鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)

1、張運(yùn)田中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì),鋼是由鐵煉成的，而鐵則是在高爐中用焦碳中的碳對(duì)赤鐵礦（Fe2O3）還原而得到的其反應(yīng)在極高溫度下發(fā)生，在此過(guò)程需要大量的熱量生成的最終產(chǎn)物鐵和最后鋼是不穩(wěn)定的，其結(jié)果，當(dāng)鋼暴露于潮濕及有氧氣的環(huán)境中，鐵將趨向于回復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。,,鐵銹是鐵氧化物的水合物，其成份類(lèi)似于赤鐵礦。鋼在不同的環(huán)境中腐蝕速率不同。據(jù)有關(guān)資料介紹在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1%--4%，

2、在中國(guó)由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)300多億元以上。因此，必須采用各種有效措施保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不受外界環(huán)境介質(zhì)影響的能力。,鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕控制一般包含鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計(jì)和鋼構(gòu)件表面處理設(shè)計(jì)、涂層設(shè)計(jì)以及鍍層設(shè)計(jì)等。,（一）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮防腐要求,有一句名言“腐蝕控制從畫(huà)圖板開(kāi)始”這是很正確的，一般設(shè)計(jì)人員比較少考慮通過(guò)周密設(shè)計(jì)來(lái)避免或減少腐蝕的可能性。,,(A)

3、 (B) （C）,如構(gòu)件截面設(shè)計(jì)過(guò)去常采用圖一的型式，不論是角鋼背對(duì)背組合還是槽鋼背對(duì)背，開(kāi)口對(duì)開(kāi)口組合這些截面形式存在間隙過(guò)于狹窄，不能保證合理的清理和涂裝其結(jié)果必然導(dǎo)致銹蝕，宜改變截面設(shè)計(jì)來(lái)解決，圖一（a）宜改為選用T型鋼截面，圖一（b）宜改為選用高頻焊接H型鋼；圖一（C）宜改為選用方形鋼管，這些截面均有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)已有大量材料供應(yīng)，價(jià)格也比較合理。防腐

4、比較好處理。,,圖二,鋼板與鋼板搭接其間隙也很小如圖二所示不可能對(duì)其進(jìn)行清理和涂裝，由于濕氣和空氣會(huì)通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入其中，使其發(fā)生銹蝕對(duì)于這種情況應(yīng)盡可能避免縫隙的存在或?qū)⑵浞忾]，可考慮采用焊接辦法將縫隙處用焊接填滿(mǎn)，使其縫隙封閉不能進(jìn)濕氣和空氣可達(dá)到防腐的目的。,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何形狀對(duì)防腐有不少影響，平滑的簡(jiǎn)單的表面最易于清理和涂裝因而最有利于防止腐蝕，設(shè)計(jì)上的問(wèn)題出在凸沿處，平面的變化，尖角和邊部以及缺乏明顯界限的部位，而這些問(wèn)題在復(fù)

5、雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作和安裝中又是不可避免的，但可采取措施將其影響降低到最低限度，如有可能盡量采用管形截面，既要有利于防腐處理又是高效截面型式。,結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)采用焊接時(shí)，焊接飛濺是焊接過(guò)程中在焊縫附近產(chǎn)生的黏結(jié)在鋼制品上的小球狀物體，這會(huì)為涂層的點(diǎn)蝕提供條件，應(yīng)給予去除。采用不連續(xù)焊接或跳焊，對(duì)節(jié)省焊縫工作量有好處，但對(duì)防腐蝕不利。,應(yīng)予以避免。螺栓連接由于螺母和螺桿有許多尖角部位，對(duì)其施加涂裝也容易損壞，容易出現(xiàn)銹蝕，緊固件出現(xiàn)生銹是常見(jiàn)

