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序论:在您撰写钢结构建筑防腐工程时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
Abstract: the steel structure because of high strength, light weight, construction speed etc, and is one of the popular architectural structure, but as the steel itself, the characteristics of corrosion problems exist, this to the state, enterprises brought a huge loss, as the engineering personnel is necessary to understand the anticorrosion knowledge of the project implementation process of corrosion protection, reduce corrosion in the steel structure of the loss. This article through to the steel structure antisepsis engineering are discussed, according to its own work experience discuss steel structure corrosion methods, characteristics, coating selection and matters needing attention for surfacc preparation.
Keywords: steel structure building; Corrosion; Coating; Methods; coating
中图分类号: TU391 文献标识码:A 文章编号:
一、钢结构建筑防腐方法及特点
(一)改变金属结构组织
耐候钢,即耐大气腐蚀钢,是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列,它具有优质钢各种特性,用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。2010年上海世博会中大量的应用了耐候钢,如卢森堡大公国国家馆主体建筑锈色外观,澳大利亚馆红赭石色外观都是用的耐候钢材料。
(二)电化学保护,即消除原电池反应而防止电化腐蚀。这种电化学保护常用的两类,一类是阳极保护法,一类是阴极保护法。阴极保护法在实际工程中使用较频繁,原理是钢材作为腐蚀电池的阴极,这种方法主要有以下两种:一是牺牲阳极保护法,当发生腐蚀时,根据金属发生化学反应的特点,活泼的金属就很容易氧化,从而保护了要保护的金属。常用在保护水中的钢材建筑工程上以及轮船等。二是外加电流的保护法,即把要保护的钢材和电源的负极相连,再选一块导电的惰性材料连接电源的正极,由于抑制了钢材失电子而达到保护目的。
(三)处理腐蚀介质,具体情况是保持金属干净,间隔一段时间就清洗一次,另外还可以增加一些缓蚀剂,以降低侵蚀速度。因为建筑工程中的钢材需要长期的防腐,因此这种法在建筑工程中应用较少,只能在部分不太重要的部位使用这种方法。
(四)保护层法
对钢材表面增加一些特殊的金属涂层,使金属制品与周围腐蚀介质隔离,从而起到防腐保护作用,常用的方法有如下两种:
1、在钢材表面使用金属涂层,增加涂层的方法常有电镀、热镀、喷镀等,常用的抗腐蚀的金属有锌、锡、铬、镍等,因为这些金属在空气中容易形成具有极强耐腐蚀的氧化物膜,从而起到防腐保护的作用;
2、在钢材制品的表面涂上一些抗腐蚀的非金属材料,如:机油、凡士林、油漆、沥青或者覆盖搪瓷、塑料等,目前很多防腐涂料都具有一定的防腐保护功能,建筑工程中更是大面积的使用;对于建筑工程中的钢材目前采用比较普遍的非金属涂层就是涂刷油漆,常用油漆类防腐涂料的情况如下:
①醇酸树脂涂料,醇酸树脂是以是以多元醇和多元酸的酯为主链,以脂肪酸或其他一元酸为侧链组成。用于配置涂料的醇酸树脂主要有纯干性油醇酸树脂、改性的纯干性油醇酸树脂和非干性油醇酸树脂。醇酸树脂涂料与油性漆相比,干性、保色性、耐候性、附着力等均有很大程度的提高,但耐酸性、耐水性差,适宜于干燥环境,不能用于水下结构。醇酸树脂涂料可以自成体系,钢结构防腐方面应用非常广泛。
②酚醛树脂涂料,以酚醛树脂为主要成膜物的涂料,干燥性好,耐磨,涂膜坚硬光亮,耐水、耐化学腐蚀性好,有一定的绝缘能力,单组分施工方便,但涂膜硬脆,颜色易泛黄变深,耐候性差。在钢结构中,酚醛树脂涂料主要有酚醛红丹防锈漆、酚醛锌黄防锈漆、酚醛云铁防锈漆,一般用于打底。
③环氧树脂涂料,以环氧树脂为主要原料的涂料,附着力非常好,耐碱、油和盐水,绝缘性能优良,但不耐紫外线,在阳光作用下容易失去光泽和粉化。另外对施工温度、重涂间隔时间的要求比较严格。环氧树脂涂料是现代钢结构中比较常见的防腐涂料,常见品种有:环氧红丹防锈底漆、环氧富锌底漆、环氧磷酸锌防锈底漆、环氧云铁防锈漆或中间漆环氧磁漆、快干型环氧涂料等。
④氯磺化聚乙烯涂料,氯磺化聚乙烯涂料是由聚乙烯、氯和二氧化硫在引化剂作用下反应生成的聚合物,其最大特点是耐化工大气老化,主要应用于化工、冶金、石油行业建筑,缺点是成膜难。一般用于底漆和中间漆。
⑤氯化橡胶涂料,氯化橡胶涂料是天然橡胶或合成橡胶经氯化而成。漆膜致密但发脆,常加入氯化石蜡作为增塑剂。常用品种有:氯化橡胶铁红防锈底漆、氯化橡胶云铁防锈底漆以及各色氯化橡胶面漆。氯化橡胶面漆近年来逐渐被丙烯酸面漆代替。
⑥聚氨酯涂料,聚氨酯涂料是以聚氨基甲酸树脂为基料的涂料,具有优良的防腐蚀和力学性能,耐候性好。丙烯酸聚氨酯面漆是目前钢结构工程中应用比较经济和广泛的面漆品种之一。
