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Keywords: steel structure building; Corrosion; Coating; Methods; coating
中圖分類號: TU391 文獻標識碼:A 文章編號:
(一)改變金屬結構組織
耐候鋼,即耐大氣腐蝕鋼,是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列,它具有優質鋼各種特性,用于制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺及化工石油設備中含硫化氫腐蝕介質的容器等結構件。2010年上海世博會中大量的應用了耐候鋼,如盧森堡大公國國家館主體建筑銹色外觀,澳大利亞館紅赭石色外觀都是用的耐候鋼材料。
(二)電化學保護,即消除原電池反應而防止電化腐蝕。這種電化學保護常用的兩類,一類是陽極保護法,一類是陰極保護法。陰極保護法在實際工程中使用較頻繁,原理是鋼材作為腐蝕電池的陰極,這種方法主要有以下兩種:一是犧牲陽極保護法,當發生腐蝕時,根據金屬發生化學反應的特點,活潑的金屬就很容易氧化,從而保護了要保護的金屬。常用在保護水中的鋼材建筑工程上以及輪船等。二是外加電流的保護法,即把要保護的鋼材和電源的負極相連,再選一塊導電的惰性材料連接電源的正極,由于抑制了鋼材失電子而達到保護目的。
(三)處理腐蝕介質,具體情況是保持金屬干凈,間隔一段時間就清洗一次,另外還可以增加一些緩蝕劑,以降低侵蝕速度。因為建筑工程中的鋼材需要長期的防腐,因此這種法在建筑工程中應用較少,只能在部分不太重要的部位使用這種方法。
(四)保護層法
對鋼材表面增加一些特殊的金屬涂層,使金屬制品與周圍腐蝕介質隔離,從而起到防腐保護作用,常用的方法有如下兩種:
1、在鋼材表面使用金屬涂層,增加涂層的方法常有電鍍、熱鍍、噴鍍等,常用的抗腐蝕的金屬有鋅、錫、鉻、鎳等,因為這些金屬在空氣中容易形成具有極強耐腐蝕的氧化物膜,從而起到防腐保護的作用;
2、在鋼材制品的表面涂上一些抗腐蝕的非金屬材料,如:機油、凡士林、油漆、瀝青或者覆蓋搪瓷、塑料等,目前很多防腐涂料都具有一定的防腐保護功能,建筑工程中更是大面積的使用;對于建筑工程中的鋼材目前采用比較普遍的非金屬涂層就是涂刷油漆,常用油漆類防腐涂料的情況如下:
①醇酸樹脂涂料,醇酸樹脂是以是以多元醇和多元酸的酯為主鏈,以脂肪酸或其他一元酸為側鏈組成。用于配置涂料的醇酸樹脂主要有純干性油醇酸樹脂、改性的純干性油醇酸樹脂和非干性油醇酸樹脂。醇酸樹脂涂料與油性漆相比,干性、保色性、耐候性、附著力等均有很大程度的提高,但耐酸性、耐水性差,適宜于干燥環境,不能用于水下結構。醇酸樹脂涂料可以自成體系,鋼結構防腐方面應用非常廣泛。
②酚醛樹脂涂料,以酚醛樹脂為主要成膜物的涂料,干燥性好,耐磨,涂膜堅硬光亮,耐水、耐化學腐蝕性好,有一定的絕緣能力,單組分施工方便,但涂膜硬脆,顏色易泛黃變深,耐候性差。在鋼結構中,酚醛樹脂涂料主要有酚醛紅丹防銹漆、酚醛鋅黃防銹漆、酚醛云鐵防銹漆,一般用于打底。
③環氧樹脂涂料,以環氧樹脂為主要原料的涂料,附著力非常好,耐堿、油和鹽水,絕緣性能優良,但不耐紫外線,在陽光作用下容易失去光澤和粉化。另外對施工溫度、重涂間隔時間的要求比較嚴格。環氧樹脂涂料是現代鋼結構中比較常見的防腐涂料,常見品種有:環氧紅丹防銹底漆、環氧富鋅底漆、環氧磷酸鋅防銹底漆、環氧云鐵防銹漆或中間漆環氧磁漆、快干型環氧涂料等。
