大氣防腐涂料與涂裝工藝在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中的正確使用
一、橋梁工程行業(yè)應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中出現(xiàn)的問(wèn)題
大部分的鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程都要面臨海洋環(huán)境的考驗(yàn),眾所周知,海洋環(huán)境是極為苛刻的腐蝕環(huán)境,海水中和海洋大氣中都包含有高濃度的氯化物和硫化物,極易結(jié)合水蒸氣形成強(qiáng)酸,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的腐蝕作用最強(qiáng)。而不當(dāng)?shù)耐苛线x擇和錯(cuò)誤的施工工藝會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂層出現(xiàn)失效的問(wèn)題,如失光、褪色、泛黃、起泡、起鼓、剝落、開(kāi)裂甚至脫落、粉化等現(xiàn)象,防腐工程失去了原本的意義。
究其原因,環(huán)境因素、鋼結(jié)構(gòu)的表面處理不符合標(biāo)準(zhǔn)、焊縫等部位處理不當(dāng)、涂裝工藝不良等都是導(dǎo)致防腐涂層失效的重要原因。在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中大氣防腐涂料的涂刷工藝中,鋼結(jié)構(gòu)表面的處理效果直接影響著涂層壽命的長(zhǎng)短,結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)看約有一半左右的涂層失效問(wèn)題是由于鋼結(jié)構(gòu)表面的處理不合規(guī)導(dǎo)致的。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)里明確規(guī)定了鋼結(jié)構(gòu)表面處理的標(biāo)準(zhǔn),這些涂層失效后的鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不堪大用。
此外,在施工過(guò)程中由于管理不善,導(dǎo)致施工人員在焊接完成后沒(méi)有處理焊接熔渣就開(kāi)始上漆,焊接外縫質(zhì)量不滿足標(biāo)準(zhǔn),粗糙的表面和粗大的輪廓導(dǎo)致涂層出現(xiàn)脫落、泛銹和起泡的現(xiàn)象,涂層很快失去作用,整體涂層的厚度不夠,鋼結(jié)構(gòu)受到侵蝕而被破壞,嚴(yán)重影響了后續(xù)的涂層維護(hù)和檢修工作的進(jìn)行。
在使用大氣防腐涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐保護(hù)時(shí),由于涂料本身的耐久性不夠,涂層的壽命往往很短,這就導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程難以延續(xù)。為了讓短暫壽命的涂層延長(zhǎng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)作用,定期的涂層維修和大修就成為了鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的常規(guī)操作。另外,要選擇符合維修和維護(hù)周期預(yù)期的涂層系統(tǒng),減少因必要維護(hù)帶來(lái)的長(zhǎng)期性成本投入。
除此之外,涂層的壽命設(shè)計(jì)也要與實(shí)際相結(jié)合,綜合參考相關(guān)案例,靈活的設(shè)計(jì)涂層的預(yù)計(jì)周期。專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員和全面綜合的分析比較才決定著涂層的最終選擇,不能只依靠專(zhuān)業(yè)知識(shí)就下定論。
二、防腐工程中鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理及質(zhì)量把控
要做好鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的前提是對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行預(yù)處理,同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量又決定著選用涂層的附著力和耐久性,可以說(shuō)鋼結(jié)構(gòu)表面的預(yù)處理和鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量同時(shí)決定著防護(hù)的效果。涂料的選用對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程的影響重大,對(duì)于最終的防護(hù)效果起著決定性作用。所以在防腐工程中,表面預(yù)處理的工藝是否滿足標(biāo)準(zhǔn),鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是否符合預(yù)期,涂料品種的選用是否因地制宜,都會(huì)對(duì)防腐工程的最終結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。
2.1 鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理
鋼結(jié)構(gòu)的表面處理技術(shù)已經(jīng)作為施工標(biāo)準(zhǔn),被列入了防護(hù)施工保證項(xiàng)目。防腐在涂料涂裝之前,首先需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面的預(yù)處理,仔細(xì)查驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)表面的鐵銹、氧化皮和污濁物是否全部去除,以免出現(xiàn)泛銹、脫落和起泡的現(xiàn)象,影響鋼結(jié)構(gòu)的表面防護(hù)品質(zhì)。在施工時(shí)要注意焊縫的氣孔殘留焊渣是否除盡,砂眼及凹凸部分是否使用專(zhuān)業(yè)的手法磨平。