⑦富锌涂料,富锌涂料时常用的重防腐涂料,涂料中含有大量锌粉作为电化学防锈颜料,不但防腐性能优良,而且与刚才的附着力强,与环氧云铁中间漆和其他高性能面漆也有很好的粘合力,但施工工艺复杂。常用富锌涂料品种有环氧富锌底漆、无机富锌底漆等,寿命可达7-15年。
可以看出,防腐涂料的品种很多,防锈及涂装应与钢结构重要性、侵蚀环境、除锈等级、维护条件及使用寿命相匹配。
二、钢结构工程防腐涂装作业需要注意的一些事项
(一)施工准备
1、涂料要选择设计要求的,符合国家有关技术指标的规定,有产品出厂合格证。
2、作业条件:操作人员必须具有特殊工种操作证,不得无证作业;对于操作人员要有安全保护措施,比如防火、通风等;天气恶劣的时候禁止露天作业。
(二)操作工艺
1、基面清理,油漆涂装的前提是必须保证钢结构安装验收合格,没有验收合格决定不得涂装。油漆涂刷前还必须清理钢材表面。钢材表面如果有锈,那务必进行除锈,除锈的好坏和涂层好坏有直接的关系。
2、为了能提高涂装涂层的质量,需要选用不同的除锈工艺:喷砂除锈、酸洗除锈、人工除锈。
3、底漆涂装,控制油漆色泽、粘度均匀一致;涂刷方向一致;防止刷子带漆太多而流坠;保持一定的时间间隙。
4、面漆涂装,在涂装面漆前对钢结构表面进行清理,补漆;调制应使其工作粘度、稠度应保证涂装时不流坠,不显刷纹;面漆在使用过程中应不断搅和;喷涂施工时应调整好喷嘴与涂层的距离,喷嘴应该平行平稳移动。
5、涂层检查与验收,涂层颜色一致,不起皱皮,不起疙瘩;漆膜厚度测定要认真。
(三)质量保证
1、涂层质量与气温有很大关系,一般在5~38℃之间,如果作业温度低于低于5℃时,就应该使用低温涂料。
2、特别注意的是如果气温过高,一般高于40℃时,就不宜进行涂层施工了,因为会产生气泡,这样的后果就是附着力大大降低。
3、涂层质量和湿度也有很大的关系,如果湿度大于85%,或钢材表面有结露时,均应停止涂层施工。
三、结束语
钢结构本身优良的物理性以及施工简洁,受到广大工程施工的喜爱,应用广泛,由于腐蚀问题造成损失,因此,防腐工程还有待进一步加强研究,必定会对将来钢结构建筑的发展起到至关重要的作用。
参考文献:
1、钢结构防腐涂装工艺标准(508-1996),fanwen114
2、钢结构防腐涂装工程质量管理, 省略
【关键词】建筑 钢结构 防腐工程 维护
引言
钢结构有质量轻而强度高,塑性和韧性好,施工周期短等特点,因此在高层建筑、大型工厂、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅等建筑中得到了广泛的应用和发展。
然而,随着钢结构建筑的日益增多,钢结构的保养与维护工作显得尤为重要,其内容主要包括建筑钢结构的防腐与防火两方面。
据不完全统计,国内每年因腐蚀而造成的经济损失在400亿人民币以上,每年9000万吨钢产品中,约30%被各种形式的腐蚀消耗掉,可见钢结构的防腐工作时多么重要。钢材受大气中水、氧气和其他污染物的作用而被腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面形成水膜,是造成腐蚀的决定因素。当大气相对湿度小于60%时,腐蚀相当轻微;而大于60%~70%时,钢材的腐蚀速度会突然升高。
钢材在高温下,其强度会逐渐降低,通常在450℃~650℃时失去承载能力。此时的钢结构柱、梁弯曲会因过大的变形而失效。若无外来干涉,大约燃烧7min就可以达到500℃。不加保护的钢结构耐火极限为15min左右。为此,建筑钢结构的防腐与防火是钢结构设计中不容忽视的两个环节,现就这两方面分别论述。
一、建筑钢结构的各种防腐方法及特点
1.采用具有抗腐蚀能力的耐候管
耐候管是在低碳或低合金钢中添加铜、铬、镍等元素制成的一种耐大气腐蚀的刚材。在大气作用下,表面自动形成一种致密的防腐薄膜,起到抗蚀作用。其抗腐蚀能力高出一般钢材2~4倍。这种钢材不涂装就可以使用,很适合于露天钢结构,是极好的结构用材。在日本,耐候钢自20世纪60年代后期首次在桥梁上应用之后,迄今应用越来越多。在所有的钢桥中,其应用率占到5%~7%。在美国,则有大约45%的桥梁应用了耐候钢。在国内,因其价格昂贵,目前应用不多,今后的任务是不断降低耐候钢的成本,研究有抗腐能力的焊缝金属和焊接工艺,使耐候钢逐步推广到钢结构中。
2.热浸锌防腐
热浸锌防腐是将除锈后的刚才进入600℃高温熔化的锌液中,使钢材表面附着锌层。实践表明,为起到防腐蚀的作用,对于厚度5mm以下的薄板,锌厚度应≮65 ;对于厚板,锌层厚度应≮86 。在一般的大气环境下,可以提供10年左右的有效保护,而且质量稳定,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,如输电塔、通讯塔等。热浸锌发明于18世纪中叶,至今仍是钢材防腐方法中最普遍、最有效的工艺措施。但是,热浸锌防腐工艺由于受渡槽容积所限,不能对较大尺寸的结构进行防腐施工;不能在现场进行热浸锌防腐,只能在固定的工厂施工,势必造成大量的往返运输费用;热浸锌镀层碰伤后,其自身无法恢复,因此,热浸锌方法最适宜于小型钢构件、轻型钢构件的防腐。
3.热喷铝(锌)复合涂层防腐
这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐方法。具体做法是:先对钢构件表面做喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰或电弧喷涂设备将不断送出的铝(锌)进行加热,将熔融的粒子雾化、喷射并沉积到基材表面,喷涂层厚度约80~100 。最后用环氧树脂或氧丁橡胶漆等涂料填充毛细孔,已形成复合涂层。热喷铝(锌)涂层防腐机理为阴极保护,在腐蚀环境下,即使防腐涂层局部破损,仍具有牺牲自身而保护钢铁基体的效果。欧美发达国家于20世纪50~70年代开始采用这种方法,几十年的实践证明,热喷铝(锌)复合涂层是钢结构长效防腐的最好方法,这一结论已经得到了工程界的认可。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。而且这种工艺的热影响是局部的,受约束的,因而不会产生热变形。我国于20世纪60年代曾采用火焰喷涂防腐,10多年后检查效果良好。但火焰喷涂的生产效率较低,喷砂喷铝(锌)的劳动强度大,严重制约着钢结构的加工工期,可能会出现防腐施工效率与工期的矛盾。
