幕墻鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)和施工技術(shù)探討

黎紹 蔡廣劍

摘要：近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在幕墻中的應(yīng)用不斷增加，但是由于設(shè)計(jì)和施工的差異，鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，不但嚴(yán)重影響了幕墻的外觀質(zhì)量，對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)安全也造成了一定的隱患。本人根據(jù)多年的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐提出一些自己的看法和意見(jiàn)，供幕墻設(shè)計(jì)工作人員進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；防腐涂層；防腐施工技術(shù)；返銹原因

一、概述

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，業(yè)主和設(shè)計(jì)院普遍追求高空間的通透明亮效果。國(guó)內(nèi)大型場(chǎng)館，高檔寫(xiě)字樓大堂空間的設(shè)計(jì)跨度越來(lái)越大，原有幕墻常用的鋁型材因其強(qiáng)度的限制無(wú)法滿(mǎn)足幕墻的受力要求，因此越來(lái)越多的幕墻開(kāi)始使用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)因其強(qiáng)度高，龍骨桿件小，截面形式多樣化深受建筑設(shè)計(jì)師的喜愛(ài)。但因各企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)和施工的差異，很多項(xiàng)目幕墻外露鋼結(jié)構(gòu)兩三年就開(kāi)始出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，不但嚴(yán)重地影響幕墻外觀，而且還存在一定的安全隱患。因此研究探討鋼結(jié)構(gòu)防腐具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

鋼材銹蝕是由于受到周?chē)橘|(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而逐漸破壞。鋼結(jié)構(gòu)銹蝕危害較大，不但影響外觀質(zhì)量，而且會(huì)減小鋼材的受力面積，降低承載力，造成安全隱患。目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的防腐處理方法有熱鍍鋅、防腐涂層、冷鍍鋅、熱噴鋅、冷噴鋅、粉末噴涂等。其中熱鍍鋅和防腐涂層是幕墻鋼結(jié)構(gòu)中較為常用的防腐措施。在幕墻設(shè)計(jì)中，一般不可見(jiàn)部位的鋼結(jié)構(gòu)都采用熱鍍鋅處理，可見(jiàn)部位的鋼結(jié)構(gòu)采用防腐涂層處理。本文主要針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的設(shè)計(jì)和施工展開(kāi)探討。

二、防腐涂層設(shè)計(jì)

防腐涂層的耐久性不僅與涂料質(zhì)量有關(guān)，涂裝物體基層表面狀況、大氣環(huán)境等因素對(duì)防腐涂層的耐久性影響也很大?；鶎訝顩r不好，施工時(shí)大氣環(huán)境不好，優(yōu)質(zhì)涂料也不能獲得好效果。

（一）大氣環(huán)境

目前大氣環(huán)境基本上分為鄉(xiāng)村大氣、城市大氣、工業(yè)大氣和化工大氣。農(nóng)村、一般城市的商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)干燥，相對(duì)濕度<60%時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕作用屬于弱侵蝕性，其他情況基本屬于中等侵蝕性。在進(jìn)行防腐涂層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的地區(qū)環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕作用選擇相應(yīng)的防腐涂層方案。

（二）鋼結(jié)構(gòu)預(yù)處理

追本溯源，幕墻鋼結(jié)構(gòu)防腐應(yīng)從根部做起。幕墻鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行涂裝前，一定要把好鋼結(jié)構(gòu)預(yù)處理的質(zhì)量關(guān)。預(yù)處理沒(méi)有做好，就算涂料質(zhì)量再好，也容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。因此在鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該明確預(yù)處理前的鋼材狀況，物理除銹等級(jí)和施工環(huán)境的要求。

