钢结构长效防腐技术比较及质量监测

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【摘要】本文提出了钢结构长效防腐的必要性，并对各种长效防腐综合技术进行了比较，说明了使用热喷涂锌或铝涂层技术的优越性。同时强调了钢结构长效防腐工程应在施工方面、监理方面及使用方面引起高度重视。
【关键词】钢结构；长效防腐技术；质量监测
[文章编号]1619-2737（2016）01-06-633
1. 引言
钢结构以其强度高、质量轻，具有良好的延伸性、抗震性和施工周期短等特点，在建筑业中得到广泛应用，尤其在超高层及大跨度建筑等方面显示出强大的生命力。但是，钢结构在服役期间，和它所处的环境介质之间易发生化学、电化学或物理作用，引起材质的变质和钢结构的破坏失效，常常会造成巨大的经济损失。据一些工业发达国家统计，每年由于钢结构腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%～4%。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上。
采用钢结构防腐技术，特别是长效防腐新技术的运用就显得尤为重要。如果钢结构能够在15～50年免维护的话，不但能节省大量的维护经费，而且能提高钢结构的安全性与使用寿命。
2. 钢结构长效防腐综合技术比较
钢结构长效防腐处理（15～20年以上）可有多种选择。例如热浸镀锌或铝技术，重防腐涂料涂层技术，热喷涂锌或铝涂层技术、氟碳重防腐涂层体系等。从目前研究成果看，长效防腐的关键是一方面要阻隔有害介质尽量少到达钢铁表面；另方面是通过钢铁表面外设置的多层保护物先牺牲，起到保护作用。试验已证明高含铝量的锌铝合金或锌铝伪合金涂层优于长效涂料类、镀锌、喷纯锌、铝涂层，这个结论也得到许多国家工程界的认可。
2.1热浸锌防腐技术。热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限较长（在一般大气环境下可以提供10年左右的有效保护），生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等，也较多采用热浸锌防腐蚀。
然而，热浸锌防腐工艺受渡槽容积所限，不能对较大尺寸结构进行防腐施工；其次，不能到现场进行热浸锌防腐，只能在固定工厂施工，势必造成大量的往返运输费用；再次，热浸锌镀层碰伤后，较难修复。因此，该防腐技术最适宜于小的钢构件和轻钢结构构件的防腐。
2.2重防腐涂料涂层技术。
重防腐涂料涂层技术的防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似，即涂层设计由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系；油漆品种均为环氧（无机）富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和聚氨酯类或环氧类或氯化橡胶面漆等组成。防腐底漆中如添加锌粉（如富锌底漆），对钢铁提供阴极保护。涂层对钢结构提供的腐蚀保护以机械屏蔽的隔离防护为主，涂层的老化、粉化使这种隔离作用减弱或失去作用。目前，重防腐涂料的防腐寿命一般为10～15年，世界各国大量应用实例都证明了这一点。
2.3热喷涂锌或铝涂层技术。
热喷涂锌或铝涂层技术的发展是从火焰喷涂到电弧喷涂，从喷锌发展到喷铝及锌铝合金、伪合金等。我国于20世纪60年代曾采用火焰喷涂防腐，十多年后检查效果良好。但火焰喷涂生产效率较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，严重制约钢结构的加工工期，目前国内外使用较少。电弧喷涂由于采用了电弧代替气体燃烧，大大提高了工作效率和工作安全性，且电弧温度高于火焰，涂层结合力远大于火焰喷涂，涂层质量完全可以满足长效防腐的需要，因而得到广泛应用。电弧喷涂防腐复合涂层的防腐寿命为30～50年以上，是热浸镀锌或铝防腐的3～5倍，是普通油漆防腐的10～15倍，是重防腐涂料防腐的4～5倍。从工程使用方的综合计价来讲，与油漆涂层技术和热浸技术相比，热喷涂长效防腐技术具有很高的性能价格比。
电弧喷涂具有防腐寿命长，工艺简单易行，易修复，工艺系统具有普遍适用性等特点。只是应用热喷涂技术施工时，存在着一定的噪音和粉尘。对于钢结构工厂制作时的环保要求相当严格，而目前对于野外的安装或旧钢结构后期维护施工时基本没有高的要求，只是必须加强对施工人员的防护。