4.涂(喷)油漆防腐
油漆防腐具有外表美观、涂装工艺简单等特点,多年来一直被广泛采用。涂(喷)油漆防腐首先要彻底除锈(人工除锈或喷砂除锈),然后涂(喷)油漆。涂层的选择要考虑周围的环境,不同涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆与面漆之分,底漆一般采用环氧铁红底漆、环氧煤沥青底漆或氟碳底漆等,面漆采用环氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯或氟碳涂料等。但由于尤其涂层的老化、粉化会使这种保护作用减弱或失去作用。同时尤其涂层本身有无数的微针孔,长期处在盐雾、潮湿环境下,cl-离子、水分子等会通过针孔腐蚀基体金属,导致油漆层剥落。因此,涂(喷)油漆防腐必须定期维护。氟碳涂料含氟树脂三氟氯乙烯,由于氟树脂分子中有化学结合力特别强的CF键存在,在受热、光(包括紫外线)、各种化学介质溶剂作用下,CF键难以断裂,使得氟树脂具有超强的耐候性、耐磨性及耐腐蚀性等。经试验验证,氟碳涂料的预期防腐寿命可达50年,使用于室外或潮湿环境的钢结构,是目前较为理想、有发展前途的一种长效防腐方法。
5.重防腐油漆防腐
重防腐油漆防腐涂装工艺由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系,油漆品种为环氧(无机)富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和环氧聚氨酯或氯化橡胶面漆等组成。其作用机理为:第一道车间底漆对刚才有钝化缓蚀作用,增加油漆层附着力,其防腐作用很微弱;防腐底漆中添加锌粉,对钢材提供阴极保护作用;中间漆增强底漆、面漆之间结合力,增加涂层厚度,增补底材表面的微小缺陷,提高底漆、面漆的耐腐蚀性和耐候性等,同时也提高了面漆的外观装饰性。起阴极保护作用的锌粉是靠油漆中有机物的结合才能与钢材结合,随着有机物的裂解、老化,锌粉无法与钢材相结合,这样阴极保护作用自然消失。此外,在阴极保护效果方面,由于电弧喷涂涂层(阳极)与钢铁基体(阴极)的面积比1,而富锌涂料(阳极)与钢铁基体(阴极)的面积比1,因此,富锌底漆的阴极保护效果和结合远低于电弧喷漆防腐涂层。
二、建筑钢结构的防火
1.水冷却法
水冷却法是一种主动保护方法,即在火焰、烟气作用与钢结构之前,系统主动去降低火焰、烟气的温度,从而保护钢结构不受损害。其特点是造价相对较低,施工简单,但防腐效果不好,一旦水喷淋强度不足或火焰温度上升过快,钢结构将失去系统保护;而且该系统受结构几何形状的限制,对于结构复杂的钢结构起不到保护作用;另外,该系统受环境因素影响大,对于室外或室内温度过高、过低的建筑无法使用。
2.包封法
包封法是目前广泛使用的一种钢结构防火方法,该方法施工简便,造价低,防护效果好,在实际工程中应用非常广泛,特别是在对钢柱、钢梁、楼板保护中,多数采用此方法。但此方法增加了结构的重量,占用空间,影响美观,因此对于一些特殊部位,如屋盖。中庭、大跨度空间、有装饰需要的场所无法使用此方法。
3.单面屏蔽法
单面屏蔽法主要是在钢构件的迎火面设置阻火屏障,将构件与火焰隔开。如在钢外住内侧,梁底下吊顶设置防火板。但对施工工艺要求较高,接缝、孔洞处要封闭严密,而且大空间、大跨度的钢结构无法使用,应用范围狭窄。
4.涂抹防火涂料
涂抹防火涂料是将防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面,起防火隔热作用,防止钢材在火灾中迅速升温为降低强度,避免钢结构失去支撑能力而导致结构物倒塌。这种防火方法现场施工方便,可选择性大,而且不受构件形状限制,经济性和使用性比较好。但是存在粘结和防火性的耐久问题,喷涂温度、湿度环境问题,基材处理问题。防火涂料主要有氨基、丙稀酸类的厚型、薄型、超薄型等。
5.防火外包层法
外包层保护方法即用轻质板材、龙骨外包在钢构件表面的保护方法。采用耐火轻质板材作为主要材料的有:FC板、TK板等水泥纤维增强板,石膏板,硅酸钙板。该方法具有表面平整、装饰性好,且能根据防火时限要求适当调整厚度的有点,但是也存在施工难度度、造价高的缺点,用在住宅、写字楼比较适合。
三 结束语
随着建筑钢结构用钢的国产化,我国钢结构的发展迎来新的机遇,同时各种技术上的难题也将会相机出现。笔者对钢结构的有点做了介绍,提出了钢结构防腐与防火问题,列出了相应的解决方法,并对这些方法做了详细的介绍。进一步完善了钢结构理论,确保钢结构的经济、安全、可靠。
参考文献:
[1]王海荣. 建筑钢结构防腐技术综述[J].四川工业学院学报.2004(23)
[2]李佳宁.对目前的钢结构建筑防腐保护工程浅析[J].中国建筑金属结构.2013(12)
关键词:钢结构;建筑防腐;防腐保护;质量控制
中图分类号:TU391文献标识码: A
钢结构建筑具有承载强度高、抗震性能好、设计制造周期短,施工安装快速、综合造价低等一系列优点,在工业建筑中有着广泛的应用。但钢结构也具有一些
致命弱点,如容易腐蚀,尤其是在近海沿岸、潮湿地区和工业密集地区,由于大气中SO2、CO2及盐份等腐蚀性介质较多,易对钢结构形成严重腐蚀,不仅造成巨大的经济损失,还直接影响生产的安全。
一、钢结构出现腐蚀的原因
1.化学腐蚀
在湿度比较大,存在侵蚀性介质的环境中,钢结构容易与空气中包含的水和氧发生一定的化学反应,就容易出现腐蚀现象。当钢结构中出现水化氧化亚铁锈时,由于铁锈中本身就存在很多的水分,就容易对钢结构形成腐蚀现象,这样就算钢的表面没有与空气接触,也会有腐蚀现象的出现。