1.預(yù)處理前鋼材選用

預(yù)處理前鋼材的選擇，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和防腐的基礎(chǔ)。預(yù)處理前鋼材表面分為A、B、C、D四個(gè)銹蝕等級(jí)。A-全面地覆蓋著氧化皮而幾乎沒(méi)有鐵銹的鋼材表面。B-已發(fā)生銹蝕，并且部分氧化皮已經(jīng)剝落的鋼材表面。C-氧化皮已因銹蝕而剝落，或者可以刮除，并且有少量點(diǎn)蝕的鋼材表面。D-氧化皮已因銹蝕而全面剝離，并且已普遍發(fā)生點(diǎn)蝕的鋼材表面。對(duì)于在弱侵蝕及中等侵蝕性環(huán)境中的構(gòu)件，不應(yīng)采用表面原始銹蝕等級(jí)低于B級(jí)的鋼材。對(duì)于重要的承重結(jié)構(gòu)及使用中很難維護(hù)的承重結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用原始銹蝕等級(jí)低于B級(jí)的鋼材。為保證鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能及鋼結(jié)構(gòu)的安全性，不論何種構(gòu)件，均不得采用表面原始銹蝕等級(jí)為D級(jí)的鋼材。

2.各類(lèi)構(gòu)件的物理除銹方法與等級(jí)

除了基材狀況外，鋼構(gòu)件的物理除銹方法和等級(jí)的選擇也會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能。所以在選用鋼構(gòu)件的物理除銹方法和等級(jí)時(shí)應(yīng)遵循以下標(biāo)準(zhǔn)。

1）無(wú)侵蝕作用的承重構(gòu)件采用手工及動(dòng)力工具除銹，除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到St2（徹底）級(jí)或St3級(jí)（非常徹底）

2）弱侵蝕作用的承重構(gòu)件采用噴射（丸、砂）除銹，除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到Sa2（徹底）級(jí)或Sa2?級(jí)（非常徹底）。

3）中等侵蝕作用的承重構(gòu)件采用噴射（丸、砂）除銹，除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到Sa2?級(jí)（非常徹底）

3.鋼材表面預(yù)處理的一般規(guī)定

1）為了保證鋼材表面預(yù)處理質(zhì)量，預(yù)處理應(yīng)在具有一定設(shè)備、適合的環(huán)境條件和便于管理的工廠進(jìn)行。

2）噴射除銹時(shí)，要求相對(duì)濕度在80%以下，或控制鋼材表面溫度要高于空氣露點(diǎn)溫度3℃以上，否則鋼材表面容易返銹，同時(shí)也很難達(dá)到較高的除銹質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3）噴射除銹后的鋼材表面，暴露在空氣中容易返銹，應(yīng)盡快涂上底漆。底漆涂得越早，涂層的附著力越好。

（三）防腐涂層設(shè)計(jì)

涂層結(jié)構(gòu)一般由底漆、中間漆和面漆構(gòu)成。底漆主要起附著和防銹作用，面漆起防腐蝕耐候作用，中間漆介于兩者之間，并能增加涂層厚度。三層涂料各具有不同的性能，只有底、中、面配套使用，才能發(fā)揮涂層的綜合防護(hù)作用和獲得最佳效果。一定要注意不同品種的涂料不能隨意混合使用。對(duì)于中等侵蝕環(huán)境的各類(lèi)承重結(jié)構(gòu)，可采用環(huán)氧富鋅底漆1遍+環(huán)氧云鐵中間漆2遍（30μm +70μm）+面漆2遍的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于需特別加強(qiáng)防銹蝕的重要結(jié)構(gòu)，可采用無(wú)機(jī)富鋅底漆2遍+環(huán)氧中間漆2～3遍（75～125μm）+面漆2遍的設(shè)計(jì)方案。

三、防腐施工技術(shù)要求

（一）涂裝施工的環(huán)境要求

1.環(huán)境溫度宜為10～30℃。

2.環(huán)境相對(duì)濕度不宜大于80%，或者鋼材表面溫度不低于露點(diǎn)溫度3℃以上。露點(diǎn)溫度按露天防腐施工作業(yè)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)奶鞖?，在有雨、霧、雪、風(fēng)沙和較大灰塵時(shí)，禁止在戶(hù)外施工。

3.防腐涂裝工程前鋼結(jié)構(gòu)工程已檢查驗(yàn)收，并符合設(shè)計(jì)要求。

4.防腐涂裝作業(yè)場(chǎng)地應(yīng)有安全防護(hù)措施，有防火和通風(fēng)措施，防止發(fā)生火災(zāi)和人員中毒事故。

（二）工藝流程：

基面清理 → 底漆涂裝 → 中間漆、面漆涂裝 → 檢查驗(yàn)收 →成品保護(hù)

