5. 優(yōu)異的耐化學腐蝕性:可耐大部份腐蝕介質(zhì)（酸、堿、鹽和海水的長期浸泡），特別是長期在高溫濃堿（NaOH 30%，溫度 90℃）狀態(tài)下，聚脲物化性能不會發(fā)生質(zhì)的改變，是優(yōu)秀的重防腐材料。
6． 耐低溫、高溫穩(wěn)定性好：聚脲彈性體涂層，可在-45℃～150℃下長期使用。
7、耐候性，耐老化性好:脂肪族聚脲不受紫外線侵蝕，不易變黃。
芳香族聚脲雖泛黃，但無粉化和開裂，耐冷熱沖擊及風雨霜雪的交變沖擊。戶外使用可達30
-50年。
8．優(yōu)異的裝飾性：可加入各種顏色、染料，任意調(diào)制成不同顏色的制品。涂層表面光滑、致密、連續(xù)無接縫。調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，亦可得到橘皮狀表面。
9．施工效率高：使用成套設(shè)備，既可噴涂，也可澆注，施工方便，效率高。一次施工的厚度范圍可以從數(shù)百微米到數(shù)厘米，克服了以往多次施工的弊病；將材料保護和噴涂技術(shù)有機地結(jié)合起來，大大提高工程的質(zhì)量和進度；
施工速度快，一臺設(shè)備需3～4人操作，每天可施工1000平方米以上，是傳統(tǒng)工藝的15～20倍，最大限度地減少了天氣對施工進度的影響。
鋼結(jié)構(gòu)噴涂聚脲防腐蝕施工應用技術(shù)
1引言
鋼結(jié)構(gòu)以其獨特的優(yōu)越性廣泛應用在建筑工程領(lǐng)域，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，主要優(yōu)點是施工速度快、節(jié)能環(huán)保、綜合技術(shù)經(jīng)濟指標佳、建筑造型美觀、抗震性能好等。
預計到 2017年，全國建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量將達到鋼材總量的 7％。在建筑鋼材方面的目標是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)用厚板、冷彎型鋼用高強度低合金鋼、鍍鋁鋅薄板等全部國產(chǎn)；建筑鋼材性能穩(wěn)定性較高；建筑型材規(guī)格齊全，建筑用高強度低合金鋼品種增加，可以供應耐候鋼、耐火鋼、低屈強比鋼等。
盡管鋼結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點，但在應用中也遇到了一些問題，主要是鋼結(jié)構(gòu)的防腐問題。
2 現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的原因
2.1 鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的市場需要
隨著國外的鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷地被引進和應用，人們對鋼結(jié)構(gòu)舊的觀念逐漸轉(zhuǎn)變。以單層工業(yè)廠房為例，采用輕鋼結(jié)構(gòu)體系的工程總造價低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)體系，且工期縮短 50％以上，目前在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)新建工業(yè)廠房已基本采用鋼結(jié)構(gòu)取代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)。隨著人們對鋼結(jié)構(gòu)認識的加深和觀念的轉(zhuǎn)變，鋼結(jié)構(gòu)的市場需求會越來越大，從而極大地推動鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
住宅鋼結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)業(yè)化極具潛力，是今后推廣應用的一個重要領(lǐng)域。
2.2 鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的政策
