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建筑钢结构冷喷锌涂料防腐解决方案
2018年08月31日    阅读量:22765     新闻来源:工业重防腐服务商    |  投稿

防腐蚀涂料在市政公共设施建筑钢结构方面的应用,不仅要考虑到长期的使用寿命以及美观装饰性,同时还要考虑到环境保护,即要体现性能、美观和环保法规这三者之间的最佳结合。

一、建筑钢结构防腐低漆的要求与发展

1.1 防腐底漆锌粉的要求

钢结构防腐蚀涂装体系中,防锈底漆的作用至关重要,它要对钢材有良好的附着力,并能起到优异的防锈作用。常用的防锈底漆有富锌底漆和厚桨型环氧涂料等中国涂料在线coatingol.com。富锌底漆中对锌粉有如下规定。

对富锌底漆中的锌粉含量,不同国家和地区有着不同的规范要求。BS 4652:1995中规定,干漆膜中锌粉含量不能低于85% (质量分数)。

ISO 12944-5: 1998中5.2条文中规定,富锌底漆,无论是有机还是无机,不挥发分中锌粉含量不低于80% (质量分数),锌粉标准要符合ISO 3549的规定。

HG/T 3668-2000中关于不挥发分中的金属锌含量的规定,无机富锌底漆不低于80%,有机富锌底漆不低于70%。

SSPC-Paint 20: 2002中规定了两类富锌底漆,类型I为无机富锌漆,类型II 为有机富锌。并且按干膜中的锌粉重量规定了三类涂料:Level1等于或大于85%;Level2等于或大于77%,少于85%;Level3等于或大于65%,少于77% 。这些涂料中的主要颜料成分必须是ASTM D 520所规定的金属锌粉的要求。

建筑钢结构冷喷锌涂料防腐解决方案 中国中国建材网,cnprofit.com钢结构防腐施工现场

1.2 防腐底漆锌粉性质的要求

用于涂料中的锌粉不可能是100%的纯金属锌,它会含有一定的氧化锌、氧化铅以及其他非金属成分和金属元素。按GB/T 6890—2000,其化学成分见表8-40。

ASTM D520对作为涂料颜料的金属锌粉规定了3个种类。种类1中铅含量最大限量没有规定,为通用等级;种类2规定铅含量的质量比不大于为高纯度级;种类3规定铅含量的质量比不大于0.002%,属最高纯度级。

1.3 锌粉中的铅含量标准

ASTM D520对作为涂料颜料的金属锌粉规定了3个种类。种类1中铅含量最大限量没有规定,为通用等级;种类2规定铅含量的质量比不大于为高纯度级;种类3规定铅含量的质量比不大于0.002%,属最高纯度级。

建筑钢结构冷喷锌涂料防腐解决方案 中国中国建材网,cnprofit.com高纯度的锌粉

二、防腐底漆的发展

建筑钢结构防腐底漆主要包括富锌底漆、环氧防腐底漆、金属热喷涂。

2.1 富锌底漆

富锌底漆主要有环氧富锌底漆、醇溶性无机富锌底漆和水性无机底漆。环氧富锌底漆是主要以环氧树脂为基料,以聚酰胺为固化剂,以超细锌粉为主要防锈颜料的双组分涂料。加入一定的铝银浆和氧化铁红,可以增加耐候性能,防止锌粉产生。

醇溶性无机富锌底漆由烷基硅酸酯聚合物、锌粉、助剂和溶剂等组成,典型的 醇溶性无机富锌底漆见表8-41。与环氧富锌底漆相比较,无机富锌底漆在耐热、 耐溶剂、耐化学品以及导静电方面有着更为优异的性能。但无机富锌底漆的施工要求很高,钢材表面必须喷砂到Sa 2.5。醇溶性无机富锌底漆的固化是通过吸收空气中水分进行水解缩聚反应来完成的,因此无机富锌底漆在喷涂后,空气的相对湿度 最好保持65%以上。无机富锌必须在完全固化后才能涂覆后道漆,否则会引起涂膜层间分离。

无机富锌底漆表面呈多孔性,喷涂后道漆层前要求使用专门的封闭漆或采用雾喷技术。无机富锌底漆对于漆膜厚度有着严格的要求,过高的干膜厚度会导致漆膜开裂,醇溶性无机富锌底漆通常认为125pm以下是安全的。