1.基面清理

1）預(yù)處理前鋼材表面要求

應(yīng)采用表面原始銹蝕等級(jí)不低于B級(jí)的鋼材。不論何種構(gòu)件，均不得采用表面原始銹蝕等級(jí)為D級(jí)的鋼材。

鋼材表面的毛刺、焊渣、飛濺物、積塵和疏松的氧化皮、鐵銹、涂層等物應(yīng)清除。

2）鋼材表面應(yīng)無(wú)可見(jiàn)的油脂和污垢，如局部有，一般可采用局部處理措施；大面積或全部有，可采用有機(jī)溶劑、表面活性劑、熱堿等進(jìn)行清洗。

3）鋼材（包括加工后的成品、半成品等）在涂裝前表面預(yù)處理應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的除銹方法進(jìn)行，并達(dá)到規(guī)定的預(yù)處理等級(jí)。

4）鋼材表面預(yù)處理，應(yīng)在金屬制造廠或加工廠進(jìn)行，宜采用噴射或酸洗方法；在現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)涂層時(shí)，可采用手工和動(dòng)力工具除銹。

5）加工完的構(gòu)件和制品，應(yīng)在驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行表面處理。

2.底漆涂裝

1）噴射除銹后的鋼材表面，暴露在空氣中容易返銹，應(yīng)盡快涂上底漆。底漆涂得越早，涂層的附著力越好。

2）調(diào)合底漆，控制油漆的粘度、稠度、稀度，兌制時(shí)應(yīng)充分的攪拌，使油漆色澤、粘度均勻一致。

3）刷第一層底漆時(shí)涂刷方向應(yīng)該一致，接槎整齊。

4）刷漆時(shí)應(yīng)采用勤沾、短刷的原則，防止刷子帶漆太多而流墜。

5）待第一遍刷完后，應(yīng)保持一定的時(shí)間間隙，防止第一遍未干就上第二遍，這樣會(huì)使漆液流墜發(fā)皺，質(zhì)量下降。

6）待第一遍干燥后，再刷第二遍，第二遍涂刷方向應(yīng)與第一遍涂刷方向垂直，這樣會(huì)使漆膜厚度均勻一致。

7）底漆涂裝后應(yīng)達(dá)到表干再涂裝面漆，表干前不應(yīng)涂裝面漆。

3.中間漆、面漆涂裝：

1）涂裝前的清理和修補(bǔ)：

由于作業(yè)分工，幕墻鋼構(gòu)件涂裝防銹漆后即送到工地去組裝，組裝結(jié)束后才統(tǒng)一涂裝面漆。鋼結(jié)構(gòu)需要在兩地或分二次進(jìn)行施工的涂裝，涂裝底漆與面漆一般中間間隙時(shí)間較長(zhǎng)。這樣在涂裝面漆前需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行清理，清除安裝焊縫焊藥，對(duì)燒去或碰去漆的構(gòu)件，還應(yīng)事先補(bǔ)漆。對(duì)如海運(yùn)產(chǎn)生的鹽份，陸運(yùn)或存放過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵都要清除干凈，方可涂下道漆。如果涂漆間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，前道漆膜可能因老化而粉化（特別是環(huán)氧樹(shù)脂漆類(lèi)），要求進(jìn)行“打毛”處理，使表面干凈和增加粗糙度，來(lái)提高附著力。

在底漆涂裝完后，在運(yùn)輸或存放過(guò)程中碰破的涂層，必須在第二次涂裝前進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)的要求，應(yīng)是在哪一道工序破壞，就從哪一道工序開(kāi)始修補(bǔ)，如已返銹，就應(yīng)從表面處理重新除銹開(kāi)始，修補(bǔ)到與完好部位一樣為止。修補(bǔ)所用的涂料品種、涂層層次與厚度、涂層顏色應(yīng)與原設(shè)計(jì)要求一致。表面處理可采用手工機(jī)械除銹方法，但要注意油脂及灰塵的污染。在修補(bǔ)部位與不修補(bǔ)部位的邊緣處，宜有過(guò)渡段，以保證搭接處的平整和附著牢固。對(duì)補(bǔ)涂部位的要求也應(yīng)與上述相同。