我國經(jīng)歷了從“節(jié)約鋼材”到“合理使用鋼材”，從“限制使用鋼結(jié)構(gòu)”到“大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)”的政策轉(zhuǎn)變。建設(shè)部在修訂我國“建筑業(yè)推廣應用 10 項新技術(shù)”中，首次列入了鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)，充分說明我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展已經(jīng)具備了非常好的大環(huán)境。
2.3 鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)
改革開放以來，我國的鋼鐵工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，鋼產(chǎn)量從 1978 年的 3 178 萬 t 增加到 2014年的 11.26 億t，成為世界鋼鐵大國，鋼材市場已從過去的賣方市場轉(zhuǎn)變成買方市場，這為大力推廣應用鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑本身具有的優(yōu)勢
⑴延性好、塑性變形能力強、具有優(yōu)良的抗震性能，能夠大大提高建筑物的安全可靠性。
⑵與傳統(tǒng)建筑相比，能更好地滿足建筑上大開間、靈活分隔的要求，并可以通過減少柱的截面面積和使用輕質(zhì)墻板來提高使用面積。
⑶構(gòu)件易于標準化，實現(xiàn)建筑技術(shù)集成化、產(chǎn)業(yè)化，有利于降低成本。施工工業(yè)化，現(xiàn)場濕作業(yè)少，符合環(huán)保建筑施工要求。
⑷施工周期短，與傳統(tǒng)施工期相比，可以縮短 1/3左右，可大大提高投資效益，加快資金周轉(zhuǎn)。
⑸自重輕，約為混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的 1/2，可以大大減少基礎(chǔ)造價。
⑹鋼結(jié)構(gòu)材料可回收，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
3 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕常用方法
3.1 耐候鋼
改變金屬結(jié)構(gòu)的組織，在鋼材冶煉過程中增加銅、鉻和鎳等合金元素，使金屬表面形成保護層，以提高耐腐蝕性能。
3.2 陰極保護法
在鋼結(jié)構(gòu)表面附加較活潑的金屬避免鋼材的腐蝕，常用于水下或地下結(jié)構(gòu)。
3.3 熱浸鋅
熱浸鋅是將除銹后的鋼構(gòu)件浸入 600 ℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，從而起到防腐蝕的作用。這種方法的優(yōu)點是耐久年限長，生產(chǎn)工業(yè)化程度高，質(zhì)量穩(wěn)定。因而被大量用于受大氣腐蝕較嚴重且不易維修的室外鋼結(jié)構(gòu)中。
3.4 熱噴鋁（鋅）復合涂層
熱噴鋁（鋅）復合涂層是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當?shù)拈L效防腐蝕方法。具體做法是先對鋼構(gòu)件表面作噴砂除銹，使其表面露出金屬光澤并打毛。再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構(gòu)件表面，以形成蜂窩狀的鋁（鋅）噴層（厚度 80~100 μm）。最后用環(huán)氧或氯丁橡膠涂料填充毛細孔，以形成復合涂層。這種工藝的優(yōu)點是對構(gòu)件尺寸的適應性強，構(gòu)件形狀尺寸幾乎不受限制，如葛洲壩的船閘都是用這種方法施工的。另一個優(yōu)點則是這種工藝的熱影響是局部的，受約束的，因而不會產(chǎn)生熱變形。與熱浸鋅相比，這種方法的工業(yè)化程度較低，噴砂噴鋁（鋅）的勞動強度大，質(zhì)量也易受操作者水平的影響。
3.5 防腐蝕涂料