6、的事，因此對(duì)緊固件宜采用鍍層防腐，不宜采用涂層防腐。螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架由于下弦桿受拉引起下弦桿與螺栓球間產(chǎn)生縫隙，宜將其用不干膠封死，以防進(jìn)入濕氣產(chǎn)生腐蝕。,從防腐角度來(lái)考慮鋼材的選用，在重要的結(jié)構(gòu)，所處環(huán)境濕度比較大的鋼結(jié)構(gòu)及靠近海邊的鋼結(jié)構(gòu)，可考慮選用耐大氣腐蝕用鋼，其鋼材是在冶煉過(guò)程中，加入少量特定的合金元素，使在鋼材基體表面上形成保護(hù)層，以提高鋼材耐大氣腐蝕性能，我國(guó)已編制“焊接結(jié)構(gòu)用耐侯鋼”GB/T4172，鋼板厚度可達(dá)100mm

7、。,目前已在實(shí)際工程應(yīng)用，效果良好。對(duì)于特別重要部位的構(gòu)件或建筑物特別高很難維護(hù)的結(jié)構(gòu)件可考慮采用不銹鋼，如緊固件是防腐系統(tǒng)最薄弱的部分，普通螺栓可采用鍍鋅而高強(qiáng)螺栓一般采用發(fā)黑處理，而對(duì)于經(jīng)常折卸的緊固件宜采用合金緊固件。,（二）涂層防腐設(shè)計(jì),涂層防腐設(shè)計(jì)的目的是防止鋼結(jié)構(gòu)銹蝕延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。涂層防腐設(shè)計(jì)包括鋼構(gòu)件表面處理及除銹等級(jí)設(shè)計(jì)、涂料品種的選用涂層結(jié)構(gòu)和涂層厚度的設(shè)計(jì)等,1.鋼構(gòu)件表面處理和除銹等級(jí),有經(jīng)驗(yàn)的油漆工常說(shuō)：

8、“鋼構(gòu)件除銹不徹底相當(dāng)于房子建在沙灘上，再好的油漆也沒(méi)有用”鋼表面除銹不能見(jiàn)到銀白色，含有銹點(diǎn)很容易起銹鈀。據(jù)國(guó)外資料介紹，防腐涂裝各因素對(duì)涂層質(zhì)量的影響 如表1,表1,,由上表可以看出鋼構(gòu)件表面除銹處理占涂層防腐效果約占50%是極其重要的一道環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求。按我國(guó)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，鋼構(gòu)件表面除銹質(zhì)量等級(jí)常用有：Sa2、Sa2 1/2、Sa3、St2、St3,目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)采用的噴射或拋射除銹的設(shè)備多在房間是進(jìn)行，環(huán)境

9、污染少，工人操作簡(jiǎn)單衛(wèi)生條件也好國(guó)內(nèi)正規(guī)鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)一般均有此類(lèi)設(shè)備。故一般承重結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件表面除銹宜采用噴射或拋射除銹。據(jù)國(guó)外資料介紹，按消耗工時(shí)計(jì)算，若按Sa2級(jí)為100%。Sa21/2 級(jí)則為130% Sa3級(jí)則為200%。,因此，確定除銹等級(jí)既要考慮防腐效果也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)合理，根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況建設(shè)一般工程可采用Sa2級(jí)除銹，因?yàn)樵撡|(zhì)量等級(jí)絕大部分的涂料用上去是好的和比較好的。對(duì)于重要工程的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件建議采用Sa21/2級(jí)比較合適。

10、Sa3級(jí)加工成本太高，加工條件要求也高，一般用不起。,注：1---好；2---較好；3---可用；4----不可用,常用底漆與相適應(yīng)的除銹等級(jí)見(jiàn)表2,2、防腐涂料的選用：,（1）防腐涂料的分類(lèi) 按我國(guó)最近出版的“建筑鋼結(jié)構(gòu)用的防腐涂料”產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，防腐涂料分為兩類(lèi)：即I型防腐涂料（普通型）和Ⅱ型防腐涂料（長(zhǎng)效型）。并提出面漆產(chǎn)品性能要求和底漆產(chǎn)品性能要求。I型和Ⅱ型的面漆及底漆的技術(shù)指標(biāo)除相同部分外；其不同技術(shù)指標(biāo)列于

