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JT/T 722-2008公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件

發(fā)布時(shí)間：2016/5/18 14:19:32 瀏覽次數(shù)：1790次

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼鐵得到越來越廣泛性的應(yīng)用，但每年因鋼鐵的腐蝕而造成巨大損失，對(duì)金屬進(jìn)行防腐越顯重要[1]。涂料保護(hù)以其施工便捷、經(jīng)濟(jì)、防腐性能優(yōu)異等特點(diǎn)，至今仍然占據(jù)鋼結(jié)構(gòu)防腐的主導(dǎo)地位[2]。對(duì)于大型鋼鐵結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，在當(dāng)前三種(封閉型、緩蝕型、代償型)鋼鐵防護(hù)有效類型中，最管用的是代償型[3]。代償型涂料無(wú)機(jī)富鋅漆的長(zhǎng)效性能已逐漸被人們所肯定，重點(diǎn)項(xiàng)目的鋼構(gòu)件防腐非其莫屬。

近年來水性硅酸鋰富鋅涂料從制備工藝到配方設(shè)計(jì)有了大量突破性的改進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量已接近國(guó)外同類產(chǎn)品，并已廣泛應(yīng)用于大型建筑鋼構(gòu)件，海洋鋼結(jié)構(gòu)及各類儲(chǔ)罐、管路等領(lǐng)域。

1.無(wú)機(jī)富鋅涂料介紹

1.1 發(fā)展歷史

富鋅涂料分為環(huán)氧富鋅和無(wú)機(jī)富鋅兩大類。環(huán)氧類主要采用環(huán)氧樹脂作為基料，而水性無(wú)機(jī)富鋅涂料則以硅酸鈉、鉀、鋰水溶液作為基料[4]。

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的發(fā)展主要經(jīng)歷了熱固性無(wú)機(jī)富鋅涂料、后固化無(wú)機(jī)富鋅涂料及自固化無(wú)機(jī)富鋅涂料三個(gè)階段。它們均被廣泛用于暴露在海洋大氣、高溫和各種環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效防腐，取得了令人滿意的效果。

自固化無(wú)機(jī)富鋅涂料：其代表產(chǎn)品就是以硅酸鋰水溶液為基料和以模數(shù)(M)>5的硅酸鉀水溶液作為基料的自固化無(wú)機(jī)富鋅涂料[5]。目前已解決了高模數(shù)硅酸鉀的穩(wěn)定性問題。由于模數(shù)高，活性羥基比常規(guī)的多，意味著提高了與鋅粉的反應(yīng)速度，固化時(shí)間大大縮短，減少了涂裝間隔和面涂時(shí)間。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上某些高模數(shù)硅酸鉀無(wú)機(jī)富鋅涂料，售價(jià)接近100 元/kg，普通模數(shù)的無(wú)機(jī)富鋅涂料售價(jià)也近70 元/kg，但因其性能卓越，性價(jià)比較高，仍受各行業(yè)不同用戶的青睞。

國(guó)內(nèi)(自固化)水性無(wú)機(jī)富鋅涂料(普通模數(shù)，M為2.5～5.0)的性能指標(biāo)見表1。

1.2 性能特點(diǎn)

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料含有大量的金屬鋅粉，鋅粉在涂層中能緊密排列和接觸，從而起到長(zhǎng)效防腐作用[6]。水性無(wú)機(jī)富鋅涂料具有以下特性：快干性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下20min表干，2h實(shí)干；厚涂性，一次噴涂膜厚可達(dá)70～120μm以上；防銹能力優(yōu)異；它不含甲苯、二甲苯、甲乙酮等有機(jī)溶劑，以純凈水為稀釋和清洗劑，不燃，無(wú)VOC 的排放，施工、貯存安全環(huán)保；可焊接性，在適宜的范圍內(nèi)，涂層不受焊接和切割損傷，宜于鋼構(gòu)件的補(bǔ)傷施工；耐高溫性，連續(xù)耐熱可達(dá)300 ℃以上[7-9]。除此以外還具有下列特性：

(1) 耐蝕性：鋅涂層通過電化學(xué)保護(hù)和化學(xué)防腐蝕而對(duì)金屬起到防腐蝕作用，在腐蝕性環(huán)境下，鋅將與大氣中的物質(zhì)反應(yīng)，形成氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氯化鋅、硫酸鋅等腐蝕產(chǎn)物，這些腐蝕產(chǎn)物逐漸積附在涂層顆粒間的空隙和金屬表面，增大電阻，減弱電化學(xué)腐蝕速度，大大降低鋅的消耗，涂層的耐久性得以提高，在相同條件下，可等同于熱噴涂鋅鋁層的防腐蝕效果。

(2) 附著力：是無(wú)機(jī)體系一個(gè)最重要的性質(zhì)。無(wú)機(jī)鋅粉底層能與金屬基板形成很牢固的附著，從而抑制膜下的開裂和銹蝕的遷移。當(dāng)表面處理達(dá)到St3級(jí)或以上時(shí)，附著力可達(dá)3.0MPa。