防腐蝕涂料的防腐蝕性近年來有了極大的提高，得益于一批新型防腐材料的應用與推廣。其中，被譽為二十一世紀“萬能涂裝新技術(shù)”的聚脲及其配套防腐體系是目前市場上最先進，最便捷耐用的防腐新工藝。
聚脲彈性體涂料具有以下特點：
(1) 涂料不含催化劑，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，無流掛現(xiàn)象，5秒
凝膠，1分鐘即可達到步行強度。
(2) 涂料對水分、濕氣不敏感，施工時不受環(huán)境溫度、濕度的影響（可在-10℃下施工；可在冰
面上噴涂固化）。
(3) 雙組份涂料，100%固含量，不含任何揮發(fā)性有機物(VOC)，對環(huán)境友好。
(4) 具有優(yōu)異的理化性能，如抗拉強度、伸長率、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等。
(5) 具有良好的熱穩(wěn)定性，可在120℃下長期使用，可承受150℃的短時熱作用。
(6) 原形再現(xiàn)性好，涂層連續(xù)、致密，無接縫，無針孔，美觀實用耐久。
(7) 使用成套設(shè)備施工，效率極高；一次施工即可達到設(shè)計厚度要求，設(shè)備配有多種切換模式，
既可噴涂，也可澆佳。并可通過施工工藝控制接達到防滑效果。
(8) 具有良好的粘結(jié)力，可在鋼材、木材、混凝土等底材上噴涂成型。
在以上這 5 種防腐方法中，建筑工程最常用的是防腐蝕涂料涂裝的方法，這種方法價格低廉、選擇范圍廣、具有很強的市場適用性。
4 防腐蝕涂料的防腐原理
4.1 屏蔽作用
防腐的物理原理就是以防腐涂層將被保護材料與外界的腐蝕介質(zhì)隔離開，獲得致密的防腐涂層，來隔離腐蝕性物質(zhì)對被保護材料的傷害，即所謂的屏蔽作用。涂膜阻止腐蝕介質(zhì)和材料表面接觸，隔斷腐蝕的通路。
例如聚脲噴涂成膜后就能形成致密的有效隔離層，來保護和延長鋼結(jié)構(gòu)廠房的使用壽命。
一般經(jīng)過聚脲防腐處理的廠房，使用壽命普遍能延長10-30年。
4.2 緩蝕作用
防腐的化學原理就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì)，來保護防腐涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵害。防銹涂料中有一種轉(zhuǎn)銹劑，材料中間添加了一些兩性化合物。而所謂的緩蝕作用，即某些顏料或其與成膜物或水分的反應產(chǎn)物，對底材金屬可起緩蝕作用（包括鈍化）。
4.3 電化學作用
防腐的電化學作用是指在防銹涂料中添加一些特殊的物質(zhì)，這樣在水分和氧氣通過防銹涂料時會發(fā)生反應而形成防腐離子，使鋼鐵等金屬的表面鈍化，從而阻止了金屬離子的溶出，達到防腐的目的。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。這種特殊物質(zhì)中最常見的就是鉻酸鹽。
5 影響防腐蝕涂料的主要因素
5.1 涂料成膜物質(zhì)的影響
防腐蝕涂料的成膜物質(zhì)在腐蝕介質(zhì)中具有化學穩(wěn)定性，其性能與成膜物質(zhì)的組成和化學結(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)生反應或在介質(zhì)中分解成小分子。
⑴無論從防止電化學腐蝕還是從單純的隔離作用考慮，防腐蝕涂料的屏蔽作用都很重要，而涂膜的屏蔽性取決于其成膜物的結(jié)構(gòu)氣孔和涂層針孔。
⑵水、氧和離子對涂膜的透過速率是不同的。水的透過速率遠遠大于離子的。氧的透過速率比較復雜，與溫度的關(guān)系很大。水和氧透過涂膜后可在金屬表面形成腐蝕電池。離子透過涂膜較少，可不考慮它們對金屬底材的直接作用，但會增加涂膜的導電率。
⑶當成膜物結(jié)構(gòu)中分子有較多的官能團時，涂膜的結(jié)構(gòu)氣孔少，并且在成膜過程中能彼此反應，形成交聯(lián)密度高的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，從而增強涂料的防腐蝕性。
⑷涂膜的物理機械性能在很大程度上影響到防腐蝕涂料的防腐效果。它們與成膜物的相對分子質(zhì)量、鏈節(jié)、側(cè)基團等有關(guān)。
