gòu)類型、涂裝施工方式及施工工具、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素、施工作業(yè)人員技術(shù)水平以及其他涂料損耗等因素。
1、設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚
在各類國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都有關(guān)于設(shè)計(jì)膜厚的規(guī)定,例如在ISO 12944:2017《色漆和清漆 防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)》中規(guī)定了在不同環(huán)境下設(shè)計(jì)額定干膜厚度值。在測(cè)量每一個(gè)待檢測(cè)區(qū)域最終的膜厚時(shí),都應(yīng)當(dāng)滿足標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定:
1)所有的檢測(cè)值的算術(shù)平均值應(yīng)當(dāng)大于或者等于干膜額定厚度值;
2)所有的檢測(cè)值都應(yīng)當(dāng)大于或者等于干膜額定厚度值的80%;
3)所有的檢測(cè)點(diǎn)中,低于干膜額定厚度但等于或大于80%干膜額定厚度的檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)不超過(guò)總檢測(cè)點(diǎn)的20%;
4)所有的檢測(cè)值應(yīng)等于或低于規(guī)定的干膜最大厚度值,若沒(méi)有規(guī)定時(shí),見(jiàn)ISO 12944-5。
這就是在鋼結(jié)構(gòu)涂裝行業(yè)中關(guān)于膜厚測(cè)定的“雙80原則”,在某些項(xiàng)目中也有更高要求的“雙90原則”。在該條件下,由于設(shè)定的理論使用量是依據(jù)額定干膜厚度計(jì)算而來(lái),但實(shí)際的涂裝作業(yè)中,欲滿足“雙80原則”或“雙90原則”,必然會(huì)將整體的膜厚噴涂過(guò)厚一些,也就造成了實(shí)際的使用量的增多,一般情況下設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚的損耗系數(shù)為20%~40%。
2、表面粗糙度
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中一般情況下都需要采用噴砂或拋丸的方式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行前處理,一般情況下,鋼結(jié)構(gòu)底材處理的級(jí)別應(yīng)當(dāng)達(dá)到Sa 2.5級(jí)或更高等級(jí),并且因?yàn)槭褂玫哪チ系牟煌?,形成的底材表面的粗糙度也有一定的差異。并且防腐蝕涂料理論用量是以在完全平坦的底材上施工為基礎(chǔ)的,從涂裝損耗來(lái)說(shuō),底材表面越平坦損耗越少,然而涂料的附著力與底材表面粗糙度也息息相關(guān),鋼結(jié)構(gòu)底材表面形成了深淺凹凸不平的效果,凹凸結(jié)構(gòu)使底材的表面積增加,也同時(shí)提高了基材與漆膜機(jī)械的嚙合效果,使漆膜在底材表面具有良好的附著力。通常,鋼結(jié)構(gòu)表面的凹陷處的涂層膜厚要大于凸起處涂層膜厚,因?yàn)槠崮ね蛊鹛幍耐繉幽ず駥?duì)整體漆膜的防護(hù)性影響較大,所以檢測(cè)漆膜厚度時(shí),只認(rèn)可凸起處的涂層膜厚,造成了凹陷處的漆膜屬于所謂的“填坑”,造成了無(wú)法避免的涂料損耗。
3、鋼結(jié)構(gòu)類型及施工方式
眾所周知,鋼結(jié)構(gòu)外觀的幾何造型對(duì)涂料的損耗率也有一定的影響,外觀較平坦的鋼結(jié)構(gòu)表面的涂料損耗率一般不大,如果鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管架含有筋板和斜撐結(jié)構(gòu),在涂裝作業(yè)時(shí)的損耗率就會(huì)有明顯增加,如果斜撐結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的,涂料的損耗會(huì)更大??偠灾?,鋼結(jié)構(gòu)幾何外觀造型的復(fù)雜與否直接影響防腐蝕涂料的損耗,可能會(huì)造成超過(guò)2倍以上的損耗。同樣的鋼結(jié)構(gòu)采用不同的施工方式,不同的涂裝施工方式也具有不同的涂料損耗率。在涂裝施工中,刷涂、滾涂的涂料損耗率最低,但同時(shí)效率也較低。由于無(wú)氣噴涂涂裝壓力較大,涂裝作業(yè)形成的涂膜質(zhì)量好,并且同時(shí)具有較高的涂裝效率,所以目前市場(chǎng)上廣泛使用的涂裝方式為無(wú)氣噴涂。
4、施工工藝控制及施工人員的技術(shù)水平