2.电化学腐蚀
潮湿空气的性质也是不同的,钢结构本身所含有的不同成分以及这些成分的电极电位会对水份进行吸附,或者是在钢结构本身表面所吸附水份,这样在不同性质的分子之间,钢结构就会形成无数个微型电池。而氧化了钢结构阳极区时,进入钢结构水膜,钢结构就会受到更严重的氧化,钢结构的表面就会出现红棕色的铁锈。
3.钢结构出现腐蚀的类型
在钢结构的表面,会出现局部腐蚀和均匀腐蚀的现象,出现均匀腐蚀,港府结构表面的锈蚀会比较均匀,整个结构的性能会统一下降,而局部腐蚀是止在某个地方或多个地方出现的小面积腐蚀,局部腐蚀主要包括:腐蚀疲劳、应力腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀等现象。
二、钢结构建筑防腐保护工程现状
近年来,钢结构防腐保护工程得到了很好应用和发展,为建筑工程的质量保证提供了基础,但是在钢结构的防腐保护方面,还存在很多的问题,这些问题对钢结构的防腐保护工作有一定的阻碍作用。
1.工程设计环节存在的问题
在钢结构建筑防腐保护工程中,进行工程的设计是其中的重要环节之一,进行钢结构的工程设计要对建筑的操作环境和建设环境进行了解,保证其能够符合环境的要求,但是目前很多的设计者并没有进行实地的考察,对施工的环境不熟悉,设计的涂层的性能不能满足实际的需要,有的在设计的过程中,对设计的指标认定进行忽略,设计的效果容易出现安全隐患,有的设计的效果不明显。
2.涂装施工环节存在的问题
在防腐保护工程中,进行涂装是工程进行的重要环节,这就要求我们要做好涂装工作,在实际的涂装过程中,对操作的具体流程要遵守,对操作的内容要进行熟悉,运用一定的操作方法,避免出现不必要的质量事故对涂层质量造成的影响。要对涂装人员的工作态度和涂装的技术进行提升,现如今很多的施工人员的实际操作能力不高,理论水平更是缺乏,这就导致实际涂装的过程中,出现的问题无法及时得到解决,有的还会出现违规操作的现象,给整个工程的质量造成了隐患。例如对在进行双组分涂料调配的施工,未按照规定的要求,随意使用不同厂家的稀释剂产品,随意混合使用不同的防腐涂料,这些操作都是违规的,我们应及时进行制止,并做出相应的惩罚措施。影响施工质量的主要原因之一也包括人为因素,一方面是操作人员操作不规范而导致的,另一方面是因为个人和部分施工单位在利益的驱动下,往往只注重材料价格而忽视质量,在选择上缺乏质量意识,以次充好,从而导致施工材料的质量得不到保证的现象时有发生。
3.防腐涂料制造环节存在的问题
1)恶意竞争,以次充好
防腐工程进行的过程中,防腐涂料的质量对防腐的质量和效果有很大的影响,但钱很多的科学技术被应用在建筑工程中,防腐材料的功能和种类也在不断的增多,产品的丰富使工程使用种类的空间变大,有的材料存在信息虚假的情况,并没有实际的防腐效果,再加上目前工程的竞争比较激烈,材料的价格变动比较大,有很多的恶性竞争出现,这导致材料的质量与价格出现不符合的情况,防腐的质量也得不到保证。
2)研发能力不足,相关配套设备不全
在科技不断发展和创新的过程中,有很多防腐材料的制造企业的研发能力不足,科技创新的能力不够,有很多的产品的质量已经无法满足现代建筑施工的需要,有的研发公司的设备不足,质量更是无法得到保证。
三、钢结构建筑防腐保护工程的质量控制的具体措施
1.钢结构在最大程度上避免出现缝隙和死角的现象
在钢结构的死角和缝隙处,会经常出现腐蚀的现象,尤其是在钢结构的连接和支撑的地方,很容易使钢结构出现缝隙和死角的现象。因此,在设计钢结构中,对钢结构进行制定时,要将其焊死,或者进行施工的过程中,将钢结构的缝隙和死角用堵缝剂将进行填堵,这样对钢结构缝隙的腐蚀现象能够有效的防治。
2.减少钢结构出现磨损腐蚀的现象
钢结构在处于流动系统的过程中,要尽量避免由于湍流、涡旋和流体等对钢结构进行冲击,这样可以减少钢结构的腐蚀磨损。因此进行流速设计时,要保证设计合理,保证截面积和流体的方向不会出现变动。当液体中的气泡等对钢结构进行冲击时,钢结构的磨损强度会增加,因此设计的过程中,对钢结构的排除和分离要进行考虑,对钢结构的承受力进行增加。
3.选择合理的防腐材料
进行防腐材料的选择时,对钢结构能够承受的受腐蚀的性质、浓度、作用反映要进行具体的分析,要将具体的材料的防腐性能、供应次数、物理性能等进行相互结合,对具体的防腐材料进行确定,其次要对防腐材料的使用进行试验,保证防腐材料能够对钢结构后起到切实可行的保护措施,进行防腐涂层涂抹时,对钢结构的底部、中间、表面等都要进行涂抹,保证涂层配置等的良好结合。
4.对有机涂料的保护体系进行完善
在钢结构进行防腐的保护措施的确定时,要针对具体的环境进行具体的分析,对处于特殊地区的钢结构,比如沿海地区,由于沿海地区受海洋空气的影响,比较潮湿,钢结构的金属部位就容易出现腐蚀现象,出现腐蚀的原因受到了温度、含盐量、湿度等多方面因素的影响,有的钢结构会出现很严重的腐蚀现象,如果采用合适的有机涂料的配套体系,对此现象就能进行有效的控制和防止,这样可以对钢结构的防腐性能进行有效的提升。
5.尽量选择简单合理的钢结构形状和形式
采用圆柱形的钢结构形式便于对防腐的处理和检修,圆柱形钢结构形式具备着简单的结构、较小的表面积,易干钢结构防腐处理。在钢结构防腐处理时,要对钢结构主体部分的完整性进行简单的处理。钢结构分段结构的连接部位没有较高的耐蚀性,处于防腐性最薄弱的部位。因此,钢结构要保证整体结构的完整,如果不能进行有效的抑制,要将腐蚀部位与其他部位进行分离,这样有利于钢结构的拆除工作,也有利于其维修和防腐保护。
综上所述,建筑行业在其不断发展的过程中,对钢结构材料的使用是很多的,虽然在使用的过程中会出现问题,钢结构防腐保护的难度也在不断的加大,但是随着科技的不断发展,防腐的技术也会不断的发展,最终能够满足钢结构建设的需求,做好钢结构的防腐保护工作。
参考文献:
[1]李佳宁,吴二强.对目前的钢结构建筑防腐保护工程浅析[J].中国建筑金属结构,2013,12:64.