2.4长效钢结构氟碳重防腐涂层体系。
氟碳涂料因其超强的耐候性和耐沾污性能而被誉为“涂料王”，户外防腐年限可达20年以上。 中国铁道行业标准TB/T1527《铁道桥梁保护涂装》在2004年进行了修订，首次将氟碳涂料引入钢结构防护体系，为氟碳涂料在铁路钢桥中应用提供了依据；交通行业标准《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》推荐的多个涂层配套体系均采用氟碳面漆体系，以使桥梁在海洋和工业大气腐蚀环境下具有20年以上的防护期。现在我国已在重庆嘉陵江大桥、鸟巢钢结构、杭州湾跨海大桥等防腐涂装中得到了应用。 但由于氟涂料价格通常是普通涂料的5倍，市场接受高价位还需要一定的时间，这就要企业加强自律，真正以氟碳涂料的优异性能和优秀的工程应用实例赢得市场。
目前中国氟涂料行业还需要解决单体和生产原料的本土化问题，从源头上解决中国氟涂料的“无米之炊”难题。同时，尽管氟涂料有很多优点，但并不是所有场合都要用氟涂料，应该提倡“好钢用在刀刃上”，否则就是资源的极大浪费。
3. 钢结构长效防腐技术工程现状
钢结构长效防腐是一个系统工程，因为它要涉及到钢结构工程使用方、工程设计方、工程施工方与施工监理方等多方面的综合因素。只有将各个方面进行合理的组合与多方的重视，钢结构的安全与使用寿命才可以得到可靠的保障。
目前，从钢结构工程使用方、设计方和施工方等多方面仍然对钢结构的长效防腐的重要性缺乏足够的重视，在意识上依然停留在传统的防腐技术上，后期的维护可能也跟不上。并且，即使是传统的涂装防腐，由于在施工过程中防腐施工技术不过关，经常造成钢结构过早的腐蚀或破坏。一些工程使用方也存在着一个较大的问题，即工程实施之前，没有专门的防腐工程方面的专家对钢结构的整体防腐技术进行评估；工程移交时，没有委派专业的防腐施工的工程师或专家对整个钢结构防腐的质量进行严格的检测；防腐施工后，对其后期的定期检测与维护基本没有进行，早早出现的锈蚀痕迹无情地反映了工程建设过程中的众多失误。
工程质量监管力度不够，工作责任心不强等，无法保证质量达到期望标准，监理的质量检验工作多数也是流于形式，等等。各个方面的问题，集中在一起的时候，整个钢结构的寿命肯定是令人怀疑的，到目前为止，已经发生了多起钢结构破坏事故，其直接后果都是灾难性的，直接证明了上述的分析。
4. 钢结构长效防腐工程的质量监测
近年，政府对于钢结构的设计与制造提出了明确的寿命要求，对于钢结构工程的设计与施工，均采用质量终身制。因此，不管钢结构采取何种防腐技术进行防护处理，在其制作或者维护过程中，必须进行专业性的严格质量检测与监督。
首先，设计要合理，应尽量避免出现难于检查、清刷和喷涂之处，以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽，闭口截面构件应沿全长和端部焊接封闭等。其次，对于每一道防腐施工工序，必须提出明确的质量技术规范，施工后要求检查涂层外观、涂层厚、粘结强度、耐腐蚀性及密度等指标。例如钢结构预处理时的喷砂等级或手工预处理等级，防腐施工的环境要求，油漆的施工工艺规程，正确选择的油漆涂层或热喷涂涂层的结合性能与厚度现场抽样检测，抽样进行模拟环境下的腐蚀实验，涂层外观检查等等，均需要专人负责。最后，在使用过程中，应保持良好通风，及时排除侵蚀性气体和湿气，及时进行清灰、清污工作。
无论是施工方，还是工程使用方，对防腐涂层进行质量检测时，必须采用较为精密的检测手段和设备，而在目前，很多的钢结构制作厂家或工程使用方对工程施工时如何检测防腐涂层的性能，基本没有很好的重视，有的干脆根本就没有检测设备或条件。这也是很多钢结构服役期寿命大大缩短，并可能造成破坏的灾难事故发生的主要原因之一。
5. 结论
钢结构长效防腐工程与钢结构的安全运行和寿命的保障密切相关。应加强钢结构制作与维护过程中的防腐施工管理与监督，在钢结构的设计与制作过程中，必须有专业防腐工程技术人员和专家的参与或指导。目前，在国内，电弧喷涂长效防腐技术受到了越来越广泛的注意，与涂装技术的有机结合，将更加具有市场的优势。
参考文献
[1]李春、岳文华。桥梁钢结构防腐新技术的探讨，2005年中国桥梁钢结构研讨会
[2]中华人民共和国国家标准 GB/T9793-1997《金属和其他无机覆盖层热喷涂 锌、铝及其合金》，国家技术监督局发布
[3]张忠礼著。 钢结构热喷涂防腐蚀技术， 化学工业出版社