水性涂料施工受天氣因素影響的分析與對策

李 銳 中國鐵路上海局集團有限公司上海房建公寓段

1 概況

1.1 工程實例一：虹橋站鋼結構涂裝整治

虹橋火車站鋼結構雨棚從2009年投入使用至今，已快十年時間，鋼結構表面保護涂層部分失效、脫落。上海房建公寓段借迎18年進博會的契機，完成了對虹橋鋼結構防腐涂裝整治。本次歷時8、9兩個月。施工過程發現同一施工隊伍在部分天窗作業時間內漆膜質量起伏較差，通過記錄分析，出現漆膜質量較差的天窗點前有大到暴雨現象。由此可見濕度對漆膜質量有著較大的影響。

1.2 工程實例二：金山園區雨棚屋面板涂裝整治

2018年上海房建公寓段對金山園區站屋面板銹蝕情況進行了整治。該工程于2018年10月25日開工正式作業4個天窗點，施工中發現涂料無法成膜，油漆流淌現象嚴重。最終工程停工。通過對比，臨近的金山衛站屋面銹蝕整治工程，在屋面板材質上，車站所處的氣候均一致。而9月開工的金山衛站雨棚涂裝整治未出現無法成膜現象。9月金山衛日均最低氣溫160C，而10月25日后幾日最低氣溫達到了50C至70C。由此可以判斷溫度對油漆成膜的質量有著較大的影響。

1.3 研究方向

通過以上兩個工程實例施工因素變化的分析，判斷出溫度和濕度對鋼結構涂裝漆膜質量的有著較大的影響。對油漆涂裝合適的溫度、濕度等天氣因素進行研究對合理指導鋼結構涂裝施工有著重大意義。

2 鋼結構銹蝕因素的分析

2.1 雨水

降雨后會在鋼結構表面形成富積氧電解質薄膜，氧氣作為陰極與鋼結構形成一個基本的腐蝕原電池，使大氣腐蝕以優先的氧去極化進行腐蝕。氧在有水的環境中與鐵反應，生成氧化鐵，即鐵銹。

2.2 濕度

上海年平均氣溫高于金屬70%的臨界相對濕度。已知實驗結果表明鋼鐵在相對濕度大于70%的環境時開始明顯腐蝕。

2.3 行車產生的油污

列車行進產生的靜電油灰在鋼材上形成了一層很厚的污染帶，這些腐蝕性很強的污染帶對鋼結構會造成不同程度的腐蝕。

2.4 空氣的鹽含量

上海市靠海，大氣里的鹽含量相對內陸城市要高許多，空氣中的鹽離子溶于鋼結構表面的水膜。形成腐蝕性很強的電解質，加速鋼結構的腐蝕。

2.5 原涂裝施工工藝不到位

鋼結構桿件焊接處容易出現銹蝕。焊接縫部位是現場施工很容易導致涂裝施工不到位。所以焊接縫處是銹蝕的多發部位。

3 油漆涂料的選擇

由于雨棚鋼結構涂裝施工大多在線路上方。必須天窗點作業。天窗施工時間較短對油漆的干燥時間有著較高的要求，所以高鐵鋼結構涂裝施工必須尋求新型涂料。目前車站鋼結構設備維護大多使用水性鋼結構涂料。該涂料具有下列適合車站鋼結構涂裝天窗作業的優點。

3.1 漆膜表干速度快

傳統油性涂料進行防腐處理過程中，普通涂料對二次施工的間隔時間一般都在4 h以上，需要等待底漆干燥后才能進行二次涂裝，在較短的時間內很難完成2次覆涂。有效作業利用時間短，工作效率低。水性鋼結構涂料表干時間小于30 min，一個天窗點可以保證2至3遍涂裝。

3.2 允許帶濕作業

由于“天窗點”作業都是在夜間施工，晝夜溫差，鋼結構表面產生很容易凝露，嚴重影響了涂料覆蓋效果。水性鋼結構涂料對擦拭過的濕底材具有優異的附著力，并對殘留的水膜具有一定的容忍性。