关键词:钢结构建筑;防腐措施;质量控制
引言
钢结构由于具有强度高、自重轻、施工速度快等优点,是人们喜爱的建筑结构之一,但是由于钢本身的特点,存在腐蚀问题,作为工程人员很有必要了解防腐的知识,在工程实施过程中进行防腐保护,降低钢结构腐蚀而造成的损失。
一、腐蚀的危害
建筑钢结构一旦产生腐蚀,就会在金属的表面形成坑点,这些腐蚀坑点很容易引起应力集中,从而引发应力腐蚀的产生,加剧腐蚀进程。随着腐蚀的不断扩展,结构的有效承载面积也会大大减少,甚至直接造成结构的失效。因此,钢结构构件发生腐蚀后,其承载力降低,低温脆性增加,特别是在承受动力荷载作用时容易发生疲劳破坏引起结构的突然破坏,引起严重的安全事故。由于钢材发生腐蚀也造成大量的材料损耗,可能造成巨大的经济损失。我国每年因为钢材的腐蚀引起的损失达到钢产量的7%左右。在轻钢结构建筑中,还会由于腐蚀而影响构件的表面美观度。
二、钢结构的腐蚀类型
1、大气腐蚀
大气腐蚀是钢结构最常见的一种腐蚀方式,这种腐蚀是因为大气中的水和空气作用于钢材,产生化学反应而使钢材受到腐蚀,对于一些直接接触大气的钢材来说,发生这种腐蚀的概率会提高,而且受到的损伤也较大,因此,要避免钢结构产生大气腐蚀,就要尽可能减少其与空气的接触。
2、局部腐蚀
对于钢结构来说,局部腐蚀也是比较常见的,可以分为两种情况。第一种是电偶腐蚀,这种腐蚀是因为产生电位差而产生的腐蚀,在钢结构建筑中,如果有两种不同类型的材料接触,那么就会形成电位差,而电位较低的金属会产生更大的腐蚀速度,在长时间的作用下,就会产生较严重的腐蚀,破坏钢结构的完整度。第二种就是缝隙腐蚀,钢结构在组合过程中,不可能所有的相接的地方都是紧密结合的,在一些地方会有缝隙产生,而这些缝隙给空气中的水汽等物质留下了停留的机会,在这些位置,这些水汽产生化学反应,然后就会使钢材受到腐蚀。
3、应力腐蚀
应力腐蚀一般是在一些特殊的环境下,然后钢材受到一定的应力,这样才会产生这种腐蚀,与其他腐蚀相比,这种腐蚀有着不同的特点,在发生腐蚀的时候,它没有一些明显的特征,会突然发生腐蚀,但是一旦这种腐蚀产生之后,往往会造成较大的影响,破坏性也比较大。
三、钢结构的防腐措施
1、轻钢结构的涂层法防腐技术
这种方法是较为常见的一种防腐方法,而且也是被采用较为广泛的方法,但是在使用过程中,不能持续较长的时间,优点是成本低,经济性较强。在对轻钢结构采用这种方法进行防腐的时候,一般要经过基层处理和涂层施工这两个阶段。对基层进行处理,就是要将钢结构表面的毛刺、污染物、锈迹等清除掉,使轻钢结构恢复本色的光泽,这个步骤对后面的施工是有影响的,要想达到最好的防腐效果,要在基层处理的时候尽可能的彻底。
涂层施工就是给钢材涂装一些防腐材料。涂层结构的形式有三种。底漆-中漆-面漆;底漆-面漆;底漆面漆为同一种漆。其中底漆主要起附着和防锈作用;面漆主要起防腐蚀和防老化作用;中漆的作用于介于底、面漆之间,并能增加漆膜厚度。它们只有配套使用才能发挥最佳的作用,取得最佳效果。合理的涂刷方式,对保证涂装质量、施工进度、节约材料和降低成本有很大的作用,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滚涂法、浸涂法、空气喷涂法和无气喷涂法等。
2、钢结构防腐涂层腐蚀失效原理及防腐
钢材锈蚀对于钢结构建筑的安全性与耐久性影响显著,而钢材锈蚀通常发生在涂层脱落之后。依据钢结构防腐要求,一般情况下普通结构采用常规防锈漆即可。然而所有防腐涂层长期处在各类腐蚀介质的大气环境中,由于自身的老化与某种物理或者化学的变化,必将逐步脱落,无法起到对钢材的保护作用。涂层失效机理大致如下:有机涂层的多孔性与施工技术的限制使得与之接触的水汽、气体和其他物质经孔隙而被涂层吸收直通金属表面,形成微观腐蚀原电池,引发金属腐蚀,最终导致涂层脱落。目前国内外钢结构建筑主要采用防腐涂层方法减轻或防止钢材的锈蚀。合理科学的涂层能延长钢材防腐年限从而使得钢构件服役寿命增加,同时降低防腐成本。根据钢材锈蚀的电化学原理,可以使钢材表面形成一层钝化膜,阻止锈蚀电池形成,从而达到钢材防锈的目的。钢结构的锈蚀发生在其表面防腐涂层失效后,因此准确预测涂层体系使用寿命是研究在役钢结构抗震性能的前提。选择合适于在役钢结构所处大气环境的涂层,预测结构服役年限,对保证结构的耐久性与安全性研究显得尤为重要。
3、涂(喷)油漆防腐
油漆防腐具有外表美观、涂装工艺简单等特点,多年来一直被广泛采用。涂(喷)油漆防腐首先要彻底除锈(人工除锈或喷砂除锈),然后涂(喷)油漆。涂层的选择要考虑周围的环境,不同涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆与面漆之分,底漆一般采用环氧铁红底漆、环氧煤沥青底漆或氟碳底漆等,面漆采用环氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯或氟碳涂料等。但由于尤其涂层的老化、粉化会使这种保护作用减弱或失去作用。同时尤其涂层本身有无数的微针孔,长期处在盐雾、潮湿环境下,cl-离子、水分子等会通过针孔腐蚀基体金属,导致油漆层剥落。因此,涂(喷)油漆防腐必须定期维护。氟碳涂料含氟树脂三氟氯乙烯,由于氟树脂分子中有化学结合力特别强的CF键存在,在受热、光(包括紫外线)、各种化学介质溶剂作用下,CF键难以断裂,使得氟树脂具有超强的耐候性、耐磨性及耐腐蚀性等。经试验验证,氟碳涂料的预期防腐寿命可达50年,使用于室外或潮湿环境的钢结构,是目前较为理想、有发展前途的一种长效防腐方法。
4、阴极保护防腐
这是一种通过牺牲阳极或者直接施加电流的方式对金属母体进行保护的方法,能够有效防止电化学腐蚀。可以通过热镀锌或者冷喷锌工艺在建筑钢结构中金属表面获得富镀层,由于镀层中的锌比铁具有更强的活性而形成阳极首先被腐蚀,从而使阴极钢基体得到保护。其中热镀锌工艺是将经过表面处理的钢构件浸入液态金属锌中,在钢构件表面形成冶金形态的富锌覆盖层;冷喷锌工艺则是在钢构件表面直接涂装形成富锌的保护膜。热镀锌和冷喷锌防腐具有防腐期限长、维护成本低、环境污染小、施工方便等优点。钢结构高强连接螺栓的防腐也常用这种方法。
结束语
在建筑钢结构的使用过程中,若不做好相应的钢结构防腐处理,就会使钢结构在使用的过程中极易受到外界某些腐蚀介质的侵蚀,而降低钢结构的稳定性能与使用性能,缩短其使用寿命。而在对其进行防腐处理时,需要遵循一定的防腐处理技术要求,根据实际的需要,合理的选择最佳的防腐施工技术,以提高钢结构防腐技术的实用性、经济性与合理性。
参考文献
关键词:钢结构;缝隙腐蚀;应力腐蚀
中图分类号: TU391 文献标识码: A 文章编号:
一、工程概况
中国石油云南石化1000万吨/年炼油项目,设计工作范围包括:甲类化学品库、乙类化学品库、丙类化学品库、油库、综合仓库、备品备件库、机修车间、电修车间、仪修车间、危废存放棚。