5.2 顏填料的影響
在涂料中著色顏料起著色作用，體質(zhì)顏料用來調(diào)節(jié)涂膜的機械性能或涂料的流動性；防腐蝕涂料，除上述 2 種顏料外，還加有以防腐蝕為目的的顏料：一類是利用其化學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。
5.2.1防銹顏料
防銹顏料又可分為堿性顏料、可溶性顏料和金屬粉末顏料 3 種。
⑴堿性顏料。
堿性顏料與油性成膜物反應可生成金屬皂，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。金屬皂與水接觸后，其分解物可起到緩蝕作用。另外，生成金屬皂的涂膜提高了對環(huán)境的屏蔽作用。堿性顏料使涂膜和金屬的界面保持微堿性，也起到防蝕作用，可使金屬表面鈍化，從而起到防蝕作用。
⑵可溶性顏料。
通常為鉻酸鹽顏料。這些顏料與水分接觸后溶解出具有強氧化性的鉻酸根離子。
⑶金屬粉末顏料。
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。當水分浸入涂層時，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，從而使底材受到陰極保護。此外，鋅的腐蝕產(chǎn)物附積在鋅粉間和鋼鐵表面上，使涂層的屏蔽作用得到了加強。
5.2.2片狀顏料
片狀顏料在涂層中能屏蔽水、氧和離子等腐蝕因子透過，切斷涂層中的毛細孔?；ハ嗥叫薪化B的鱗片在涂層中起迷宮效應，延長腐蝕介質(zhì)滲入的途徑，從而提高涂層的防腐蝕能力。主要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。
6 防腐蝕涂料的技術(shù)指標
涂料的技術(shù)性能指標主要有以下 3 類。
⑴液態(tài)涂料的技術(shù)指標：固體含量、細度、黏度、遮蓋力、單位面積使用量等。
⑵涂膜的物理機械性能指標：附著力、柔韌性、硬度、涂膜厚度、光澤、耐磨性等，還有涂膜的耐光性、耐熱性以及電絕緣性等。
⑶涂膜的耐腐蝕介質(zhì)指標：耐酸堿鹽的性能、耐水性、耐石油制品和化學品、耐濕熱性、耐鹽霧性能等。
上述涂料的各項技術(shù)指標從不同的方面說明了涂料產(chǎn)品的特點。比如固體含量、遮蓋力等指標重點表明涂料的經(jīng)濟性；附著力、柔韌性等指標表明涂料產(chǎn)品的基本性能；而耐介質(zhì)性能指標則說明涂料的防腐蝕性能水平。同時，一個涂料產(chǎn)品的某些技術(shù)指標是相互一致的，而另一些則是相互矛盾的，比如，固體含量越高其黏度越大，涂層厚度越大其耐介質(zhì)性能越好，硬度越高耐磨性越好等；矛盾的比如柔韌性越好則其硬度可能會下降，涂層越厚其柔韌性下降等。因此，涂料的技術(shù)指標在某種程度上代表了諸多矛盾的平衡點，苛求其全面而完美是不現(xiàn)實的。
7 防腐蝕涂料的選擇與施工
7.1 涂料品種的選擇防腐蝕涂料品種繁多，其性能和用途各有不同，正確選用對涂層的防蝕效果和使用壽命至關(guān)重要。選用時應考慮：
⑴被涂物體表面材料性質(zhì)。如黑色金屬可選擇鐵紅、紅丹底漆，而紅丹底漆對鋁等有色金屬不僅不起保護作用，反而起破壞作用。
⑵被涂物體的使用環(huán)境。防腐蝕涂料對環(huán)境的針對性很強，要根據(jù)具體使用環(huán)境，如介質(zhì)的類型、濃度、溫度、設(shè)備運轉(zhuǎn)情況等因素來選用最適宜的涂料品種。
⑶施工條件。應根據(jù)施工現(xiàn)場實際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風條件差的現(xiàn)場施工宜采用無溶劑或高固體分或水性防腐蝕涂料。在不具備烘烤干燥條件的現(xiàn)場只能選用自干型涂料。
⑷技術(shù)、經(jīng)濟綜合效果。不僅要考慮技術(shù)性能是否優(yōu)異，還要考慮經(jīng)濟的合理性。在進行經(jīng)濟核算時要綜合考慮材料費用、表面處理費用、施工費用、涂層性能及使用壽命、維修費用等。
7.2 防腐蝕涂料的施工原則
涂料施工質(zhì)量的好壞對涂層的性能影響極大。在實際涂裝過程中由于施工方法不當而達不到預期防蝕效果的例子很多。特別是許多性能優(yōu)異的防腐蝕涂料對施工方法極為敏感，只有嚴格按照其各自的施工條件進行施工才可形成正常的涂層，達到預期的防蝕保護效果。
