鋼結構住宅體系防腐技術的研究

湯 晨 明

(晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048006)

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鋼結構住宅體系防腐技術的研究

湯 晨 明

(晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048006)

介紹了涂料系統的耐久性年限，結合腐蝕環境的類型，分析了鋼構件腐蝕與防腐涂料體系防腐的機理，并闡述了鋅加涂膜鍍鋅與環氧富鋅底漆兩種防腐體系的組成與特性，以尋求出適合鋼結構住宅體系的防腐方案。

鋼結構，防腐體系，鋅加涂膜鍍鋅，環氧富鋅底漆

1 涂料系統的耐久性

對鋼結構住宅來說，耐久性是至關重要的，保證鋼結構的耐久性主要通過鋼結構的涂料系統來實現，因此涂料系統的耐久性就關系到鋼結構住宅的正常安全使用。

涂料系統的耐久性的定義應為施工結束后到第一次維護要求的時間。耐久性通常被理解為一個法定期限，即保證使用年限，而實際上耐久性的正確理解應該是一個技術術語，不構成質量保證。對于耐久性，國際標準ISO 12944(鋼結構防護涂料體系的防腐蝕保護標準)將其劃分為3個時間間隔，即短期、中期和長期，詳見表1。

表1 涂料系統的耐久年限

2 腐蝕環境分類

根據國際標準ISO 12944(鋼結構防護涂料體系的防腐蝕保護標準)將腐蝕環境分為五類，C1很低；C2低；C3中；C4高；C5-1很高(工業)、C5-M很高(海洋)。分類的主要依據為，經過第1年暴露后金屬單位面積上質量和厚度的損失程度。

鋼結構住宅體系，所有鋼構件均由外墻保溫板包裹，梁構件由吊頂包裹，整個結構鋼構件無外露，且在室內環境下，腐蝕程度較低，根據 ISO 12944 標準，鋼結構的腐蝕環境為 C1 級(室內較低腐蝕環境)，外界條件對結構的侵蝕作用分類為弱腐蝕性。

3 鋼構件腐蝕機理

鋼結構的腐蝕是一個電化學過程。電化學腐蝕的形成是需要在一定的條件下才能發生，需要的條件主要有以下幾個方面：

1)鋼結構表面接觸氧氣或空氣。

2)鋼結構表面接觸水分，如濕氣、酸雨、鹽霧、水等。

3)在鋼結構表面不同區域之間存在一定的電位差。

由上可知，對于鋼結構的防腐蝕，必須杜絕電化學腐蝕過程所依賴的必要條件，以使腐蝕速度停止或減慢，達到降低材料的腐蝕程度的目的。

4 防腐涂料體系的防腐機理

涂層防護一般是指在鋼材表面噴(涂)防腐蝕涂料或油漆，來達到防止鋼材銹蝕的目的。而涂層體系由底漆、中層漆和面漆組成，三者構成一個整體來發揮涂層體系的總體效果。底漆對鋼材有較高的附著力和粘結力，并能夠起到延緩銹蝕的作用；中層漆屬于過渡層，并能夠達到抗滲的作用；面漆是主要的防腐層，能起到抵抗腐蝕介質的作用。

富鋅涂料是一種環氧富鋅重防腐粉末涂料，涂膜僅厚100 μm，其防腐機理是利用金屬鋅保護鋼鐵的陰極，阻止電化學反應的發生，防腐作用主要包括：屏蔽作用、電化學防護和鈍化作用等。由于金屬鋅的電化學活性比鐵活潑，因此當涂層與水分接觸后，在陽極區的鋅首先會被腐蝕，發生氧化反應，而在陰極區的鋼板會受到保護，不會被氧化。同時，鋅氧化形成的氧化物還可以對涂層起到一定的屏蔽作用。

熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層有優良的耐腐蝕性能，其防腐機理是：一方面，可以和普通涂層一樣起到屏蔽作用，將鋼鐵與氧氣、水、酸性、鹽分等腐蝕介質隔離開來，從而保護鋼鐵不被腐蝕。另一方面，由于鋅和鋁的電化學性能均為鋼鐵比較活潑，電極電位比較低，在電化學腐蝕反應中，鋼鐵表面則為正極，鋅或鋁表面是負極，鋅、鋁首先會失去電子，變成離子進入電解質溶液中而被腐蝕，從而使鋼鐵表面受到保護。由于熱噴涂鋅、鋁到鋼鐵表面時，熔滴溫度很高，具有較大的熱能，與鋼鐵的結合強度會比有機涂料更加牢固，而且耐磨性能會很好，同時也不會發生老化，因而其保護周期更長，耐久性會更好。鋁是一種活性很強的金屬，非常容易發生氧化反應，在涂層表面生成一層硬度很高、致密的氧化物保護層，可以阻止鋁涂層進一步發生氧化反應。同時，在熱噴涂的過程中，鋁會變成一種具有很強負電性的活化狀態，從而保護鋼鐵不被腐蝕。