其相关材料采用情况如下:钢筋采用HPB300、HRB335、HRB400。HRB335、HRB400;型钢、钢板一般采用Q235-B;高强螺栓:性能等级为10.9 级,符合GB/T 1228~1231》或GB/T3632-2008。高强度螺栓最小直径为M16;普通螺栓:4.6 级(C 级)(应符合GB/T 5780-2000 标准要求);地脚螺栓:Q235-B或Q345-B。
防腐涂料采用环氧富锌底漆2道共70μm厚,环氧云铁中间漆70μm厚一道,高氯化聚乙烯或聚氨酯面漆2~3道共60~100μm,总厚度为室内200μm,室外240μm。防腐涂料的使用寿命不低于5年。
二、结构设计原则
结构设计应做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。结构布置和构造要求必须保证足够的强度、刚度和稳定性。
结构设计基准期和使用年限:本工程结构设计基准期50年。
三、钢结构的腐蚀形态防腐设计
钢结构的腐蚀形态有多种多样,可以分为均匀腐蚀和局部腐蚀。在局部腐蚀中,又可以细分多种形态。均匀腐蚀的腐蚀作用是均匀地发生在整个金属表面上,并在平面上逐步地使金属腐蚀并降低其各项性能。
1、防止缝隙腐蚀的设计
缝隙腐蚀,是一种严重的局部腐蚀。经常发生于金属表面缝隙中。桥梁结构非常复杂,金属孔隙、密封垫片表面、螺丝和铆钉下的缝隙内等,都会有溶液的积留而引起缝隙腐蚀。并非一定要有缝隙才可以发生这种腐蚀,它也能因为在金属表面上覆盖的泥沙、灰尘、脏物等而发生。几乎所有的腐蚀性介质,包括淡水,都能引起金属的缝隙腐蚀,而含氯离子的溶液通常是最敏感的介质。
为了防止缝隙腐蚀,本项目钢结构设计主要是在结构设计中避免形成缝隙,避免造成容易产生表面沉积的条件。因此,对接焊比铆接或螺栓连接要好。容器设计上要避免死角和尖角,以便于排除流出液体。垫片采用非吸湿件材料,以免吸水后造成腐蚀条件。此外也可以来用电化学保护的方法来防止,方法是外加电流。
2、防止应力腐蚀方法设计
在一定环境中外加或本身残余的应力,加之腐蚀的作用,导致金属的早期破裂现象,叫应力腐蚀。 金属应力腐蚀破裂只在对应力腐蚀敏感的合金上发小,纯金属极少产生。合金的化学成分、金相组织、热处理对合金的应力腐蚀破裂有很大影响。处于应力状态下,包括残余应力、组织应力、焊接应力或工作应力在内,可以引起应力腐蚀破裂。对于一定的合金来说,要在特定的环境中才会发生应力腐蚀破裂。例如不锈钢在海水中、铜合金在氨水中,碳钢在硝酸溶液中。
本项目防止应力腐蚀破裂的采用的方法是消除一切应力或施以压应力,设备加工或焊接后最好进行除应力退火,或进行喷砂处理造成表面压应力。改变介质的腐蚀性,使其完全不腐蚀(添加缓蚀剂),或者使其转为全面腐蚀,选用耐应力腐蚀破裂的金属材料,使其不能构成材料和环境组合,也可防止应力腐蚀破裂。
四、场地土及地下水腐蚀防腐设计
建筑物所在区域场地土及地下水腐蚀等级分类:场地土(地下水位以上)对混凝土结构腐蚀性等级为微腐蚀。本项目对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀。场地地下水对混凝土结构腐蚀性等级(强透水条件下)为中腐蚀。
在长期浸水条件下,对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀,在干湿交替的条件下,对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀。
在设计阶段,应对土层强透水层进一步确定,核定钢筋混凝土基础、钢筋混凝土基础垫层的混凝土强度等级及钢筋混凝土表面防护措施。
根据本项目的地下水腐蚀情况,本项目的基础防腐措施如下:基础垫层材料采用100mm厚聚合物水泥混凝土;地面以下基础混凝土表面抹聚合物水泥砂浆,厚度5mm;基础梁表面抹聚合物水泥砂浆,厚度10mm。
五、施工工艺的防腐设计
1、表面处理
采用砂轮机打磨金属表面,最后采用棉砂或干净棕刷擦去灰尘、脏垢等杂物。油污采用清洗剂清洗干净。紧固螺钉、背角、横档死角等部位,采用钢丝刷双向来回多次打磨,清理后表面洁净无污。
焊接部位交点应作重点处理,用钢铲、刮刀、钢刷、砂轮机除去焊碴、氧化皮及锈蚀产物,除锈级别达到st3级标准,焊缝处重点处理。
表面处理完毕后,达到St3级,验收合格,才能进行涂料防腐施工。
焊接修补处要补防腐油漆。
2、防腐涂装
涂装前还应对处理过的表面进行清理,除去灰尘杂物。防腐涂料使用前,还应做二次抽查,合格后方可涂装。使用涂料时,应搅拌均匀,对双组份涂料要严格按说明配比,不能随意更改。
使用稀释剂时,其种类和用量应符合生产厂家的标准规定,配制涂料时,必须用细铜丝网过滤,并用涂-4杯测定粘度后使用。施工温度、湿度要按说明书要求,如遇雨、雾、大风天气不得进行室外施工。
涂层的第一道漆膜表干后,方可进行下道涂层施工,涂刷时层间要纵横间错,均匀涂刷,每层应往复进行。所有深层不得漏涂,涂层表面应光滑平整,颜色一致,无针孔气泡、流挂,剥落、粉漆、破损等缺陷,结合力达二级以上每道厚度及总干膜厚度应完全满足,该涂料的技术指标。
每道涂层间隔不宜超过24小时,最好在第一道漆未干透时作第二道漆,时固化已久涂层用砂布打磨后再刷下一道漆。每道工序施工隐蔽前要经建设方质检人员检查验收后,做到表面洁净,无油漆、灰尘、每道漆膜要采用漆膜测厚仪检测干膜厚度是否符合设计要求。
施工应严格控制各涂层的厚度,厚度要达到设计要求,并进行外观检查:涂层应光滑平整,颜色一致,无针孔、汽泡、剥落缺陷。
六、结论
钢结构工程的防腐设计在国内没有受到应有的重视,一些钢结构工程在使用半年或一年以后,就会发生涂层起泡、返锈、脱落,钢材受到腐蚀,返修十分困难,造成很大的损失。为了保证钢结构工程安全使用,不受腐蚀破坏,必须选用性能良好和使用时间长的防腐涂装系统,同时增加各涂层的厚度,选用高耐腐蚀的涂料,并对各种腐蚀因素进行分析,从而选择最合理的防腐设计方法。
参考文献:
[1]钢结构设计规范GB50017-2003,中华人民共和国建设部/国家质量监督检验检疫总局联合,中国计划出版社,2003
[2]钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001,中华人民共和国建设部/国家质量监督检验检疫总局联合,中国计划出版社,2002
【关键词】建筑工程;轻钢结构;防腐;防火
随着建筑市场的发展,钢结构广泛运用于各类大跨度、多层和高层建筑中,大跨度工业厂房、仓库、桥梁、体育场馆;超高度钢与混泥土组合结构的现代化的办公楼,高耸的电视塔、还有结构复杂得建筑造型等。
一、钢结构的缺点