在涂裝的施工過(guò)程中,若未能做到連續(xù)施工,則會(huì)導(dǎo)致多次的打磨、清潔,不但造成了人力的浪費(fèi),也消耗了更多的涂料。待涂鋼結(jié)構(gòu)放置的角度、方位,直接導(dǎo)致了施工作業(yè)人員不同的噴涂作業(yè)角度和姿勢(shì),從而不同程度地影響了涂料的損耗。在涂裝施工作業(yè)的過(guò)程中,施工作業(yè)人員的操作技術(shù)水平也很關(guān)鍵,例如噴涂作業(yè)中若被涂物表面與噴槍成45°,則涂料的損耗會(huì)高達(dá)65%。
5、施工環(huán)境因素
涂料施工環(huán)境的主要影響因素包含有三個(gè)方面:溫度、濕度以及風(fēng)速。在ISO 8502-4中規(guī)定:在施工作業(yè)期間,底材溫度應(yīng)當(dāng)較環(huán)境露點(diǎn)溫度高3 ℃以上;環(huán)境空氣相對(duì)濕度必須要小于85%。在涂料的施工以及固化的過(guò)程中的溫度差過(guò)大,則有可能造成涂膜后期龜裂,導(dǎo)致返工。若相對(duì)濕度過(guò)大,則會(huì)嚴(yán)重影響涂料成膜過(guò)程,導(dǎo)致防護(hù)效果下降。在GB 14444-2006《涂裝作業(yè)安全規(guī)程-噴漆室安全技術(shù)規(guī)定》中推薦的風(fēng)速為0.25~0.75 m/s,但是在實(shí)際的露天施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速是不可控的。一般在戶內(nèi)噴漆房中的施工作業(yè)損耗率為10%左右,戶外場(chǎng)地?zé)o風(fēng)的情況下的損耗率為20%左右,戶外有風(fēng)時(shí)涂裝損耗在20%以上,若在高空中有風(fēng)的情況下施工作業(yè)時(shí),涂料的損耗將會(huì)非常大,有時(shí)損耗率會(huì)超過(guò)100%。
6、其他涂料損耗因素
除了上述損耗因素之外,涂料在現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)也存在不可避免的浪費(fèi),比如:涂料使用過(guò)程中會(huì)灑濺,輥涂、刷涂時(shí)用到的漆輥、漆刷上會(huì)殘存有一些涂料,而且漆罐內(nèi)在用完后仍然會(huì)殘留一些涂料無(wú)法完全使用。在涂料更換品種的過(guò)程中,稀釋劑以及少量涂料的損耗無(wú)法避免,特別是使用一些長(zhǎng)管道供漆時(shí),需要更換涂料或者清洗管道時(shí),損耗的涂料會(huì)更多。而對(duì)于含有A、B兩組分的涂料,由于適用期的原因,可能存在調(diào)配后,未使用,而超過(guò)適用期導(dǎo)致的浪費(fèi)。一般情況下這類的損耗為5%~10%。在涂裝完畢后的鋼結(jié)構(gòu)件,還會(huì)涉及到運(yùn)輸或吊裝產(chǎn)生的磕碰、擠壓,或焊接等工藝操作導(dǎo)致涂膜破壞,需要再進(jìn)一步復(fù)涂、修補(bǔ)等操作。一般情況下這類的損耗為20%~40%。
二、鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中涂料損耗應(yīng)對(duì)措施
1、設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚
由于目前絕大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝屬于人工噴涂,對(duì)于設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚所影響的涂料損耗無(wú)法徹底避免,但是也可以通過(guò)提高工人涂裝技術(shù)水平,嚴(yán)格按照技術(shù)工藝施工,與被涂物表面垂直施工,間隔0.3~0.5 m距離,50%壓邊,十字交叉施工,進(jìn)行這樣的施工操作可以使涂層厚度盡量地均一,減少由于涂層厚度造成的涂料損耗。
2、表面粗糙度
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中,由于表面粗糙度的作用,增加了涂層與被涂物之間的接觸面積,從而增加它們之間的防護(hù)效果以及附著力等,但這是建立在粗糙度大小合適的基礎(chǔ)上,若粗糙度與涂裝方案不適合,則會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體防護(hù)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。根據(jù)ASTM D 3276-2007標(biāo)準(zhǔn)中的介紹,一般粗糙度數(shù)值大小應(yīng)當(dāng)為涂層體系的1/4~1/3,這樣有利于涂層的整體防腐質(zhì)量和附著力。一般鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的防腐體系可選擇粗糙度為40~75 μm。
3、鋼結(jié)構(gòu)類型及施工工藝