(3) 自修補(bǔ)性：涂層即使出現(xiàn)機(jī)械損傷，在一定面積范圍內(nèi)，防腐蝕電流也能夠向金屬漏出的部分流動(dòng)，從而起到保護(hù)作用。在防腐蝕電流流過的同時(shí)，鋅的腐蝕產(chǎn)物沉積到漏出的金屬表面形成保護(hù)膜。

(4) 安全環(huán)保性：因絕大多數(shù)無(wú)機(jī)涂層不以有機(jī)溶劑為稀釋劑，因此無(wú)閃點(diǎn)，不燃燒。在各類施工中無(wú)需采取嚴(yán)格的防火措施，相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)噴砂、熱噴涂施工，大大簡(jiǎn)化了貯運(yùn)、施工條件，提高了安全性能，有效降低了有機(jī)溶劑污染物的排放。

(5) 施工性：對(duì)基材的處理不像熱噴涂那樣嚴(yán)格，在無(wú)條件噴砂的情況下，也可采用人工除銹的方法進(jìn)行。

2 基本施工方法

（1）表面處理：將準(zhǔn)備防腐蝕涂裝的鋼材表面先除去油污，再以噴砂(或丸，達(dá)到Sa2.5級(jí))或電動(dòng)工具打磨(St3級(jí))等方法除去鐵鱗、鐵銹，表面粗糙度必須達(dá)到25～60μm。涂裝前，用壓縮空氣徹底除去砂礫、塵土等雜質(zhì)后，再進(jìn)行(自固化)水性無(wú)機(jī)富鋅涂料涂裝施工。

鋼構(gòu)件的表面處理是決定涂層附著力優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，對(duì)整個(gè)涂層質(zhì)量有重大的影響。水性無(wú)機(jī)富鋅涂料與油污等有機(jī)物質(zhì)的相容性很差，同時(shí)為了保證涂料中的鋅粉與底材充分的接觸，產(chǎn)生導(dǎo)電作用，起到防腐蝕效能，要求底材表面必須清潔，不能存在水、油脂或任何污染，尤其是油污類污物，應(yīng)徹底清除。

(2) 混合配比：基料和粉料的比例必須嚴(yán)格按照使用說明執(zhí)行，應(yīng)將粉料慢慢倒入基料中，同時(shí)不斷攪拌，充分混合使鋅粉處于懸浮狀態(tài)，噴涂前應(yīng)以60～100目篩網(wǎng)過濾。

可采用噴涂或刷涂，工具干凈無(wú)油。施工溫度5～50℃，相對(duì)濕度85%以下(保持通風(fēng))。要求粉料始終處于懸浮狀態(tài)(不斷攪拌)，潮濕或有雨禁用。

噴涂作業(yè)應(yīng)在除銹后進(jìn)行，一般不應(yīng)超過4h，噴槍嘴與待涂表面應(yīng)保持適當(dāng)距離，以避免干噴霧產(chǎn)生。涂裝間隔：兩道底漆間隔15～30min，最低限度24h后可涂有機(jī)封閉漆或面漆。

（3）配套涂料：可與丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、環(huán)氧涂料、乙烯涂料配套。噴涂前應(yīng)把待噴的面漆或中涂漆用稀料稀釋至15%～20%，然后再進(jìn)行噴涂，這時(shí)表面有許多小泡逸出，過一段時(shí)間就會(huì)消失。緊接著噴涂所需有機(jī)封閉漆或面漆。在后續(xù)涂層前一般應(yīng)做環(huán)氧過渡層，如環(huán)氧云鐵封閉漆封閉過渡。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)上部鋼結(jié)構(gòu)安裝補(bǔ)口補(bǔ)傷涂層修復(fù)

表2為杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)上部鋼結(jié)構(gòu)主體部分原設(shè)計(jì)方案，表3為杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)上部鋼結(jié)構(gòu)主體部分涂層修復(fù)變更執(zhí)行方案。

本方案變更理論基礎(chǔ)：

海中平臺(tái)上部鋼結(jié)構(gòu)主體部分的防腐涂裝施工是構(gòu)件安裝前在工廠內(nèi)分批逐件完成，工廠化生產(chǎn)范圍小，控制性強(qiáng)，效率高；而大型鋼結(jié)構(gòu)建筑在剛安裝完成后，對(duì)各節(jié)點(diǎn)及破損部位的涂層補(bǔ)口補(bǔ)傷工作必須在安裝的同一過程中進(jìn)行，若沿用原工藝將使工程施工的協(xié)調(diào)難度加大，控制性不足，造成資源的大量消耗。

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料具有的快干性：在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下20min即可表干，2h實(shí)干，一次噴涂膜厚可達(dá)70～120μm以上，且防銹能力優(yōu)異，在相同條件下，可等同于熱噴涂鋅鋁層的防腐蝕效果。

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料不含有機(jī)溶劑，以純凈水為稀釋和清洗劑，不燃，無(wú)VOC的排放，施工、貯存安全環(huán)保。