钢材是一种不会燃烧的建筑材料,它具有抗震,抗弯等特性。在实际应用中,钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力,也可以满足建筑设计美感造型的需要;还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲,拉伸的缺陷。普通建筑用钢受热为300℃ 后,刚体强度开始急剧下降; 钢材料将会失去稳定性的临界温度大约为540℃所以钢材一旦受热,其诸多力学性能如屈服强度、弹性模量、抗压能力以及荷载能力都会明显降低。当钢材火烧十几分钟后,其力学性能会低于建筑工程结构的承载许用应力,甚至软落下来,就会发生重大的事故,造成惨重损失,此外,钢结构容易受工业大气和海洋大气的腐蚀,在自然环境中的钢结构受雨雪、风霜、阳光、温度和湿度的影响,大气中的水分和氧是造成户外钢结构腐蚀的主要原因,易引起电化学腐蚀。钢结构在抗腐蚀以及耐火性等方面的缺陷制约了钢结构的进一步发展及运用。
二、轻钢结构的防腐技术
(一)轻钢结构的防腐技术应用要求
要加强建筑的防腐性,就要对建筑的年限、装饰等方面提出也要求,对于不同的环境,采用的防腐措施也是不一样的,因此要进行一定的说明,而且要加强建筑的防腐性能,还要对施工的环境进行控制,不利于防腐工作的施工环境会对防腐的效果产生较大的影响。一般的防腐措施中,最为基本的就是要对于需要做防腐处理的结构的表面进行清洁,减少污染,加装适当的防腐材料或者防腐涂漆等。目前针对钢材腐蚀有很多防腐的措施,都能起到较好的效果,但是这些不同的措施都是针对某一种特定的腐蚀原理来采用的,因此,在是实际的防腐工作当中,应当针对不同的情况选择合适的防腐措施来加强建筑的防腐性能。
(二)轻钢结构的涂层法防腐技术
这种方法是较为常见的一种防腐方法,而且也是被采用较为广泛的方法,但是在使用过程中,不能持续较长的时间,优点是成本低,经济性较强。在对轻钢结构采用这种方法进行防腐的时候,一般要经过基层处理和涂层施工这两个阶段。对基层进行处理,就是要将钢结构表面的毛刺、污染物、锈迹等清除掉,使轻钢结构恢复本色的光泽,这个步骤对后面的施工是有影响的,要想达到最好的防腐效果,要在基层处理的时候尽可能的彻底。
涂层施工就是给钢材涂装一些防腐材料。涂层结构的形式有三种。底漆―中漆―面漆;底漆―面漆;底漆面漆为同一种漆。其中底漆主要起附着和防锈作用;面漆主要起防腐蚀和防老化作用;中漆的作用于介于底、面漆之间,并能增加漆膜厚度。它们只有配套使用才能发挥最佳的作用,取得最佳效果。合理的涂刷方式,对保证涂装质量、施工进度、节约材料和降低成本有很大的作用,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滚涂法、浸涂法、空气喷涂法和无气喷涂法等。
三、轻钢结构的防火技术
轻钢结构的防火最常用的方法为防火涂料保护法。
(一)防火涂料的选择
轻钢结构的防火涂料主要按燃烧性能特点、喷涂对象环境或喷涂厚度的不同分类。在这里,只讨论根据其喷涂厚度不同的分类,具体性能特点如下。
(1)厚型8―50。缺陷:1厚型防火涂料的涂层厚、有较大的自重、当涂料的黏结力差时极易剥落。另外,在涂装施工时,需要使用金属丝网加固施工,易造成施工成本的增加和施工周期的延长;2涂层的表面也较为粗糙,美观性差;3需养护水泥基涂料。优势:1厚型防火涂料具有较高的耐火极限,实验证明可达3h;2因其主要组分为无机材料,所以具有相对较好的耐久性。而且,无机材料易得、来源广、价格便宜,涂料价格比其他的低;3涂料遇火后,不会放出任何损害人体健康的有毒烟气;涂料运输方便,为袋装出厂。
(2)薄型4―7。缺陷:1涂料的耐火极限比厚型涂料的低,最高可达2h;2因其主要组成为有机材料,耐老化和耐久性较差。涂料遇火时,可能会释放出有害烟气,需改进;3涂料大多用于室内钢结构,需向室外的产品研究开发。优势:1薄型防火涂料的涂层薄、自重小、黏结力好、不易剥落、涂装施工较为简单,无需金属丝网加固,干燥较快;2涂层的表面光滑、装饰性好、可调配出多种颜色,3单位面积消耗涂料的量少,施工成本低;4涂料的抗震性能与抗挠曲性强。
(3)超薄型≤3。缺陷:1超薄型防火涂料与薄型涂料具有相同的缺陷;2超薄型防火涂料未能应用于室外钢结构,目前无此类产品。优势:1超薄型防火涂料的涂层更薄,装饰性更好,可调配颜色更丰富;2具备薄型涂料的所有优点。
(二)基层处理
在喷涂防火涂料前,必须做好基层处理。在轻钢结构的表面应根据使用要求,做好防锈工作。对大多数建筑工程中轻钢结构而言,需要喷涂不与防火涂料发生化学反应的防锈底漆。另外,如果试验证明选用的防火涂料也具有一定的防锈功能,可不做防锈处理。
(三)涂装施工
由经过培训且合格的专业施工人员进行防火涂料的涂装施工;还需遵循厂家的说明书进行防火涂料的调配,并及时搅拌使调配好的涂料稠度适中,确保在涂料喷涂后不发生剥落与流淌现象。目前常使用的涂刷方式为喷涂法、手工刷涂法等。
四、耐候钢的应用
建筑工程中轻钢结构采用耐火耐候钢,可有效做到防腐与防火。因为耐火耐候钢具有优良的耐大气腐蚀性与防火性。目前在建筑工程中,耐火耐候钢是使用较多的Q235与Q345钢的替代钢种。在力学性能上,它与普通建筑用钢具备相差无几的焊接性能、屈服强度、抗压能力等室温力学性能。在施工时,耐火耐候钢的应用可以避免或减少防腐涂料与防火涂料的涂装,有效地节约成本,也可以减少涂料的环境污染。另外,在轻钢结构中采用耐火耐候钢,可有效减薄钢材厚度,能节约一大部分成本。同时,耐火耐候钢自身还具备永久性和自愈性能,也就是说此类钢材在在使用过程中,无论受到挤压、表面擦撞或火灾,都会保持其耐火耐候性不变,这从根本上做到了建筑工程中轻钢结构的防腐及防火工作。
轻钢结构是我国建筑工程钢结构体系中极具发展潜力的一种,具有诸多优势: 构造较为简单、重量轻、有效地节约钢材与成本、现场安装简单快速、节能环保,材料可以回收、结构抗震性能强等。但因钢材料自身有着耐腐蚀性差、怕火的缺陷,所以加强对建筑工程轻钢结构的防腐及防火技术的研究十分必要。做好防腐防火技术工作,可有效提高轻钢结构的使用性能,使之有更广阔的发展空间。
参考文献:
[1]王华勇.探讨建筑工程中轻钢结构的防腐及防火技术[J].江西建材,2015,05
关键字:钢结构;腐蚀;建筑;施工
随着钢结构在建筑工程中的广泛应用,钢材在潮湿环境中的易锈蚀现象,特别是当空气中含有酸碱软类的介质时情况更为严重,腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀,而且局部的锈蚀引起应力集中,易导致钢结构的提前破坏,严重影响结构安全。因此,必须要采取有效的防腐措施,确保建筑结构安全。
一、钢结构腐蚀的类型与机理
1、大气腐蚀
钢结构的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的。大气中水汽形成金属表层的电解液层,而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂,二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后,腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。