11、表3中。,表3,工程設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)該工程所處的腐蝕介質(zhì)情況對(duì)涂料的底漆和面漆提出性能要求，,（2）防腐涂料的品種,底漆和面漆的品種很多，目前建筑鋼結(jié)構(gòu)常用的涂料有環(huán)氧樹(shù)脂涂料，聚氨脂類(lèi)涂料，聚氯乙烯涂料和富鋅類(lèi)涂料等。,A.環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)涂料，對(duì)堿金屬，具有一定的抵抗力，黏結(jié)劑常用作底漆和中間漆以保護(hù)鋼構(gòu)件，與其他樹(shù)脂質(zhì)油性涂料相比，具有優(yōu)良的耐化學(xué)性能。漆膜耐水、耐潮、耐酸等。,B.聚氨脂類(lèi)涂料：涂層具有很好耐腐蝕性能，漆膜光亮硬度高具很好

12、的耐候性，一般涂于鋼構(gòu)件表面的面漆。 C.聚氯乙烯涂料：具有耐酸、耐堿、耐鹽、耐水和耐候性能與氯化橡膠涂料比具有更好的光澤度，可以作底漆和面漆，也可以用來(lái)覆蓋熱鍍鋅層鋼表面。,D.富鋅涂料：分為有機(jī)富鋅和無(wú)機(jī)富鋅兩種，主要用作底漆。涂料中色含80%--90%的鋅在低電阻電解質(zhì)中可用作陰極保護(hù)措施，有機(jī)富鋅在用于鋼結(jié)構(gòu)時(shí)常用環(huán)氧富鋅，因價(jià)格比較便宜，防腐效果沒(méi)有無(wú)機(jī)富鋅好。無(wú)機(jī)富鋅是目前國(guó)內(nèi)最好涂料也是最貴的涂料，采用噴涂方式涂裝

13、厚度可以達(dá)到75 的厚漆膜。但該涂料對(duì)表面處理要求非常嚴(yán)格，一般在重要工程中采用這種涂料。,,E.近年由國(guó)外引進(jìn)的新涂料鋅加，鋅加是用微米技術(shù)制作的，鋅粉純度99.6%顆粒為3-5 ，其干膜內(nèi)含96%以上鋅粉，可刷、可噴，可浸是替代傳統(tǒng)的熱浸鍍鋅（鋁）的良好材料。它對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面具有雙重保護(hù)，不僅具有優(yōu)良的陰極保護(hù)作用，還具有一定的屏障保護(hù)作用，鋅加與環(huán)氧云鐵中間層漆等有較好的配套性能，面漆采用聚氨酸面漆或氟碳漆或防

14、水涂料有較好附著力，其總防腐年限可以作到30年至50年，但價(jià)格比較高，較適合外露鋼結(jié)構(gòu)及海邊或較潮濕的環(huán)境。,,杜塞爾多夫候機(jī)廳,防腐年限30年方案,防腐年限50年方案,3. 涂層結(jié)構(gòu)與厚度,（1）涂層結(jié)構(gòu) 防腐涂層結(jié)構(gòu)通常采用復(fù)合涂層來(lái)達(dá)到防腐目的，一般涂層結(jié)構(gòu)由底漆，中間漆和面漆構(gòu)成。,底漆：是直接涂刷在鋼構(gòu)件表面涂層，底漆是整個(gè)涂層系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它必須具有防銹功能，同時(shí)必須能夠潤(rùn)濕表面且有與鋼結(jié)構(gòu)良好的附著性能

