在建筑工程領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，特別是高層、超高層、輕型鋼結(jié)構(gòu)、大跨度空間結(jié)構(gòu)等，因建筑造型美觀、抗震性能好等受到越來越廣泛的重視和應(yīng)用。盡管鋼結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用，但在應(yīng)用中也遇到一些問題，首要問題即鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕。
在建筑工程領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，特別是高層、超高層、輕型鋼結(jié)構(gòu)、大跨度空間結(jié)構(gòu)等，因建筑造型美觀、抗震性能好等受到越來越廣泛的重視和應(yīng)用。盡管鋼結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用，但在應(yīng)用中也遇到一些問題，首要問題即鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕。
1·鋼結(jié)構(gòu)常用的防腐蝕方法
1.1耐候鋼
改變金屬結(jié)構(gòu)的組成，在鋼材治煉過程中增加銅、鉻和鎳等合金元素，使金屬表面形成保護(hù)層，以提高防腐蝕性。
1.2陰極保護(hù) 法
在鋼結(jié)構(gòu)表面附加較活潑的金屬，防止鋼材腐蝕，常用于水下或地下結(jié)構(gòu)。
1.3熱浸鋅
將除銹后的鋼件浸入600℃高溫融化的鋅液中，使鋼件表面附著鋅層，從而起到防腐蝕的作用。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是耐久年限長，工業(yè)化程度高，質(zhì)量穩(wěn)定，大量用于受大氣腐蝕嚴(yán)重且不易維修的室外鋼結(jié)構(gòu)。
1.4熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層
這是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當(dāng)?shù)拈L效防腐蝕方法。具體做法是，先對(duì)鋼件表面進(jìn)行噴砂除銹處理，使其表面露出金屬光澤并打毛。然后用乙炔氧焰將不斷送出的鋁(鋅)絲融化，并用壓縮空氣吹附到鋼件表面，以形成蜂窩狀的鋁(鋅)噴涂層(厚度約80~100μm)。用環(huán)氧樹脂漆或丁苯橡膠漆等填充毛細(xì)孔，以形成復(fù)合涂層。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件尺寸適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)件的形狀、尺寸幾乎不受控制，大到諸如葛洲壩的船閘就是采用這種方法施工。該工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種工藝的熱影響是局部的，不會(huì)產(chǎn)生熱變形。與熱浸鋅方法相比，這種方法的工業(yè)化程度較低，噴砂噴鋁(鋅)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量易受操作者的影響。
1.5涂層法
涂層法也就是采用防腐蝕涂料的方法，具有價(jià)格低、選擇范圍廣、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是常用的防腐蝕方法。本文主要介紹涂層法。
2·防腐蝕涂料的原理及作用
2.1防腐蝕的物理原理
防腐蝕的物理原理就是通過防腐蝕涂層將被保護(hù)材料與外界的腐蝕性物質(zhì)隔開。采用成膜物形成致密的防腐蝕涂層，來隔離腐蝕性物質(zhì)對(duì)被保護(hù)材料的侵蝕，即所謂的屏蔽作用。例如含鉛的涂料與油料反應(yīng)后就能形成鉛皂，來保證防腐蝕涂層的致密性。
2.2防腐蝕的化學(xué)原理
防腐蝕的化學(xué)原理就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì)，來保護(hù)防腐蝕涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵蝕。防銹涂料中經(jīng)常添加某些兩性化合物、某些顏料或其與成膜物或水分的反應(yīng)產(chǎn)物，對(duì)金屬底材可起緩蝕作用(包括鈍化)。例如氫氧化鋁、氫氧化鋇和氧化鋅等物質(zhì)很容易與酸堿等有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)中和作用而實(shí)現(xiàn)防腐蝕效果。
2.3防腐蝕的電化學(xué)作用
防腐蝕的電化學(xué)作用是指在防腐涂料中添加一些特殊的物質(zhì)，這樣在水分和氧氣通過防腐涂料時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)而形成防腐蝕離子，使鋼鐵等金屬的表面鈍化，從而阻止金屬離子的溶出，達(dá)到防腐蝕的目的，即所謂的陰極保護(hù)作用。漆膜的電極電位較金屬底材低，在腐蝕電池中它作為陽極而“犧牲”，從而使金屬底材(陰極)得到保護(hù)。這種特殊物質(zhì)中常見的就是鉻酸鹽。
3·影響防腐蝕涂料防腐蝕效果的因素
3.1成膜物的影響
