種新型橋梁鋼結(jié)構(gòu)使用防腐蝕涂料

1、.一種新型橋梁鋼結(jié)構(gòu)使用防腐蝕涂料關(guān)鍵詞：聚氨酯涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料，鋼結(jié)構(gòu)防腐，水性氟碳涂料、PVDF氟碳涂料、固化劑、稀釋劑、脫漆劑介紹鋼結(jié)構(gòu)是大量基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，而鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于結(jié)構(gòu)輕巧、耐用而有很悠久的使用歷史，在十九世紀(jì)末期和20世紀(jì)早期，國(guó)內(nèi)就開始在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁，如上海的外白渡橋和寧波的靈橋，并一直使用到現(xiàn)在。雖然現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)橋梁通用的碳鋼與一些低合金鋼有很好的力學(xué)性能與合理的價(jià)格，但它們存在十分嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題李勁等，建筑，2002年第5期，p54。，不解決這些問(wèn)題，將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)估計(jì)，全球每年因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)腐蝕造成的損失高達(dá)7000億美元

2、，而中國(guó)在2003年為約3000億人民幣。鋼結(jié)構(gòu)橋梁會(huì)一直處于比較惡劣的環(huán)境，如沿海高鹽霧環(huán)境、沿江河高濕度大氣、城市工業(yè)污染大氣、內(nèi)陸高酸雨區(qū)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)及其涂層的破壞特別嚴(yán)重。以往，鋼結(jié)構(gòu)的防腐在國(guó)內(nèi)沒(méi)有受到應(yīng)有的重視，只采用手工除銹，涂刷一般紅丹底漆和普通醇酸油漆，使用半年或一年以后，就會(huì)發(fā)生涂層起泡、返銹、脫落，鋼材受到腐蝕，返修十分困難，造成很大的損失。使用全壽命經(jīng)濟(jì)分析法分析鋼結(jié)構(gòu)橋梁的防腐體系，鋼結(jié)構(gòu)涂層的耐久性(使用壽命)應(yīng)該是鋼結(jié)構(gòu)防腐的首要問(wèn)題。為了保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁安全使用，不受腐蝕破壞，必須選用性能良好和使用時(shí)間長(zhǎng)（20年以上）的防腐涂裝系統(tǒng)，同時(shí)增加各涂層的厚度，選用高耐腐

3、蝕的涂料。比如，一般涂層總厚度在40-60m之間，而橋梁防腐蝕涂層總厚度一般在200300m。在我國(guó)，原有的鋼結(jié)構(gòu)橋梁涂裝體系可以從鐵道部推出的鐵路鋼結(jié)構(gòu)橋梁的涂裝體系可見一斑杜存山，王淑霞，腐蝕與防護(hù)，2004年第1期，p24。表1 我國(guó)鋼橋使用的涂裝體系及使用年限涂裝系統(tǒng)第一涂裝系第二涂裝系第三涂裝系第四涂裝系底漆紅丹酚醛（醇酸）紅丹酚醛（醇酸）環(huán)氧富鋅環(huán)氧富鋅中間漆環(huán)氧云鐵面漆灰鋁鋅醇酸灰云鐵醇酸灰云鐵氯化橡膠灰鋁粉石墨醇酸使用壽命（年）<10<10-1520注:使用年限是指不重涂罩面漆的壽命；第3涂裝系因使用少，缺少數(shù)據(jù)；第4涂裝系在武漢長(zhǎng)江大橋(中部)、柳江橋(11、12

4、孔)使用已有15年；狀態(tài)良好；根據(jù)實(shí)際使用情況及實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果推斷其使用年限為1520年。從以上的涂裝體系來(lái)看，第一涂裝系和第二涂裝系的防腐蝕效果耐久性很差，戶外十年后便出現(xiàn)明顯的腐蝕，已經(jīng)被淘汰。而第四涂裝系盡管具有比較好的防腐蝕效果，但其裝飾效果一般，所以也逐漸將被取代。因此，我們需要尋找新的耐久性的鋼結(jié)構(gòu)橋梁的防腐蝕涂層。二、采用全壽命經(jīng)濟(jì)分析法選擇性能優(yōu)異的鋼結(jié)構(gòu)橋梁涂裝工藝“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”是在成本效益分析基礎(chǔ)上，將工程的使用年限作為主要考察指標(biāo)的一種經(jīng)濟(jì)分析方法。它起源于美國(guó)，美國(guó)法典（USC）對(duì)于“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”的定義是“這是一種程序和方法，用于評(píng)價(jià)可行計(jì)劃項(xiàng)目的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值