15、。,中間漆：其功能與底漆不同。中間漆中顏料沒(méi)有活性，這種漆可以用來(lái)構(gòu)成整個(gè)涂層系統(tǒng)的厚度。,面漆：用來(lái)保護(hù)涂層系統(tǒng)免受環(huán)境因素（如太陽(yáng)光中紫外線）的影響，并提供耐磨損性能，也有裝飾性能，它能提供具有很高光潔度的外觀。,(2)涂層厚度 按“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”強(qiáng)制性條文規(guī)定“室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)涂層干漆膜總厚度為125 ±25 ；室外鋼結(jié)構(gòu)涂層干漆膜厚度為150 ，±25 。”,,,,,（3）涂

16、層具體設(shè)計(jì),一般鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂層作法是兩道底漆一道中間漆兩道面漆，如果涂層需要比較厚一般是增加中間漆厚度。,殘奧會(huì)場(chǎng)館網(wǎng)架防腐方案,環(huán)氧富鋅 2道 約環(huán)氧云鐵中間漆1道聚氨脂面漆 2道,底漆一般是在工廠出廠前涂刷一道，待安裝完成后再刷一道及其他涂層的漆，由于漆的品種不一樣和稠度可能不一樣，一般底漆厚度約在50 ---75 。,一般要求的鋼結(jié)構(gòu)涂層可采用普通底漆面漆，可以是醇酸樹(shù)脂添作料面漆或聚氨脂樹(shù)脂添作面漆。

17、,若要求鋼結(jié)構(gòu)涂層耐30年左右的系統(tǒng)，可考慮采用無(wú)機(jī)富鋅底漆，環(huán)氧樹(shù)脂涂料中間漆加上氟碳樹(shù)脂涂料面漆。,國(guó)家體育網(wǎng)架方案計(jì)劃防腐30年無(wú)機(jī)富鋅 2道 約70環(huán)氧云鐵中間漆 1道約40氟碳面漆 2道 約70,（三）防腐鍍層設(shè)計(jì),1.熱浸鍍鋅,一般有色金屬比碳鋼的耐蝕性好，采用鋅保護(hù)鋼制產(chǎn)品在我國(guó)已有很長(zhǎng)歷史，熱浸鍍鋅是一種行之有效的方法，也是一般既簡(jiǎn)單又耐蝕的方法，電鍍的鍍層太薄，一般只能用于較小零件。,熱浸鍍鋅首先將鋼構(gòu)件表面污染

18、清除后放入酸性的槽中，進(jìn)行酸先，然后放入盛有鋅液的槽中，在經(jīng)加熱到一定溫度的槽中浸泡一定時(shí)問(wèn)，即可得到所需要的鍍鋅量。熱浸鍍鋅厚度通常是用鍍鋅重量標(biāo)示如“g/m2”,我國(guó)還沒(méi)有統(tǒng)一的鍍鋅等級(jí)分類(lèi)的規(guī)范，只有寶鋼企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定為：90、180、275、350、450、600、700g/m2等七級(jí)。武鋼企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：100、200、270、350、450、600 g/m2共6級(jí)，日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從75開(kāi)始至975 g/m2共12級(jí)壓型鋼板雙面鍍鋅量

19、（厚度）有150、180、200和275g/m2等。室內(nèi)鋼構(gòu)件若單面鍍鋅一般可控制在180g/m2左右，若兩面鍍鋅其鍍鋅量可控制在275g/m2左右。如有特殊需要可在需雙方合同中商定。,2. 熱鍍鋁鋅,熱鍍鋁鋅是一種含55%鋁，43.5%鋅和1.5%硅的合金熱鍍層鋼板產(chǎn)品，過(guò)去依靠進(jìn)口，2005年我國(guó)進(jìn)口了6條生產(chǎn)線，可大量供應(yīng)。熱鍍鋁鋅不僅具有防腐性能，還具有陰極保護(hù)的獨(dú)特性能，因此其耐腐蝕性能具有熱浸鍍鋅的2—6倍，是一種很好的防腐