防腐蝕涂料的成膜物在腐蝕介質(zhì)中具有化學(xué)穩(wěn)定性，成膜物的組成與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。主要是看它在干膜條件下是否易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或在介質(zhì)中分解成小分子。無論從防電化學(xué)腐蝕還是從單純的隔離作用考慮，防腐蝕涂料的屏蔽作用取決于其成膜物的結(jié)構(gòu)氣孔和涂層針孔。水、氧和離子對(duì)漆膜的透過速度是不同的。水的透過速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子。氧氣透過比較復(fù)雜，與溫度關(guān)系很大。水和氧透過漆膜后，可在金屬表面形成腐蝕電池。離子透過漆膜較少，可不考慮它們對(duì)金屬底材的直接作用，但會(huì)增加漆膜的導(dǎo)電率。當(dāng)成膜物的分子結(jié)構(gòu)中有較多官能團(tuán)時(shí)，漆膜的結(jié)構(gòu)氣孔少，并且在成膜過程中能形成交聯(lián)密度高的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)涂料的防腐蝕性。漆膜的物理機(jī)械性能在很大程度上影響到防腐蝕涂料的防腐蝕效果。它們與成膜物的相對(duì)分子質(zhì)量、鏈節(jié)、側(cè)鍵基團(tuán)等有關(guān)。
3.2顏填料的影響
在涂料中著色顏料起著色作用;填料則用來調(diào)節(jié)漆膜的機(jī)械性能或涂料的流動(dòng)性。對(duì)于防腐蝕涂料，除了顏填料外，還加有以防腐蝕為目的的兩類顏料：一類是利用其化學(xué)性能抑制金屬腐蝕的防銹顏料;另一類是片狀顏料，通過物理作用提高涂層的屏蔽性。防銹顏料可分為堿性顏料、可溶性顏料和金屬粉末顏料3種。堿性顏料，如紅丹、一氧化二鉛、氰氨化鉛、堿式鉻酸鉛、鉛酸鈣和堿式硫酸鉛等，可與油性__類成膜物反應(yīng)生成金屬皂。金屬皂與水接觸后，其分解物可起到緩蝕作用。另外，生成金屬皂的漆膜提高了對(duì)環(huán)境的屏蔽作用。堿性顏料使漆膜、金屬和界面保持微堿性，也可使金屬表面鈍化，從而起到防腐蝕作用?？扇苄灶伭希ǔ殂t酸鹽顏料。該類顏料與水分接觸后，溶解出鉻酸根離子，具有強(qiáng)氧化作用。就金屬粉末顏料而言，廣泛使用的金屬粉末顏料是鋅粉。富鋅涂料干燥后的涂層主要由鋅粉組成，在鋅粉顆粒之間，以及底材和鋅粉之間保持直接接觸。當(dāng)水分侵入涂層時(shí)，就形成了由鋅粉和底材鋼板組成的電池。電流從鋅向鐵流動(dòng)，從而使底材受到陰極保護(hù)。此外，鋅的腐蝕產(chǎn)物沉積在鋅粉間和鋼鐵表面，使涂層的屏蔽作用得到增強(qiáng)。片狀顏料在涂層中能屏蔽水、氧和離子等腐蝕因子透過，切斷涂層中的毛細(xì)孔。互相平行交疊的鱗片狀顏料在涂層中起迷宮效應(yīng)，延長腐蝕介質(zhì)滲入的途徑，提高涂層的防腐蝕能力。常用的片狀顏料有云母粉、鋁粉、云母氧化鐵、玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等。
4·防腐蝕涂料的施工工藝
4.1底材處理
底材處理的目的是清除構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及其他附著物，使其表面露出金屬光澤。底材處理越徹底，涂料附著效果越好。底材處理的方式有手工機(jī)械處理、化學(xué)處理、機(jī)械噴射處理等，見表1。
表1底材處理方法
4.2配套涂層施工
涂層一般有底漆層和面漆層之分。底漆含粉料多，基料少，成膜粗糙，與鋼材附著力強(qiáng)，與面漆黏結(jié)性好。面漆則基料多，涂膜有光澤，能保護(hù)底漆不受大氣腐蝕，并能抗風(fēng)化。不同的涂料之間有相容與否的問題，選用不同涂料時(shí)要注意它們的相容性。配套涂層的形式有底漆-中涂漆-面漆、底漆-面漆和底面合一漆3種。其中底漆主要起附著和防銹作用;面漆主要起防腐蝕和防老化作用;中涂漆的作用介于底、面漆之間，并能增加漆膜厚度。它們只有配套使用才能發(fā)揮作用，取得效果。合理的涂裝方式對(duì)保證涂裝質(zhì)量、施工進(jìn)度、節(jié)約材料和降低成本有很大的作用。常用的涂裝方式有手工刷涂法、手工輥涂法、浸涂法、空氣噴涂法和無氣噴涂法等。
4.3涂層施工的質(zhì)量控制
涂層施工的一步是除銹。涂層依賴于徹底的除銹，一般多用噴砂噴丸除銹，露出金屬光澤，除去所有的銹跡和油污?，F(xiàn)場施工的涂層可用手工除銹。涂層的施工溫度(5~38℃)和濕度(相對(duì)濕度≤85%)應(yīng)適宜;施工環(huán)境粉塵要少;構(gòu)件表面不能有結(jié)露;涂裝后4h內(nèi)不得淋雨。一般涂裝4~5道。室外工程的干漆膜總厚度為150μm，室內(nèi)工程為125μm，允許偏差為25μm;海邊、海上或強(qiáng)烈腐蝕性大氣中，干漆膜總厚度為200~220μm。
5·結(jié)語
建筑鋼結(jié)構(gòu)在空氣或潮濕環(huán)境中易銹蝕，特別是空氣中含有酸堿鹽類介質(zhì)時(shí)更為嚴(yán)重。腐蝕不僅使鋼材表面產(chǎn)生不均勻的銹蝕，而且局部的銹蝕引起應(yīng)力集中，促使鋼結(jié)構(gòu)提前破壞，尤其是在反復(fù)沖擊的荷載作用下，更促進(jìn)疲勞強(qiáng)度降低，出現(xiàn)脆性斷裂。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕會(huì)危害建筑物的安全，并造成巨大的損失。只有在設(shè)計(jì)建造的同時(shí)，對(duì)其進(jìn)行有效的防腐蝕，才能確保鋼結(jié)構(gòu)的長久壽