5、。包括初始成本和經(jīng)折扣的進(jìn)一步成本整個(gè)壽命期內(nèi)的維護(hù)、修復(fù)、重建和表面翻新處理的費(fèi)用”。建立在全壽命經(jīng)濟(jì)分析法分析基礎(chǔ)上的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)和施工，與傳統(tǒng)的涂層相比，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上要更為合理、更具競(jìng)爭(zhēng)性。鋼結(jié)構(gòu)涂裝不僅應(yīng)重視初期投資，而且更應(yīng)該重視鋼結(jié)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)、維修、保養(yǎng)、停工等費(fèi)用。我們應(yīng)該避免走“眼前少花錢，而后花大錢”的老路。因此，鋼結(jié)構(gòu)橋梁要求采用半永久性涂裝甚至永久性涂裝,即在整個(gè)鋼橋服役期間只進(jìn)行一次大修或不進(jìn)行大修,只需進(jìn)行維護(hù)涂裝,就能保證鋼橋防腐蝕效果，即要求鋼結(jié)構(gòu)橋梁的涂層壽命在20年以上。為了達(dá)到以上目的，新建鋼橋宜采用表面涂裝富鋅類防腐漆或進(jìn)行噴金屬處理,再涂裝其它配套漆

6、。為此，鐵道科學(xué)研究院提出了鐵路鋼橋保護(hù)的3個(gè)新涂裝體系：水性自固型無(wú)機(jī)富鋅涂料+ 灰云鐵環(huán)氧中間漆+ 灰鋁粉石墨脂肪族聚氨酯面漆體系；環(huán)氧富鋅防銹漆+ 灰云鐵環(huán)氧中間漆+ 灰鋁粉石墨脂肪族聚氨酯; 電弧噴鋁鍍層+灰云鐵環(huán)氧中間漆+灰鋁粉石墨脂肪族聚氨酯面漆體系。其中使用朂多的是涂裝體系以及環(huán)氧富鋅防銹漆+灰云鐵環(huán)氧中間漆+氯化橡膠漆體系。由于氯化橡膠中氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)65%以上，在受紫外線照射時(shí)，常析出氯化氫而降解。用于鋼結(jié)構(gòu)表面，這種面漆的裝飾性較差，其外觀壽命一般不超過(guò)五年，在戶外使用一、二年后就會(huì)嚴(yán)重失光、失色，裝飾性能極差，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)同時(shí)強(qiáng)調(diào)防腐和裝飾的新要求。衡峰公司采用全壽

7、命經(jīng)濟(jì)分析法，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)上的各種經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在2001年就提出了以超耐候的常溫固化FC-S200氟碳涂料為面漆的FUVITST鋼結(jié)構(gòu)涂裝系統(tǒng)（表2），其中所采用的涂層體系就是環(huán)氧富鋅底漆環(huán)氧云鐵涂層FC-S200氟碳涂料面漆，估計(jì)室外使用壽命可達(dá)20年以上。已經(jīng)達(dá)到全壽命經(jīng)濟(jì)分析法要求的鋼結(jié)構(gòu)橋梁的使用壽命。三、衡峰公司FC-S200常溫固化氟碳涂料的介紹氟碳涂料是在氟樹脂基礎(chǔ)上經(jīng)改性、加工而成的一種新型涂層材料。其基料氟樹脂所含碳氟鍵的分子結(jié)構(gòu)是已知朂強(qiáng)的分子鍵，鍵能高達(dá)110千焦/mol，而且碳一氟鍵長(zhǎng)度短，因此氟碳涂料有遠(yuǎn)比一般涂層材料優(yōu)異的耐酸、耐堿、抗腐蝕、耐候性和摩

8、擦系數(shù)小、憎油、憎水、抗粘、抗污染等優(yōu)異性能。圖1 聚偏二氟乙烯PVDF和氟烯烴烴基乙烯基醚（酯）FEVE的分子結(jié)構(gòu)示意圖FC-S200系列氟碳涂料是含氟烯烴乙烯基醚共聚物（FEVE）為主要成膜基料的氟碳涂料，它具有氟碳涂料所共有的優(yōu)異性能，其戶外耐候性可與PVDF涂料相媲美。它側(cè)鏈上的羥基使它克服了其它氟碳涂料必須高溫烘烤的缺點(diǎn)，可以制成常溫固化型涂料。FC-S200系列氟碳涂料具有良好的光澤，突出的耐候、耐酸堿、耐污染性，高裝飾性，以及在混凝土、瓷磚、金屬、塑料等表面的良好附著性，使FC-S200氟碳涂料成為可廣泛應(yīng)用在建筑外涂裝,鋼結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)械、木材建筑物、橋梁、高速公路、高架橋、塔樓