5 鋅加涂膜鍍鋅防腐體系

1)體系組成見表2。

表2 鋅加涂膜鍍鋅防腐體系組成表

此防腐涂料體系的防腐年限為50年。

2)鋅加涂膜鍍鋅介紹。

a.產品組成：

鋅加由純度高于 99.995%以原子化法提煉，粒徑僅 3 μm～5 μm 橢球形的金屬鋅粉，揮發性溶劑和有機樹脂等組成的單組分鍍鋅系統。鋅加涂層干膜中含鋅量達到96%(±1%)。

b.產品特性：

具有雙重的陰極保護性能和良好的屏蔽保護作用，鹽霧試驗達9 500 h，防腐蝕性能優于熱鍍鋅和富鋅漆，是取代熱浸鋅、熱噴鋅(鋁)的最好材料。可獨自作為重防腐蝕涂層使用，也可以與其他配套涂料混合使用，可以將其綜合防腐年限提高至1.8倍～2.5倍，能夠達到30年～50年或更長時間。干膜鋅含量極高(干膜中含鋅量達到 96%(±1%))，產品中不含甲苯、甲乙酮、二甲甲苯等任何有機溶劑，且不含鎘、鉛等重金屬，鋅加干膜涂層可與飲用水直接接觸。

6 環氧富鋅防腐體系

1)體系組成見表3。

表3 環氧富鋅底漆防腐體系組成表

此防腐涂料體系的防腐年限為15年。

2)環氧富鋅底漆介紹。

a.組成：該產品是由環氧樹脂，聚酰胺，鋅粉等為一組分，固化劑構成二組分，將兩組分分別包裝供應。

b.特性：漆膜中鋅含量高，具有優異的防銹性能；漆膜堅韌，并具有優良的耐水性、防銹性能；具有導電性和陰極保護作用，可作為車間預涂底漆使用，對鋼材焊接性能無影響;該產品屬于物理干燥型，干燥快，施工方便。

c.施工參考：首先要進行除銹，可以采用噴砂除銹或者噴丸除銹，鋼材表面應沒有砂粒、油污、灰塵等雜質。該漆可采用無氣噴涂，也可以采用傳統的噴涂、刷涂或者滾涂。若是粘度過大可用環氧稀釋劑或者是專用的稀釋劑稀釋至施工粘度，施工時應不斷地攪拌，而且不可亂用稀釋劑。雙組分的使用比例為：主劑∶固化劑=26∶3(重量)，配制好的漆應盡快用完，以避免浪費。

7 結論和建議

1)住宅體系設計使用年限一般為50年，鋅加涂膜鍍鋅防腐體系能夠滿足設計使用年限要求，環氧富鋅防腐體系防腐年限為15年，采用該防腐體系的鋼結構住宅中間需要進行二次防腐處理。

2)鋅加涂膜鍍鋅防腐體系相較于環氧富鋅防腐體系施工時涂刷次數少，便于施工。

3)鋅加涂膜鍍鋅防腐體系更加環保安全。

4)建議鋼結構住宅體系采用鋅加涂膜鍍鋅防腐體系。

[1] 劉 新，時 虎.鋼結構防腐蝕和防火涂裝[M].北京:化學工業出版社，2005.

[2] JGJ/T 251—2011，建筑鋼結構防腐蝕技術規程[S].

[3] ISO 12944，國際標準[S].

Research on anti corrosion technology of steel structure residence system

Tang Chenming

(JinchengHongshengBuildingEngineeringCo.,Ltd,Jincheng048006,China)

The paper introduces the durable life cycle of coating system, analyzes anti-corrosion mechanism of steel structure corrosion and anti-corrosion coating system by combining with corrosion environment types, describes composition and properties of two kinds of anti-corrosion systems including zinc-coated galvanized and zinc-rich epoxy primer, with a view to seek for suitable anti-corrosion scheme of steel structure residence system.

steel structure, anti-corrosion system, zinc-coated galvanized, zinc-rich epoxy primer

1009-6825(2017)07-0038-02

2016-12-22

湯晨明(1980- )，男，碩士，工程師

TU391

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