水性无机富锌,以水代替溶剂和稀释剂,不含任何有机挥发物,无毒,无闪火点,对施工人员的损害明显比溶剂型无机富锌涂料低,对环境污染小,VOC为零, 没有火灾危险,在施工、储存和运输过程中较为安全。它主要利用空气中的二氧化碳和湿气与硅酸钾进行反应,在生产碳酸盐的同时,锌粉也同硅酸钾充分反应生成硅酸锌高聚物,其固化受温度和湿度的影响较大。水性无机富锌底漆要求喷砂到Sa3,膜厚度可以髙至150~200微米。

2.2 环氧富锌

厚装型改性环氧涂料也是重要的防锈底漆,它们通常含有磷酸锌或铝粉等防锈颜料,漆膜坚固耐久,对钢材的附着力强。这些产品已经在海洋环境下应用了几十年,具有很好的防腐蚀性能。

碳氢树脂改性的环氧树脂涂料有普通型、铝粉型和玻璃鱗片增强型等多种产品,单道喷涂可以达到100~400微米的干膜厚度。以改性酚醛胺为固化剂的通用耐磨环氧漆,作为真正的通用环氧防锈漆,它可以一年四季使用, 冬天无需采用低温固化剂,对于车间底漆表面、钢材、铝材、不锈钢、镀锌和热喷涂金属表面等都有良好的附着力,并且可以用醇酸、环氧、丙烯酸、聚氨酯等面漆覆涂。该产品通过4200h的盐雾、紫外线循环试验,被认 为是不需要采用富锌底漆而可以达到15年以上使用寿命的重防腐涂料。

2.3 金属热喷涂

许多大型钢结构的设计使用寿命要求在50年、甚至80年以上,单一的涂料体 系不可能达到这样的要求。因此,在室外大气腐蚀环境下,对钢结构进行热喷涂锌 或铝涂层,结合涂料封闭,是保护钢结构长期无维护或少维护的最好方法。

在腐蚀环境下,锌或铝涂层作为阳极被腐蚀,其腐蚀产物会覆盖在涂层表面, 起到封闭作用。因此,热喷涂锌或铝涂层既有阴极保护作用,还会起到屏蔽作用, 确保了当涂层发生破损时,金属喷涂层能牺牲自己。可达到 20年免维护、40年少维护的有效保护。

对于金属热喷涂以及无机富锌底漆,要分别施工一道环氧封闭漆/连接漆,干膜厚 度约在30微米。封闭漆、连接漆的主要作用是对金属热喷涂和无机富锌底漆的多孔表面进 行渗透封闭,起到防止起泡针孔的作用,也为后续 中间涂层起到了良好的连接作用。

2.3 冷喷锌

冷喷锌是由经过原子法处理的超细锌粉.树脂以及挥发性溶剂等组成的单组分产品,其中镀层的锌含量高达96%。 锌粉纯度在99.99%以上.锌粉粒度3-6μm.造就了冷喷锌涂层对钢材优异防腐蚀性能。 以涂装方式把锌粉涂刷在基材表面上的一种材料保护技术.是在常温自然条件下就可达到热镀锌.喷锌.喷铝的防锈效果的新型防腐工艺。其防腐原理和热镀锌一样,具有阴极保护和屏障式保护双重作用。冷喷锌是替代传统热浸锌、热镀锌、热喷锌(铝)的最佳材料。

阴极保护冷喷锌漆膜中高纯锌含量达96%以上,采用的锌原料纯度高达99.995%,特殊处理的锌粉表面,形态和粒径互补,提供最佳阴极防护能力,即使冷涂锌保护层有少许破损,锌层下的钢铁也不会锈蚀,直至锌消耗完,同时,有效防止生锈扩散。

自封闭屏障式保护特殊的反应机理使得冷喷锌涂层在涂装后还可以随时间推移,进一步自封闭,形成致密屏障,有效隔绝腐蚀因子,大大提高防腐能力。 冷喷锌结合了两种防锈方式的优点,双重保护合二为一,突破传统涂料颜基比限制,获得极佳的长效防腐能力。