9、、煙囪、水池、化工廠、貯槽、工廠設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的涂裝材料。FC-S200系列氟碳涂料具有極其優(yōu)異的使用性能，它克服了以往涂層所共有的缺點(diǎn)。具有：超耐候性：經(jīng)戶外長(zhǎng)期使用和人工加速老化試驗(yàn)表明，F(xiàn)C-S200系列氟碳涂料中氟樹脂分子鏈上的氟碳鍵能夠抵抗紫外線的降解作用，具有和高溫固化聚偏二氟乙烯氟碳涂料相媲美的超耐候性，戶外使用壽命二十年以上。圖2 氟碳涂料與其它涂料的耐候性比較2.耐腐蝕和耐化學(xué)品性：涂布于鋁合金上可通過(guò)3000小時(shí)中性鹽霧試驗(yàn)，涂布于鍍鋅鋼上可通過(guò)1000小時(shí)試驗(yàn)。FC-S200系列氟碳涂料的耐酸性與高溫固化聚偏二氟乙烯氟碳涂料一樣優(yōu)異，耐堿性則超過(guò)高溫固化聚偏二氟乙烯氟

10、碳涂料。通過(guò)多層次涂裝，利用各涂層的裝飾作用、屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護(hù)作用，達(dá)到對(duì)底材數(shù)十年以上的防腐裝飾目的。3.耐污染性：具有表面光滑、粘附性小、不易被污染的特點(diǎn)，即使被污染也非常容易清洗。圖3 不同涂料與衡峰氟涂料耐污性的比較（四年時(shí)間，左邊一般涂料，右邊衡峰公司氟碳涂料）4.優(yōu)異的施工性能：克服了以前氟碳涂料不能常溫固化的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了在施工現(xiàn)場(chǎng)涂裝氟碳涂層的理想?？梢試娡俊⑤佂?、刷涂，具有優(yōu)異的附著力和硬度，能在幾乎所有的材質(zhì)上良好緊密的附著。FC-S200系列氟碳涂料的長(zhǎng)壽命，使涂一次可以維持20年，維修工程簡(jiǎn)單，省去大量維修費(fèi)和腳手架搭拆費(fèi)。5.高裝飾性：FC-S200系列

11、氟碳涂料可調(diào)配出實(shí)體色、金屬色、珠光色、特殊色等各種色彩和低、中、高等各種光澤，為設(shè)計(jì)師和業(yè)主提供了豐富的想象空間和奇異的裝飾效果。6.耐溫性：FC-S200系列氟碳涂料所得涂層能在-40-150下使用。正因?yàn)橛羞@些特點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)涂裝中采用氟碳涂料可以解決如下問(wèn)題：可以解決鋼材的腐蝕問(wèn)題，氟碳涂裝通過(guò)對(duì)鋼材表面嚴(yán)格的前處理，多層次的防銹底漆保護(hù)，高性能的氟碳面漆保護(hù)，可保證鋼材在戶外使用20年以上而不產(chǎn)生腐蝕；可以起到對(duì)鋼材的表面裝飾作用；氟碳涂料除具有超耐候性，戶外使用壽命20年以上，而且具有優(yōu)異的耐污染性、不易被污染，即使污染也很容易清洗，因此一般20年以上才重涂一次，期間只需要簡(jiǎn)單的清洗

12、。四、衡峰已完成的典型大型鋼結(jié)構(gòu)工程介紹 近幾年，衡峰公司完成了幾個(gè)典型的大型鋼結(jié)構(gòu)工程。l上?？萍汲牵涸摴こ痰匿摻Y(jié)構(gòu)采用焊接的連接方式，因此衡峰公司在涂裝上采用工廠加工和現(xiàn)場(chǎng)施工相結(jié)合的涂裝工藝。工廠加工部分為：噴砂除銹等前處理涂環(huán)氧富鋅底漆；現(xiàn)場(chǎng)施工部分為：焊接后的機(jī)械整平局部的膩?zhàn)有扪a(bǔ)補(bǔ)涂環(huán)氧富鋅底漆涂環(huán)氧云鐵底漆涂氟碳面漆涂氟碳罩光漆保養(yǎng)維護(hù)。圖4 上?？萍汲菆D5 上海東方藝術(shù)中&心l東方藝術(shù)中&心：該工程的鋼結(jié)構(gòu)采用螺栓聯(lián)結(jié)方式，因此衡峰公司在涂裝上采用完全工廠內(nèi)施工的工藝。從開始的表面處理到涂覆各種底漆、面漆，到朂后的保養(yǎng)維護(hù)，全部在工廠內(nèi)進(jìn)行，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)安裝，