對(duì)于不同結(jié)構(gòu)類型的鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)當(dāng)采用不同的施工工具和工藝進(jìn)行涂裝施工。對(duì)于外形尺寸較小的鋼結(jié)構(gòu),以及小范圍的修補(bǔ),可以采用輥涂或刷涂的方法進(jìn)行施工作業(yè)。對(duì)于焊道、邊、角等不宜涂裝的復(fù)雜部位,應(yīng)當(dāng)首先以預(yù)涂方式進(jìn)行涂裝,可有效地降低涂料的損耗。另外合理的施工工藝流程對(duì)于油漆損耗的控制也十分有利,例如合理安排工種間穿插作業(yè)施工,減少涂裝由于焊接、吊裝安裝磕碰等原因造成的返工等。所以針對(duì)不同類型的鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)選擇適合的施工作業(yè)工藝流程,可以合理有效地控制涂料損耗。
4、施工環(huán)境因素
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中影響涂料損耗的環(huán)境因素有很多,包括風(fēng)力、濕度、環(huán)境溫度、鋼結(jié)構(gòu)表面清潔度、照明等,其中風(fēng)力對(duì)涂料的涂裝效率影響最大,而且在大風(fēng)環(huán)境中施工作業(yè)可能會(huì)導(dǎo)致涂料干噴,降低涂層整體的防護(hù)效果。應(yīng)當(dāng)保證盡量在室內(nèi)進(jìn)行涂裝作業(yè),若戶外有較大的風(fēng)時(shí)應(yīng)終止噴涂作業(yè),若必須要在室外進(jìn)行噴涂作業(yè),則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)后再作業(yè),從而減少漆霧飛揚(yáng)造成的涂料損耗。其余施工環(huán)境因素應(yīng)當(dāng)符合技術(shù)規(guī)程要求。
5、其他涂料損耗因素
在輥涂或刷涂涂裝作業(yè)時(shí),選擇輥涂和刷涂用到的輥筒和刷子的類型和尺寸時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的尺寸大小來(lái)確定。涂料的種類以及鋼結(jié)構(gòu)的表面狀態(tài)以及尺寸大小也決定了選用的噴嘴的材質(zhì)與口徑大小,例如涂料的黏度較大時(shí),應(yīng)當(dāng)選用較大口徑的噴嘴,防止堵槍造成涂料損耗;若鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸較小時(shí),應(yīng)當(dāng)選用噴幅較小的噴嘴,防止涂料在施工作業(yè)過(guò)程中扇面兩側(cè)的損耗。另外,噴嘴在使用一段時(shí)間之后,都會(huì)有不同程度的磨損,若磨損過(guò)大產(chǎn)生了噴幅的變形,應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換,防止由于噴嘴變形導(dǎo)致的涂裝損耗。在噴涂作業(yè)時(shí),盡量使用專用的噴涂設(shè)備噴涂對(duì)應(yīng)品種的涂料,減少因反復(fù)更換涂料品種而進(jìn)行的清洗噴涂設(shè)備導(dǎo)致的涂料損耗。對(duì)于雙組分涂料,應(yīng)該有計(jì)劃性地使用,需要用多少就調(diào)配多少,防止A、B兩組分涂料配制時(shí)間因超過(guò)適用期而導(dǎo)致的涂料損耗。在施工作業(yè)時(shí),要盡可能地做到將容器中殘留的涂料全部涂裝完,防止容器中剩余有較多的涂料,從而導(dǎo)致涂料過(guò)多損耗。施工方必須要安排專人對(duì)施工作業(yè)的防腐涂料損耗進(jìn)行控制和管理。涂料的施工作業(yè)設(shè)備需要定期做好維護(hù)保養(yǎng)工作,保持良好的使用狀態(tài),防止在涂裝作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)反復(fù)維修設(shè)備從而產(chǎn)生額外損耗。
三、結(jié)語(yǔ)
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中的涂料損耗涉及到諸多方面的因素,有些損耗屬于“系統(tǒng)損耗”,是無(wú)法完全避免的,但其中更多的損耗是可以通過(guò)在施工作業(yè)過(guò)程中對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素進(jìn)行控制,從而減少或者避免的。如果能夠控制減少整體的涂料損耗,也就可以提高涂料的利用率,降低整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的成本,減少VOC的排放以及“三廢”的處理,不但提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,也在環(huán)境保護(hù)工作中起到了積極的作用。
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