三、冷喷锌涂料在建筑钢结构防腐中的应用案例

鉴于目前建筑钢结构的迅速发展,在此应特别讨论一下冷喷锌的应用。防腐与防火的双功能要求——基于建筑钢结构在自身结构以及使用功能方面的特性,决定了大多数钢结构建筑在防护工作上,不仅需要进行长效防腐保护,同时也需具有防火功能。但是,由于这两个功能的特性完全不同 ,目前缺乏能同时满足这两个功能的保护材料,在国内外都是分别采用(防腐+防火)相结合的方法。为此,必须合理进行双功能防护的设计与施工,在长效防腐材料选择方面,在建筑钢结构上采用冷镀锌替代传统的热浸 锌钢材,不仅施工方便,更赋予了钢结构的可维—般大环境中非永久性钢结构,可根据要求,采用单层冷喷锌防护。目前的做法是在钢材上涂装底涂、中涂层、涂防火层再涂面漆,以图借助面漆保护薄弱的防火层,增加 整个体系的防护性能。笔者认为,这对于使用年限要求不是很长的场合是护性,采用热浸锌钢材的建筑物,一旦锌层受到破坏,便无法再修复;而冷喷锌保 护的钢结构可方便地进行返修和维护,重新賦予其使用寿命,节 约使用成本。对于可行的,但对于那些半永久和永久性钢结构来说,可能不是最合理的设计,因为在不涉及防火要求的前提下,比较容易设计出较好的长效防腐体系。一旦同时要求防火功能,必然有一个薄弱的环节位于 体系中,若按以上的方案进行防护,首先面漆层的屏障保护作用总是有限的,一段时间后外界的湿气、水分等不断侵人,本身较为疏松的防火层,易于发生胀起、鼓泡、开裂等弊病,这些应变必然引起面漆层的损伤。随 着面漆的破坏,腐蚀介质极易直接侵蚀中涂、底涂层。面对如此情况,维修工作就将不只是涉及面漆与防火层了。如果我们能将防火层做到面漆之上,再根据设计使用年限和维修计划,将原面漆层的一小部分做到防火层 之上,适当加强屏障保护,延长防火层寿命,确保设计使用期内正常使用。到了维修期,由于底-中-面三涂层是较强的结合体系,维修时仅涉及防火层,而防火层强度低,维修时也易于除去,基本不伤及底涂层及中涂层 ,仅需对防火层进行维护,并重新使用适当厚度的面层封闭,维修工程易于进行,且防腐体系不受大的损伤,保证了整个设计寿命。

冷喷锌可以作为各种建筑钢结构如体育中心、机场航站楼、高铁车站、会展中心、高层钢结构建筑等的重防腐涂装体系的底层或者面层,为建筑钢结构提供长效防腐涂装保护层。

3.1 广州新白云机场

广州新白云国际机场航站楼压型钢板采用热镀锌钢卷板,镀锌量为275g/m2, 厚度为1.2mm、1.52mm、1.9mm和2.0mm。压制成型2个半块后,拼装焊接成型。屋面组合压型钢板底面局部需打直径为3mm的小孔,横向间距10mm, 纵向间距8mm,作为吸声用。焊接、冲孔及切割对压型钢板表面镀锌层均会有不同程度的损坏。为了保证产品质量、满足设计防腐性能的要求,按广东建筑设计研究院设计要求和新白云国际机场指挥部的有关规定,压型钢板成型、焊接完毕后,对焊接、冲 孔及切割部位进行冷镀锌防腐处理,镀锌量不少于275g/m,防腐年限不低于30年。

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3.2 上海五角场环岛装饰工程

上海五角场环岛装饰工程位于城市和工业大气中,具有中等的二氧化硫污染,根据ISO 12944标准,本工程中钢结构的腐蚀环境可以定义为C3即中等腐蚀环境。该工程原本设计使用热浸镀锌+面漆,但由于热浸镀锌的费用较高及热镀锌钢结构有尺寸限制的问题,业主和设计院最终选择使用冷喷锌方案,涂装方案为冷喷锌50微米+环氧云铁中间漆100微米+可复涂聚氨酯面漆60微米

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3.3 国家大剧院水下廊道钢结构防腐涂装

国家大剧院地处于城市和工业大气中,水下廊道长期处于水下,受到水、日光及水生物的腐蚀作用,钢材很容易受到腐蚀。根据ISO 12944标准,本工程中钢结构的腐蚀环境可以定义为高等腐蚀类别的C4环境。根据该工程防腐保护年限为30年以上的要求,业主和设计院选择使用冷喷锌方案,涂装方案为冷喷锌50μm+环氧云铁中间漆100μm +聚氨酯面漆60μm。

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3.4 广州新电视塔摩天轮钢结构冷涂锌配套防腐涂装工程

工程地点:广州。 涂装方案:冷喷锌80μm+环氧封闭漆30μm+可复涂聚氨酯面漆60μm。 完工日期:2010年9月。

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3.5 深圳大运中心体育场钢结构冷涂锌防腐蚀涂装工程

工程地点:深圳。涂装方案:冷喷锌80μm。完工时间:2010年12月

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标签:工业涂料技术中心防腐涂料
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