2、局部腐蚀
局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态,主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处,其中电位较负的金属腐蚀速度较大,而电位较正的金属受到保护,两种金属构成了腐蚀原电池。缝隙腐蚀主要在钢结构不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处,当缝隙宽度窄到可以使得液体在缝内停滞时发生,钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025mm~0.1mm。钢结构最常见的缝隙腐蚀形式有铆接、衬垫和颗粒沉积等,由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的,所以钢结构的缝隙腐蚀也是不可完全避免的,它的发生会导致钢结构整体强度降低,减少吻合程度。
3、应力腐蚀
即在某一特定的介质中,钢结构不受到应力作用时腐蚀甚微,但是受到拉伸应力后,经过一段时间构件会发生突然断裂。由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆,所以往往造成灾难性后果,如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等,带来巨大的经济和人员伤亡。
二、钢结构腐蚀对建筑的危害
通过钢结构腐蚀机理的分析我们可以看出,钢铁腐蚀是一种不均匀的破坏,其表面一旦出现腐蚀坑,由坑底向纵深发展很快,从而引起应力集中,而应力集中又会加速腐蚀过程,这种循环的连锁反应是应力腐蚀的一种形式。钢材在这种应力腐蚀的作用下抗冷脆性能不断下降,导致承重构件在无明显的变形征兆下突然发生脆性断裂,造成建筑物倒塌并危及人身安全。结构在冲击荷载作用下,腐蚀介质会促成钢材发生脆性断裂并影响疲劳强度,危害尤为严重。
在美国,因腐蚀造成的不安全事故约占整个不安全事故的31.8%,我国为25%~30%。腐蚀不仅是安全生产的大敌,同时也给经济发展带来巨大的损失。由日本腐蚀工程学会和日本腐蚀控制协会共同进行的调查表明:用Uhlig和Hoar两种方法估算的1997年全日本腐蚀损失分别为39,380亿日元和52,580亿日元,占当年国民生产总值(GNP)的0.77%和1.02%。若同时考虑间接损失,整个腐蚀损失要比用Uhlig方法算得的值高24倍。2004年我国因腐蚀问题损失达4,000亿人民币,损失钢材1000多万t。
三、建筑工程中钢结构防腐技术的应用
1、基本要求
(1)表面处理。表面处理非常重要,应清除钢铁表面的污物和锈层,尤其是轧制钢材时形成的黑氧化皮,它是电化学腐蚀的阴极,是腐蚀的根源,必须除掉。表面处理质量应达到涂装前钢材表面预处理规范的有关要求。
(2)材料选择。表面涂刷专用钢结构防腐漆,仍是目前对钢结构防腐及网架防腐的主要手段。防腐漆分为底漆、中层漆和面漆,各层油漆均有其特性,形成复合涂层,提高防腐性能,延长使用寿命。
(3)涂层厚度。防腐涂料涂装时的厚度要适度,涂层要均匀,不可漏涂。
2、防腐涂层考虑因素
主要考虑年限、装饰要求和维护等要求,在何种腐蚀性介质环境下应用,涂装施工时的温湿度和操作空间等因素。
3、常用方法
(1)改性金属结构。在钢材冶炼过程中增加铜、铬和镍等合金元素,使金属表面形成保护层。
(2)阴极保护法。在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。
(3)热浸锌。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长,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。
(4)热喷铝(锌)复合涂层。是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化,并用压缩空气吹附到钢构件表面,以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80~100m)。最后用环氧树脂或丁橡胶漆等涂料填充毛细孔,以形成复合涂层。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。
(5)涂层法。涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐方法(但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年)。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低,但用于户外时维护成本较高。
在这五种防腐方法中,建筑工程最常用的是涂层法。这种方法价格低廉,选择范围广,适用性强。以下主要介绍涂层法。
4、涂层法
钢结构的涂层法防腐需经过基层处理和涂层施工两道工序。
(1)基层处理。基层处理的目的是清除构件表面的毛刺、铁锈、油污及其他附着物,使构件表面露出金属光泽;基层处理越彻底,附着效果越好。基层处理的方式有手工机械处理、化学处理、机械喷射处理等。
(2)涂层施工。涂层结构的形式有三种:① 底漆一中漆一面漆;②底漆一面漆;③底漆面漆为同一种漆。其中底漆主要起附着和防锈作用;面漆主要起防腐蚀和防老化作用:中漆的作用于介于底、面漆之间,并能增加漆膜厚度。它们只有配套使用才能发挥最佳的作用,取得最佳效果。
合理的涂刷方式,对保证涂装质量、施工进度、节约材料和降低成本有很大的作用,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滚涂法、浸涂法、空气喷涂法和无气喷涂法等。
(3)涂层施工的质量控制。首先,涂层法的施工质量是否优秀,基层处理至关重要。不同的防腐要求,可采取不同的处理方法;其次,涂层用底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,与钢材粘附力强,与面漆结合性好。面漆则同时要注意不同涂料间的相容性。基料多,成膜光泽。抗风化,能保护底漆不受大气腐蚀;第三,涂层的施工要在适当的温度(5~38℃之间)和湿度(相对湿度不大于85%)及粉尘少的环境下进行。构件表面不能有结露,涂装后4h之内不得淋雨;最后,涂层一般做4~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm,室内工程为125μm,允许偏差为25μm。在海边或海上或在较强的腐蚀性大气中,干漆总厚度可为200~220μm。