13、朂后只要進(jìn)行簡(jiǎn)單的局部修補(bǔ)。全部工廠化施工工藝：鋼材表面噴砂除銹、打磨等前處理涂富鋅底漆（大于70微米）晾干涂環(huán)氧云鐵底漆（大于80微米）晾干涂氟碳面漆二道（大于30微米）涂氟碳罩光漆一道（大于15微米）干燥包裝運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)螺栓鏈接圖6 上海市政電話亭工程（8000個(gè)）上海市政電話亭工程：電話亭工程所用的材料包括鍍鋅鋼、鋁合金、玻璃鋼、不銹鋼，對(duì)外觀裝飾性要求也非常高，要求在戶外長(zhǎng)期使用不變色、不掉粉、不脫落，易清潔，耐劃傷，因此衡峰公司選用綜合性能優(yōu)異的FC-S200系列常溫固化氟碳涂料，針對(duì)不同基材使用不同工藝。從而解決了業(yè)主的所有要求。五、總結(jié)使用全壽命經(jīng)濟(jì)法來(lái)評(píng)價(jià)氟碳涂料與原有防腐工

14、藝的比較，就可以發(fā)現(xiàn)壽命在20年以上的氟碳涂裝系統(tǒng)以及面漆體系所具有的優(yōu)勢(shì)：盡管初期投資大，但維護(hù)和重涂成本低，整個(gè)鋼橋使用費(fèi)用低。隨著交通事業(yè)發(fā)展，對(duì)鋼橋維修、大修的要求更高，不可能象過(guò)去那樣經(jīng)常在橋梁上進(jìn)行施工操作，這都要求研制防腐蝕性能更好、使用壽命更長(zhǎng)的涂裝體系，在整個(gè)鋼橋使用過(guò)程中只進(jìn)行一二次保護(hù)涂裝，因此氟碳涂料在鋼橋上的應(yīng)用前景一片光明。*; 上海衡峰氟碳材料有限公司 http:/www.hengfeng19表2 衡峰FUVIT-ST涂裝系統(tǒng)推薦的配套材料和工藝衡峰氟碳材料有限公司技術(shù)培訓(xùn)通訊（1）鋼結(jié)構(gòu)篇。工藝序號(hào)使用基材種類工藝名稱工藝功能工藝要求薄壁碳鋼大型鋼結(jié)構(gòu)鍍鋅鋼不銹

15、鋼1····清洗、除油無(wú)論哪種涂料，其性能都與涂覆之前表面處理正確和徹底與否，直接相關(guān)。如果表面方法不當(dāng)或不徹底，那么即使是價(jià)格朂貴，技術(shù)朂先進(jìn)的涂料也會(huì)失去其功效。 本工序主要去除：a)表面污物,包括鹽類、油脂、鉆孔液和切削液；b)銹蝕和氧化皮；c）表面粗糙度。先用溶劑清洗，然后用干凈抹布擦凈。×·××機(jī)械噴砂除銹前處理Sa2.5級(jí)×××人工除銹前處理St3級(jí)×××酸洗前處理洗掉表面的銹蝕，盡量少的損耗鋼材。×××·

16、;磷化前處理涂一薄層磷化底漆，顏色應(yīng)從淺黃色變致綠色或褐色。2··××涂覆環(huán)氧富鋅底漆環(huán)氧富鋅底漆為雙組分涂料，與固化劑的配比為10：1，主要靠富含的金屬鋅起到陰極保護(hù)的作用，干膜厚在40-80µm，根據(jù)防腐蝕要求程度而變動(dòng)3···×涂覆環(huán)氧云鐵底漆環(huán)氧云鐵底漆為雙組分涂料，與固化劑的配比為7：1，主要靠云母片的定向排列，在漆膜中形成層層屏障，阻止空氣、水分、鹽分等易腐蝕鋼材的成分進(jìn)入鋼材表面，干膜厚在40-80µm，根據(jù)防腐蝕要求程度而變動(dòng)4····涂覆FC-S200氟碳面漆FC-S200系列氟碳涂料為雙組分涂料，與固化劑的配比為10：1，它一方面憑借優(yōu)異的綜合性能起到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)和底層涂層的作用，另一方面以豐富的色彩和多樣的質(zhì)感起到美化裝飾鋼結(jié)構(gòu)的作用。干膜厚在25-30µm。 5涂覆氟碳罩光漆罩光漆工藝是一種可選擇的工藝，在普通鋁粉型金屬漆的表面起到保護(hù)鋁粉不被氧化變色失光，對(duì)于實(shí)體色、珠光色、復(fù)合鋁粉型金屬色，可以不使用罩光漆。干膜厚在10-15µm。·代表必須工藝；代表可選工藝；×代表不選工藝上海衡峰氟碳材料有限公司專業(yè)從事氟碳涂料及其相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，產(chǎn)品覆蓋了建筑外墻、鋼結(jié)