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8503-2的中級(jí)粗糙度要求,還要檢查噴砂、拋丸處理完成后的粗糙程度是否符合標(biāo)準(zhǔn),過(guò)小的粗糙程度會(huì)影響涂料對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的附著力,太大的粗糙度則在上涂料的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生涂層波峰,產(chǎn)生不必要的涂料浪費(fèi)的同時(shí)更容易出現(xiàn)點(diǎn)銹的情況。
此外,鋼結(jié)構(gòu)表面由于噴砂、拋丸形成的灰塵也會(huì)對(duì)防腐質(zhì)量產(chǎn)生影響。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8503-3的要求,灰塵會(huì)降低涂層附著效果,還可能由于灰塵吸潮而加快鋼材的腐蝕情況。涂裝前的鋼材表面必須保證干燥,由于灰塵吸潮所引發(fā)的鋼表面的水凝結(jié)薄膜肉眼幾乎無(wú)法察覺(jué),所以除灰的操作對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的表面預(yù)處理工藝意義重大,要符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于鋼表面凝露層級(jí)的要求。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8502-4對(duì)涂裝施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境有明確的要求,可以通過(guò)測(cè)量空氣的相對(duì)濕度和鋼材表面的溫度來(lái)判斷鋼材表面的凝露層級(jí),進(jìn)而判斷涂裝工作是否能順利進(jìn)行。具體操作為在露點(diǎn)表或者露點(diǎn)計(jì)上查看空氣的露點(diǎn),再通過(guò)鋼材表面溫度計(jì)測(cè)量鋼材涂裝面的表面溫度,比較二者之間的差值,確定鋼材表面是否有凝露的可能,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8502-4要求待涂裝的鋼材表面溫度必須高于露點(diǎn)至少3℃。
另外,鋼材表面水溶性鹽類(lèi)污染水平也會(huì)對(duì)鋼材表面的預(yù)處理結(jié)果產(chǎn)生影響,有些涂料可能會(huì)與鋼材表面的水溶性鹽類(lèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),影響涂層對(duì)鋼表面防腐的保護(hù)效果。
2.2 鋼結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理結(jié)果的質(zhì)量把控
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8503-2、ISO8502-3、ISO8502-4等相關(guān)規(guī)定,鋼結(jié)構(gòu)表面的預(yù)處理結(jié)果必須滿足相應(yīng)的粗糙程度、清潔程度及凝露層級(jí),即Sa2.5級(jí)。所以在做完鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)處理工程后,需要有專(zhuān)業(yè)的人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面處理結(jié)果進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收,并給出是否進(jìn)行下一步涂裝的可行性意見(jiàn),相關(guān)的專(zhuān)業(yè)人員要記錄每一次復(fù)核查驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果,并建立健全工班責(zé)任日清的制度。
三、涂料與涂裝工藝的選擇
3.1 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程使用涂料的選擇標(biāo)準(zhǔn)
鋼結(jié)構(gòu)在空氣中的耐腐蝕性差,是由于鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于空氣中二氧化氮、二氧化硫、氯化氫、氨氣等酸堿性氣體的敏感程度很高,很容易與上述氣體混合水蒸氣產(chǎn)生金屬置換反應(yīng),鋼結(jié)構(gòu)表面會(huì)因此產(chǎn)生電解質(zhì)水膜,從而遭到腐蝕。所以涂裝用料的選擇要遵循以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn):
(1)形成的涂層應(yīng)該具有良好的機(jī)械性能;
(2)涂層形成后對(duì)雜質(zhì)的滲透抵抗性能要好;
(3)防腐涂料的耐腐蝕性極強(qiáng)且極為穩(wěn)定,對(duì)于鋼材表面的保護(hù)作用明顯;
(4)涂料的附著力要強(qiáng),能輕易的附著于鋼材表面,涂層的壽命較高;
(5)涂料要易于施工,環(huán)保無(wú)污染且成本不高。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn),一般鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程中選用環(huán)氧富鋅底漆(不銹鋼基材除外)、環(huán)氧云鐵中層漆、氯化橡膠面漆,這些漆的特性基本符合上述標(biāo)準(zhǔn),且物美價(jià)廉,便于施工,是橋梁工程中最常用于鋼結(jié)構(gòu)防腐的配套涂層。
鋼結(jié)構(gòu)的涂層也有區(qū)分,一般在橋梁工程中將鋼結(jié)構(gòu)的涂層分為底涂、中涂以及面涂。底漆主要是對(duì)于鋼材附著性的要求和對(duì)鋼材表面的防腐蝕保護(hù),底漆的漆膜厚度一般較低,但高過(guò)鋼表面拋丸后的粗糙度峰值是基本要求,另外要滿足對(duì)鋼表面的潤(rùn)濕性,能深入到焊縫、銹痕的較深部位;中涂是對(duì)底漆和面漆之間起過(guò)渡作用,中間漆能通過(guò)溶劑溶脹底漆,增強(qiáng)漆面之間的粘著程度,并且加厚涂層,提高涂層的屏蔽性能,一般底漆較薄,使用中間漆可以加厚涂層薄膜,同時(shí)要保證與面漆的附著力;