3.3 適應低打磨處理的底材

由于車站鋼結構雨棚凈空高度都在20 m以上，高空作業嚴重影響了作業人員的活動空間，只能使用手持電動工具對底材表面進行清理。手工除銹的方式作業面積有限，銹蝕面很難徹底清除，基底處理難以達到溶劑型涂料的施工要求。水性鋼結構涂料對打磨過仍存在銹坑的底材有一定的容忍性。

3.4 與舊涂層結合較好

傳統涂裝涂料與舊層涂料的覆蓋率的不匹配，會造成覆涂后的地方，在較短的時間內就容易產生二次脫落。水性涂料為生物性納米材料化學螯合的單組份特殊改性的丙烯酸樹脂，為弱性介質涂料，不會與溶劑型舊涂層發生咬底、脫落及空鼓等問題。

4 溫度因素對水性涂料表干時間的分析

溫度對于涂裝來說是一個重要的因素。對于涂料，在氣溫較高的時候涂裝，由于涂料中的水揮發太快，膜層表面很快地結成一層薄的干皮，形成了一個封閉層，使下面涂料中的水不能完全揮發。這樣就會出現縐皮，或起泡。由于干燥太快，涂膜表面來不及流平，使涂層表面不平滑。因此一般在溫度高于35℃時不應進行涂裝。如果氣溫太低，就可能使涂膜的干燥性大大降低。在垂直的表面會產生流掛現象。另外，當溫度太低時，即使是常規油性涂料也會出現粘度增加，如果水性涂料勉強進行施工，就需要多加入一些水，以獲得較好的涂裝性。但是這樣將會造成水的額外增加和涂膜變薄的現象，影響涂層質量。

圖1 水性鋼結構涂料受溫度影響表干時間的變化圖（濕度RH60%）

由圖1可以看出涂裝的表干速度隨溫度的降低不斷增長，低溫環境下不但對漆膜質量造成影響，也不利于時間有限的高鐵天窗修施工。

5 濕度因素對水性涂料表干時間的分析

鋼結構涂裝質量和施工時空氣中的濕度有直接關系。大氣中地面的相對濕度一般在40%～90%之間變化。在涂裝施工中，按常規，當相對濕度超過85%時，是不應進行的，這是因為濕度太高將會產生水分而凝聚在物體表面，不但會使剛除銹清潔的鋼鐵表面很快重新生銹，從而降低油漆的附著力，而且對己涂過底漆的表面，也會降低面漆的附著力，影響涂層質量。

表1 水性鋼結構涂料受濕度影響表干時間的變化圖（溫度30℃）

從表1中看出相對濕度越高，空氣中的水分越接近于飽和，涂層中的水分不易向空氣中逸出，涂層的表干及效果就會受到相應的影響，表干時長增加。相應的濕度越低越有利于漆膜的表干速度的增加。

6 總結

在這里以上海市的平均氣溫及濕度作為參考，圖2是上海市全年每月平均溫度、降水總量、濕度的統計表。

圖2 上海市全年每月平均溫度、降水總量、濕度的統計表

由于高鐵雨棚涂裝天窗修夜間施工作業的情況，日平均最低氣溫更具參考意義，通過前文溫度對水性鋼結構涂料涂裝的研究得出，350C以上及50C以下對水性涂料的涂裝施工都是比較極限的情況，單一從溫度因素考慮4月到10月都是合適的施工時間。通過前文濕度對水性鋼結構涂料涂裝的研究得出，濕度越大，水性涂料的成膜時間會急劇增長。從上海市全年每月平均濕度來看上海市每月平均濕度波動不大，而受降雨影響的濕度的激增對涂裝的影響就尤為關鍵，上海市屬北亞熱帶季風性氣候，全年70%左右的雨量集中在5至8月的汛期。5月至8月的平均降水總量也遠高于其余月份。

從溫度和濕度兩種因素綜合考慮。4月、9月、10月是比較適合水性涂料涂裝施工的時間，考慮到不少大型高鐵車站的高鐵雨棚涂裝施工體量較大，一個月天窗施工時間不夠，4月至5月，9月至10月都是較為合適的施工時間。