在適宜的范圍內(nèi)，涂層不受焊接和切割損傷影響，特別宜于鋼構(gòu)件的涂層修補(bǔ)施工。

補(bǔ)口補(bǔ)傷是針對(duì)安裝完成的構(gòu)件，在運(yùn)輸、吊裝、安裝等情況下產(chǎn)生的損傷，屬于局部防腐。對(duì)于在運(yùn)輸、吊裝等過程中造成的損傷及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)之后要進(jìn)行標(biāo)記，最后在大范圍的修復(fù)中再次進(jìn)行補(bǔ)口補(bǔ)傷。

在前期的小范圍補(bǔ)口補(bǔ)傷過程中進(jìn)行修復(fù)的部位要進(jìn)行標(biāo)記，在最后大范圍的補(bǔ)口補(bǔ)傷過程中，對(duì)前期的補(bǔ)口補(bǔ)傷部位重新打磨。

損傷到鋅鋁層的構(gòu)件在經(jīng)過動(dòng)力工具除銹達(dá)St3級(jí)后，對(duì)表面進(jìn)行清理后，涂裝富鋅底漆二道，厚度達(dá)到120μm(同主體構(gòu)件鋅鋁層厚度)，表干后刷涂環(huán)氧云鐵封閉漆，起滲透、封閉和過渡作用。

3.2 杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)下部鋼管樁涂層修復(fù)

表4為杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)樁基鋼管樁及鋼護(hù)筒水上可見區(qū)域原設(shè)計(jì)方案，表5為杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)樁基鋼管樁及鋼護(hù)筒水上可見區(qū)域涂層修復(fù)變更執(zhí)行方案。

本方案變更理論基礎(chǔ)：

冷噴鋅采用純度高達(dá)99.996%以上的鋅粉原料作為防腐功能材料，自固型無(wú)機(jī)富鋅完全固化后膜層中的鋅含量高達(dá)96%，對(duì)鋼材、鐵制品能起到陰極保護(hù)加隔絕保護(hù)的雙重保護(hù)功效，鹽霧試驗(yàn)達(dá)4300小時(shí)以上，當(dāng)冷噴鋅作為底涂與其他防腐配套涂料組合，其綜合防腐年限可提高1.8～2.5倍，可見其防腐性能并不低于熱噴鋅-鋁。

冷噴鋅對(duì)鋼材表面預(yù)處理要求不高，新鋼材表面一般噴砂至Sa2.5級(jí)即可，舊鋼材表面打磨至St3 級(jí)即可，允許涂裝在輕度銹蝕的表面上，但是熱噴鋅對(duì)表面要求比較高特別是不能具有噴砂不到的死角，而海中平臺(tái)鋼管樁施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜且在海上作業(yè)，難免具有噴砂不到的死角，因此冷噴鋅較熱噴鋅在這種施工環(huán)境下具有一定的優(yōu)勢(shì)。

冷噴鋅具有獨(dú)特的鍍層重融性，新舊冷涂鋅涂層在涂覆后可互相融為一體；復(fù)涂性好，可用于舊熱浸鋅的修補(bǔ)和翻新；與多種涂料有極好的配套性。而熱噴涂對(duì)于新舊涂層結(jié)合力很差，從而使涂層過早脫落，影響涂層使用壽命。因此在很多地方出現(xiàn)涂層銹蝕現(xiàn)象的不同部位涂層修復(fù)所牽涉到的新舊涂層界面非常多。

采用冷噴鋅代替原設(shè)計(jì)所使用的熱噴鋅鋁技術(shù)，可以在保證相同的防腐性能和使用年限的條件下，避免了熱噴鋅鋁會(huì)碰到噴砂死角、涂層新舊界面結(jié)合力不好等因數(shù)對(duì)整體涂層防腐性能的影響。

海中平臺(tái)鋼管樁的涂層修復(fù)施工完全處于潮起潮落的海面與平臺(tái)上部建筑之間，施工場(chǎng)地狹小，安全設(shè)施難以完備，工況復(fù)雜多變，文明施工和環(huán)境保護(hù)的壓力巨大。

4 結(jié)論

環(huán)保型涂料在21世紀(jì)具有很大發(fā)展前景的重防腐涂料品種，鑒于其良好的效果，國(guó)內(nèi)外許多重大工程項(xiàng)目都在廣泛采用相關(guān)的無(wú)機(jī)富鋅涂料，無(wú)機(jī)富鋅涂料的應(yīng)用幾乎涉及到性能要求高的各個(gè)領(lǐng)域，在各種工程上得到很好的應(yīng)用。

海中平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工現(xiàn)場(chǎng)各種防腐涂層修復(fù)施工作業(yè)面狹小，交叉作業(yè)多，工況條件復(fù)雜多變，采用(自固化)水性無(wú)機(jī)富鋅漆加環(huán)氧云鐵封閉漆的冷鍍修補(bǔ)方式可大大降低資源消耗，提高施工效率，并能對(duì)交叉的施工作業(yè)和環(huán)境影響降到最低限度。

自固化水性無(wú)機(jī)富鋅漆加環(huán)氧云鐵封閉漆的冷鍍修補(bǔ)方式可以保證海中平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口補(bǔ)傷和下部鋼管樁涂層保護(hù)達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的質(zhì)量要求。給全國(guó)同類型工程的設(shè)計(jì)與施工提供了借鑒實(shí)例。

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