面漆的使用有著美化鋼結(jié)構(gòu)表面的作用,同時(shí)面漆還能將紫外線遮擋在涂層之外,減小紫外線對(duì)涂層的老化影響,有的面漆還具有耐化學(xué)品腐蝕的特性。面漆一般選用長(zhǎng)油醇酸磁漆、環(huán)氧類(lèi)面漆、丙烯酸芳香族聚氨酯面漆、氟碳樹(shù)脂漆、氯化橡膠面漆、高氯磺化聚乙烯面漆等幾種,都具有較強(qiáng)的耐久性。
3.2 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中的涂裝工藝
在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中,最常用的涂裝方法是噴涂、輥涂和手工刷涂。噴涂作業(yè)時(shí),由于稀釋劑的添加量和試件形狀的影響,一般會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的流掛現(xiàn)象。為了避免流掛的產(chǎn)生,一般對(duì)面積不大的基體采用刷涂的方法,以減少涂料的消耗。涂裝工藝中還有一些隱蔽的工程,比如防護(hù)施工,這就需要嚴(yán)格的品質(zhì)控制體系來(lái)對(duì)品質(zhì)的結(jié)果進(jìn)行測(cè)量,所以要配備精確的檢測(cè)儀器。
常見(jiàn)的儀器有測(cè)厚儀、粗糙度儀和除銹等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圖等。只有完成了對(duì)涂層厚度、粗糙度和除銹質(zhì)量的逐項(xiàng)檢測(cè)并驗(yàn)收合格后才可以開(kāi)始下道工序的施工。表面的除銹工作完成后,要在4h之內(nèi)快速涂刷頭道底漆,以免發(fā)生二次銹蝕,隔夜進(jìn)行涂裝工作是明令禁止的。前道涂層完成涂裝后暴露的時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng),以免涂層間的附著力下降;為了避免泛銹情況出現(xiàn),在因溶劑揮發(fā)形成的針孔處,要在環(huán)氧富鋅底漆涂膜表干之后、實(shí)干之前刷涂環(huán)氧云鐵中間層涂料封閉針孔。
鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中的涂裝過(guò)程中也要注意施工環(huán)境造成的影響,在大風(fēng)、降雨、溫度、相對(duì)濕度等環(huán)境下進(jìn)行涂裝都會(huì)降低涂層的防腐質(zhì)量。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致涂裝溶劑的揮發(fā)較快,涂層容易出現(xiàn)針孔、起皺和刷痕等現(xiàn)象;低溫則會(huì)造成涂料的固化速度降低乃至停止,甚至在表面生成水珠;當(dāng)空氣相對(duì)濕度過(guò)大時(shí)會(huì)使得涂層泛白、出現(xiàn)針孔,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)表面發(fā)生二次泛銹,應(yīng)暫緩?fù)垦b施工;大風(fēng)環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生大量的塵土,這些塵土?xí)ぶ谕繉拥姆雷o(hù)表面從而極大地降低了涂層間的附著力,并影響涂層的外觀質(zhì)量,需要等待大風(fēng)停止后再進(jìn)行施工。
3.3 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的質(zhì)量控制
鋼結(jié)構(gòu)防腐工程最重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)于涂層的質(zhì)量控制,涂層的質(zhì)量高,防腐性能就強(qiáng),鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕就越好,所以在施工過(guò)程中要嚴(yán)格把控涂層的施工質(zhì)量。要指派專(zhuān)業(yè)的驗(yàn)收人員對(duì)防腐工程的每個(gè)環(huán)節(jié),涂料的施工標(biāo)準(zhǔn)、涂層的最終結(jié)果、涂料的施工工藝等進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收,并記錄相關(guān)數(shù)據(jù):日期、環(huán)境、施工人員、表面處理等級(jí)、表面除塵方法、稀釋劑添加情況、干濕膜厚度等等。
涂料中的稀釋劑能調(diào)整施工的黏度,因此要嚴(yán)格選用符合標(biāo)準(zhǔn)的稀釋劑,如果選用的涂料能滿足施工黏度的要求,就盡量避免使用稀釋劑,從而減少流掛現(xiàn)象產(chǎn)生的幾率。使用稀釋劑后涂施面積會(huì)顯著增大,但是涂層的膜厚會(huì)嚴(yán)重不足,影響了最終的防腐效果。如果是同一品種的漆進(jìn)行多道噴涂,建議用不同顏色的漆交叉噴涂,避免重涂和漏涂。
四、結(jié)語(yǔ)
鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程直接決定著完成施工后鋼結(jié)構(gòu)的耐久性,在實(shí)際的施工結(jié)束后,對(duì)于涂層的維護(hù)檢修也是提升鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能的重要方法,但是歸根結(jié)底,做好鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中大氣防腐涂料及正確使用涂裝工藝仍是最穩(wěn)妥的提升鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕性能的辦法。選擇合適的涂料,施工過(guò)程中注意涂裝方法和質(zhì)量控制,鋼結(jié)構(gòu)不耐腐蝕的缺陷就會(huì)大幅減少。
五、夢(mèng)能服務(wù)與支持
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