濱海某地鐵管廊架防腐防火涂層失效原因和應(yīng)對(duì)措施

趙寧寧　崔道金　徐焜　張伊　劉志偉　劉栓

摘 要：地鐵軌道交通屬于市政民生工程，地面站臺(tái)管廊架鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂層既要保證站臺(tái)的安全穩(wěn)定性，又要符合站臺(tái)的整體美觀性和可修復(fù)性。本文主要探討濱海地鐵管廊架防腐防火復(fù)合配套涂層在海洋大氣腐蝕環(huán)境中失效演化機(jī)制，并通過對(duì)防腐底漆和防火面漆的配方設(shè)計(jì)，漆膜厚度控制，現(xiàn)場(chǎng)施工工藝管控等方面進(jìn)行討論并提出相應(yīng)措施，為地鐵軌道交通管廊架的修復(fù)涂裝提供參考。

關(guān)鍵詞：濱海環(huán)境;防腐底漆;防火面漆;失效機(jī)制

1 濱海地鐵管廊架防腐防火涂層的防護(hù)現(xiàn)狀分析

濱海海洋大氣腐蝕環(huán)境下，某城市軌道交通運(yùn)營(yíng)3年后，部分地面站臺(tái)管廊架鋼結(jié)構(gòu)防腐防火涂料出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為底漆剝落、防火面漆與底漆層間附著力差，詳見下圖。涂層的剝落面積約5%，部分管廊架金屬基底已發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要為黃色鐵氧化物。若不進(jìn)行妥善防腐維修，海洋大氣中的氯鹽會(huì)直接與基材鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，危及地鐵軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)。

2 涂層失效原因分析

2.1 管廊架服役腐蝕環(huán)境苛刻

該軌道交通管廊架長(zhǎng)期處于典型海洋大氣和工業(yè)大氣耦合腐蝕環(huán)境，腐蝕環(huán)境惡劣，大氣中的腐蝕介質(zhì)（如氯離子、二氧化硫和氮氧化物等）會(huì)逐漸滲透涂層，特別是已發(fā)生涂層剝落處，加速涂層的腐蝕和剝落[1]。

2.2 管廊架防護(hù)涂層配套不合理

該地鐵管廊架鋼結(jié)構(gòu)防腐耐火涂層的施工方案不合理，管廊架修建時(shí)選用水性無機(jī)富鋅防腐底漆與丙烯酸防火面漆涂層進(jìn)行配套。雖然水性無機(jī)富鋅底漆的防腐性能優(yōu)異，但對(duì)基材的表面處理和施工環(huán)境要求較高。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行露天涂裝時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工濕度超過RH80%時(shí)，無機(jī)富鋅底漆附著力會(huì)顯著降低。當(dāng)基材噴砂達(dá)不到Sa2.5級(jí)時(shí)也會(huì)導(dǎo)致底漆與基材結(jié)合力不好，在長(zhǎng)期服役過程中產(chǎn)生漆膜爆裂、脫落等現(xiàn)象;同時(shí)單組分防火面漆與底漆的層間結(jié)合力不佳，導(dǎo)致層間附著力下降，涂層致密性降低，復(fù)合涂層失去物理阻隔作用[2，3]。

2.3 防火面漆不達(dá)標(biāo)

防火涂料為了達(dá)到相應(yīng)耐火等級(jí)，添加許多防火助劑和膨脹填料，降低了涂層體系的防腐性能。防火涂料涂裝厚度大，內(nèi)部疏松多孔，導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)容易向復(fù)合涂層內(nèi)部滲透擴(kuò)散，加速整個(gè)防護(hù)涂層的腐蝕失效。

3 地鐵管廊架防腐維修措施

軌道交通屬于市政民生工程，地面站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)涂層既要保證站臺(tái)的安全穩(wěn)定性，又要符合站臺(tái)的整體美觀性，同時(shí)，考慮到軌道交通運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)后續(xù)維修施工作業(yè)難度高，因此，需針對(duì)該軌道交通所處的海洋大氣或工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境，開發(fā)一種鋼結(jié)構(gòu)用薄型防火和防腐一體化涂層配套體系，解決站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期防腐防火要求，并降低站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)的綜合涂裝維修成本。