⑴底材必須進行嚴格的表面處理。鋼鐵基材必須經(jīng)除銹、除油處理，磷化處理則可根據(jù)具體情況而定。
⑵要保證必要的涂層厚度。防腐蝕涂層厚度必須超過其臨界厚度才能發(fā)揮保護作用，一般為 150 ~200 μm。
⑶控制涂裝現(xiàn)場的溫度、濕度等環(huán)境因素。室內(nèi)涂裝溫度應控制在 20~25 ℃；相對濕度視涂料品種而異，一般以 65%左右為宜。在室外施工時應無風沙、細雨，溫度不低于 5 ℃，相對濕度不高于 85%。以避免在未完全固化的涂層上結(jié)霜、降露、雨和降落沙塵等。
⑷控制涂裝間隔時間。如底漆涂裝后放置過久才涂面漆，將難以附著而影響整體防護效果。
⑸此外，還必須加強對施工人員的培訓和施工質(zhì)量的管理。要求施工人員了解涂料的性質(zhì)、用法、施工要點和技術(shù)要求。管理人員要加強質(zhì)量監(jiān)控，保證每道工序都符合技術(shù)要求，以便最終得到性能優(yōu)異的防腐蝕涂層。還要加強勞動安全防護，注意溶劑揮發(fā)，加強通風，以免中毒。
8 鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的施工工藝
8.1 基層處理
基層處理的目的是清除構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及其它附著物，使構(gòu)件表面露出金屬光澤；基層處理越徹底，附著效果越好。基層處理的方式有手工機械處理、化學處理、機械噴射處理等，具體的基材處理方法見表 1。
8.2 涂層施工（以聚脲涂層防護為例）
⑴涂層結(jié)構(gòu)的形式有 2 種：
①轉(zhuǎn)銹底漆-聚脲防護層-面漆；
②轉(zhuǎn)銹底漆-脂肪族聚脲面漆；
其中底漆主要起附著和防、轉(zhuǎn)銹作用；面漆主要起防腐蝕和防老化作用；中間防腐涂層的作用介于底、面漆之間，并能增加涂膜厚度。它們只有配套使用才能發(fā)揮最佳的作用，取得最佳效果。
⑵合理的涂覆方式，對保證涂裝質(zhì)量、施工進度、節(jié)約材料和降低成本有很大的作用，常用的涂覆方式有手工刷涂法、手工輥涂法、浸涂法、空氣噴涂法和無氣噴涂法等。
8.3 質(zhì)量控制
⑴涂層法施工的第一步是底材除銹。優(yōu)質(zhì)的涂層依賴于徹底的除銹。所以質(zhì)量要求高的涂層一般多用噴砂噴丸除銹，露出金屬的光澤，除去所有的銹跡和油污。
現(xiàn)場施工的涂層可用手工噴涂或滾刷轉(zhuǎn)銹劑來除銹。涂層的選擇要考慮周圍的環(huán)境，不同的涂層對不同的腐蝕條件有不同的耐受性。
⑵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，與鋼材黏附力強，與面漆結(jié)合性好。面漆則基料多，成膜有光澤，能保護底漆不受大氣腐蝕，并能抗風化。
⑶不同的涂料之間有相容與否的問題，前后選用不同涂料時要注意它們的相容性。
⑷涂層的施工要有適當?shù)臏囟龋?～38 ℃）和濕度（相對濕度不大于85%）。涂層的施工環(huán)境粉塵要少，構(gòu)件表面不能有結(jié)露。涂裝后 4 h 之內(nèi)不得淋雨。⑸涂層一般涂刷 4～5 遍。干膜總厚度室外工程為150μm，室內(nèi)工程為 125 μm，允許偏差為 25 μm。在海邊或海上強烈腐蝕性的大氣中，干膜總厚度可為200～220 μm。
9 結(jié)語
建筑用鋼結(jié)構(gòu)在空氣或潮濕的環(huán)境中易于銹蝕，鋼材表面的鐵原子在空氣中被氧化成質(zhì)地疏松的鐵銹，特別是當空氣中含有酸堿鹽類的介質(zhì)時情況就更為嚴重。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力集中，促使鋼結(jié)構(gòu)提前破壞，尤其是在反復沖擊的荷載作用下，更促進疲勞強度降低，出現(xiàn)脆性斷裂。鋼材的腐蝕危害建筑物的安全，并造成巨大的損失，因此只有在其使用的同時，對其進行有效的防腐維護，才能確保鋼結(jié)構(gòu)的長久壽命。
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