2）中間漆、面漆的涂裝

面漆的調(diào)制應(yīng)選擇顏色完全一致的面漆，兌制的稀料應(yīng)合適，面漆使用前應(yīng)充分?jǐn)嚢?，保持色澤均勻。其工作粘度、稠度?yīng)保證涂裝時(shí)不流墜，不顯刷紋。

面漆在使用過(guò)程中應(yīng)不斷攪和，涂刷的方法和方向與上述工藝相同。

涂裝工藝采用噴涂施工時(shí)，應(yīng)調(diào)整好噴嘴口徑、噴涂壓力，噴槍膠管能自由拉伸到作業(yè)區(qū)域，空氣壓縮機(jī)氣壓應(yīng)在0.4～0.7N/mm2。

噴涂時(shí)應(yīng)保持好噴嘴與涂層的距離，一般噴槍與作業(yè)面距離應(yīng)在100mm左右，噴槍與鋼結(jié)構(gòu)基面角度應(yīng)該保持垂直，或噴嘴略為上傾為宜。

噴涂時(shí)噴嘴應(yīng)該平行移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，速度一致，保持涂層均勻。但是采用噴涂時(shí)，一般涂層厚度較薄，故應(yīng)多噴幾遍，每層噴涂時(shí)應(yīng)待上層漆膜已經(jīng)干燥時(shí)進(jìn)行。

4.涂層的檢查和驗(yàn)收

1）表面涂裝施工時(shí)和施工后，應(yīng)對(duì)涂裝過(guò)的工件進(jìn)行保護(hù)，防止飛揚(yáng)塵土和其它雜物。

2）涂裝后的處理檢查，應(yīng)該是涂層顏色一致，色澤鮮明光亮，不起皺皮，不起疙瘩。

3）涂裝漆膜厚度的測(cè)定，用觸點(diǎn)式漆膜測(cè)厚儀測(cè)定漆膜厚度，漆膜測(cè)厚儀一般測(cè)定3點(diǎn)厚度，取其平均值。

5.成品保護(hù)

1）鋼構(gòu)件涂裝后應(yīng)加以臨時(shí)圍護(hù)隔離，防止踏踩，損傷涂層。

2）鋼構(gòu)件涂裝后，在4h之內(nèi)如遇有大風(fēng)或下雨時(shí)，應(yīng)加以覆蓋，防止粘染塵土和水氣、影響涂層的附著力。

3）涂裝后的構(gòu)件需要運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)注意防止磕碰，防止在地面拖拉，防止涂層損壞。

4）涂裝后的鋼構(gòu)件勿接觸酸類(lèi)液體，防止咬傷涂層。

四、返銹原因分析

1.返銹現(xiàn)象

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有幕墻項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)銹蝕現(xiàn)象的總結(jié)，幕墻外露鋼結(jié)構(gòu)主要存在以下幾種返銹現(xiàn)象：

1）防銹涂料長(zhǎng)時(shí)間不能成膜，漆膜脫落，過(guò)早返銹。

2）涂料施工后，漆膜一兩天尚未硬化成膜；涂層表面呈現(xiàn)一條條流痕，漆膜厚薄不勻；

3）漆膜表面起皺，呈現(xiàn)波紋狀，漆膜內(nèi)部發(fā)軟；

4）前一道漆施工后，涂下一道漆時(shí)，將前一道漆咬起，與基層脫開(kāi)；

5）涂料工程交工幾個(gè)月后，在涂層表面即開(kāi)始出現(xiàn)銹斑。

2.原因分析

1）油性防銹涂料成膜是靠涂料與空氣中的氧起反應(yīng)聚合成膜。反應(yīng)與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于正常施工溫度時(shí)，涂料不能正常成膜。若溫度太低時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間不能成膜。

2）施工立面時(shí)，涂料涂布不均勻，當(dāng)涂布量過(guò)大時(shí)，涂料不能很好地附著在基層上，有部分涂料成條流淌下來(lái)，出現(xiàn)流掛，使涂料表面不美觀。