3.1 防腐底漆選擇

建議采用低表面處理的環(huán)氧防腐底漆，其體積固含量在70%以上。該底漆對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面處理等級(jí)要求低（需要機(jī)械打磨至St2.0級(jí)），配方中含有鐵銹轉(zhuǎn)化劑可與銹層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，提高底漆的附著力。并具有低粘度、高觸變性、容易施工和不流掛特性，同時(shí)低表面處理的環(huán)氧防腐底漆與防火面漆配套性好，施工周期短。

3.2 防火面漆選擇

優(yōu)選具有一定防腐性能的薄型防火涂料，同時(shí)滿足站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)要求，其干膜厚度一般在3mm左右。薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料一般采用單組分丙烯酸類膨脹性防火面漆，主要由氣源（三聚氰胺）、碳源（季戊四醇）和酸源（聚磷酸銨）和組成，該防火涂層具有良好的抗碳?xì)浠鹧娴男阅埽蓽p少火災(zāi)過程中熱量向管廊架鋼結(jié)構(gòu)傳遞，降低火災(zāi)對(duì)管廊架的損害，為人員逃生和火災(zāi)救援贏得時(shí)間，同時(shí)薄型防火涂層也可以降低后續(xù)服役過程中面漆的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 制定合理維修施工方案

根據(jù)ISO12944-2中特定環(huán)境及使用年限要求來規(guī)定底漆和面漆種類、漆膜干膜厚度，各種涂料材料的品種、規(guī)格、質(zhì)量等，均應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家、行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定及需求方的要求;應(yīng)按當(dāng)日（班）需要量，嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書上規(guī)定的比例調(diào)配，涂料應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓娇墒┕ぃ扑]采用電動(dòng)或氣動(dòng)攪拌裝置;涂裝施工前先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，制定管廊架鋼結(jié)構(gòu)的維修涂裝作業(yè)指導(dǎo)書和安全操作規(guī)范;在刷涂時(shí)，應(yīng)對(duì)漆膜的外觀質(zhì)量加以控制，使漆膜顏色均勻，不產(chǎn)生流掛、針孔、氣泡、龜裂等缺陷，一旦出現(xiàn)類似缺陷，應(yīng)立即修補(bǔ);每道油漆噴涂干燥后，應(yīng)對(duì)刷涂區(qū)域進(jìn)行檢查，確保無漏涂、薄涂，對(duì)焊縫以及自由邊等易腐蝕區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)預(yù)涂，確保這些區(qū)域有足夠的膜厚;施工現(xiàn)場(chǎng)堅(jiān)持工完料清，施工完后要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，在工程結(jié)束后，迅速拆除臨時(shí)建筑，清理現(xiàn)場(chǎng)雜物后恢復(fù)原狀。做好施工組織計(jì)劃，使施工期間對(duì)環(huán)境的影響降低至最小程度，做好沿線場(chǎng)地清理、平整工作。

4 結(jié)語

地鐵軌道交通的管廊架防腐防火涂層在濱海海洋大氣腐蝕環(huán)境下容易失效。在地鐵管廊架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，要進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免異種金屬材料的電偶腐蝕。在涂裝工藝設(shè)計(jì)階段，要根據(jù)服役環(huán)境和設(shè)計(jì)使用年限選擇合適的防火防腐涂料以及制定涂層的厚度要求。在軌道交通運(yùn)行階段，要避免機(jī)械磨損以及人為因素造成的涂層破損。最重要的是，要定期進(jìn)行維護(hù)，對(duì)于出現(xiàn)腐蝕坑點(diǎn)的位置進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，避免產(chǎn)生涂層整體的防腐失效。

參考文獻(xiàn)：

[1]尚慶麗.淺談涂層防腐失效的原因和應(yīng)對(duì)措施[J].科技風(fēng)，2019（10）：150.

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[3]顧亮，闞嶸.鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層病害原因分析及修復(fù)方案比選[J].科技風(fēng)，2018（11）：122.