3）施工用的涂料粘度大時(shí)，使涂料漆膜厚度加大，空氣中的氧僅能與面層涂料反應(yīng)成膜，深部的涂料不能固化成膜。由于面層成膜的涂料收縮，使涂料表面起皺。當(dāng)?shù)谝粚油苛衔锤?，即涂第二道涂料時(shí)，由于同樣的原因，也會(huì)發(fā)生起皺。

4）涂料施工時(shí)先涂底漆，底漆成膜后再涂中漆與面漆。當(dāng)?shù)灼崤c上層漆不配套時(shí)，如底漆使用油性防銹漆，中涂漆使用溶劑型漆時(shí)，很容易產(chǎn)生咬底。

5）涂料選用不當(dāng)，如當(dāng)在有色金屬表面涂漆時(shí)，如在鍍鋅板表面涂漆，使用油性漆也容易起皮，因漆膜與基層的附著力低，由于涂料成膜時(shí)產(chǎn)生收縮而使漆膜脫落。

6）當(dāng)在鋼鐵基層上涂漆時(shí)，基層表面除銹不好，有銹皮、油污、吸附水等，也容易發(fā)生起皮脫落。

7）涂料施工，漆膜應(yīng)有一定厚度。底漆與基層粘結(jié)要好，起防銹作用，面漆起耐候、防腐蝕等作用。當(dāng)調(diào)配施工涂料加溶劑或稀釋劑過(guò)多時(shí)，涂料的粘度低，每涂一道漆的漆膜很薄，施工涂刷道數(shù)雖達(dá)到要求，但漆膜總厚度達(dá)不到要求。有時(shí)調(diào)配施工涂料粘度適當(dāng)，但涂刷道數(shù)不夠，漆膜厚度也達(dá)不到要求，因此漆膜表面會(huì)有許多肉眼看不出的針孔，水分和侵蝕性介質(zhì)很容易從針孔處浸入基層，發(fā)生銹蝕而過(guò)早返銹。

3.預(yù)防措施

針對(duì)以上原因，為保證幕墻鋼結(jié)構(gòu)防腐的耐久性，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工時(shí)，一定要采取有效地預(yù)防措施，經(jīng)分析總結(jié)，主要有以下幾點(diǎn)：

1）要根據(jù)使用條件選擇施工用涂料，底漆與面漆必須配套使用。對(duì)混凝土基層應(yīng)對(duì)表面作中性化處理后，方可考慮使用油性涂料。不作處理的混凝土表面不能使用油性涂料。

2）施工時(shí)涂料要有適當(dāng)粘度，應(yīng)按規(guī)范要求操作。若規(guī)范規(guī)定不具體時(shí)，要通過(guò)試驗(yàn)確定粘度。施工時(shí)要控制涂料的涂布量，涂料的濕膜厚度要適當(dāng)，涂料應(yīng)涂布均勻。

3）基層表面處理必須嚴(yán)格。對(duì)鋼鐵基層最好采用噴砂除銹，有條件的地方也可采用酸洗除銹。若用手工除銹時(shí)，只用鋼絲刷是不夠的，最好配合使用電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)工具除銹。對(duì)坑凹不平的基層，應(yīng)刮膩?zhàn)诱移胶笸科帷?/p>

4）對(duì)有色金屬表面（如鍍鋅鋼板），可采用表面涂磷化底漆處理等措施，以提高漆膜的附著力。

5）注意涂料質(zhì)量和施工檢測(cè)工作。按施工要求檢測(cè)涂料的粘度，涂刷層數(shù)，控制施工溫、濕度等。在前一層涂料施工完畢，檢驗(yàn)合格后才能涂第二層。

6）當(dāng)在鋼表面涂漆時(shí)，可用漆膜測(cè)厚儀檢查漆膜厚度。漆膜厚度達(dá)到要求時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)一些特殊工程，如漆膜有針孔檢查要求時(shí)，應(yīng)使用電火化檢測(cè)儀檢查涂層是否有針孔缺陷。

綜上所述，幕墻鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包括工程設(shè)計(jì)、工程施工和工程管理三大塊，其目標(biāo)是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程的防腐蝕要求，努力做到技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、施工上可行。

參考文獻(xiàn)：

[1]《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》（GB 8923-88）；

[2]《鋼結(jié)構(gòu)、管道涂裝技術(shù)規(guī)程》YB/T9256-96）

[3]《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50046-1995