④氯磺化聚乙烯涂料,氯磺化聚乙烯涂料是由聚乙烯、氯和二氧化硫在引化劑作用下反應生成的聚合物,其最大特點是耐化工大氣老化,主要應用于化工、冶金、石油行業建筑,缺點是成膜難。一般用于底漆和中間漆。
⑤氯化橡膠涂料,氯化橡膠涂料是天然橡膠或合成橡膠經氯化而成。漆膜致密但發脆,常加入氯化石蠟作為增塑劑。常用品種有:氯化橡膠鐵紅防銹底漆、氯化橡膠云鐵防銹底漆以及各色氯化橡膠面漆。氯化橡膠面漆近年來逐漸被丙烯酸面漆代替。
⑥聚氨酯涂料,聚氨酯涂料是以聚氨基甲酸樹脂為基料的涂料,具有優良的防腐蝕和力學性能,耐候性好。丙烯酸聚氨酯面漆是目前鋼結構工程中應用比較經濟和廣泛的面漆品種之一。
⑦富鋅涂料,富鋅涂料時常用的重防腐涂料,涂料中含有大量鋅粉作為電化學防銹顏料,不但防腐性能優良,而且與剛才的附著力強,與環氧云鐵中間漆和其他高性能面漆也有很好的粘合力,但施工工藝復雜。常用富鋅涂料品種有環氧富鋅底漆、無機富鋅底漆等,壽命可達7-15年。
可以看出,防腐涂料的品種很多,防銹及涂裝應與鋼結構重要性、侵蝕環境、除銹等級、維護條件及使用壽命相匹配。
二、鋼結構工程防腐涂裝作業需要注意的一些事項
(一)施工準備
1、涂料要選擇設計要求的,符合國家有關技術指標的規定,有產品出廠合格證。
2、作業條件:操作人員必須具有特殊工種操作證,不得無證作業;對于操作人員要有安全保護措施,比如防火、通風等;天氣惡劣的時候禁止露天作業。
(二)操作工藝
1、基面清理,油漆涂裝的前提是必須保證鋼結構安裝驗收合格,沒有驗收合格決定不得涂裝。油漆涂刷前還必須清理鋼材表面。鋼材表面如果有銹,那務必進行除銹,除銹的好壞和涂層好壞有直接的關系。
2、為了能提高涂裝涂層的質量,需要選用不同的除銹工藝:噴砂除銹、酸洗除銹、人工除銹。
3、底漆涂裝,控制油漆色澤、粘度均勻一致;涂刷方向一致;防止刷子帶漆太多而流墜;保持一定的時間間隙。
4、面漆涂裝,在涂裝面漆前對鋼結構表面進行清理,補漆;調制應使其工作粘度、稠度應保證涂裝時不流墜,不顯刷紋;面漆在使用過程中應不斷攪和;噴涂施工時應調整好噴嘴與涂層的距離,噴嘴應該平行平穩移動。
5、涂層檢查與驗收,涂層顏色一致,不起皺皮,不起疙瘩;漆膜厚度測定要認真。
(三)質量保證
1、涂層質量與氣溫有很大關系,一般在5~38℃之間,如果作業溫度低于低于5℃時,就應該使用低溫涂料。
2、特別注意的是如果氣溫過高,一般高于40℃時,就不宜進行涂層施工了,因為會產生氣泡,這樣的后果就是附著力大大降低。
3、涂層質量和濕度也有很大的關系,如果濕度大于85%,或鋼材表面有結露時,均應停止涂層施工。
三、結束語
鋼結構本身優良的物理性以及施工簡潔,受到廣大工程施工的喜愛,應用廣泛,由于腐蝕問題造成損失,因此,防腐工程還有待進一步加強研究,必定會對將來鋼結構建筑的發展起到至關重要的作用。
參考文獻:
1、鋼結構防腐涂裝工藝標準(508-1996),fanwen114
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一、工程概況
中國石油云南石化1000萬噸/年煉油項目,設計工作范圍包括:甲類化學品庫、乙類化學品庫、丙類化學品庫、油庫、綜合倉庫、備品備件庫、機修車間、電修車間、儀修車間、危廢存放棚。
其相關材料采用情況如下:鋼筋采用HPB300、HRB335、HRB400。HRB335、HRB400;型鋼、鋼板一般采用Q235-B;高強螺栓:性能等級為10.9 級,符合GB/T 1228~1231》或GB/T3632-2008。高強度螺栓最小直徑為M16;普通螺栓:4.6 級(C 級)(應符合GB/T 5780-2000 標準要求);地腳螺栓:Q235-B或Q345-B。
防腐涂料采用環氧富鋅底漆2道共70μm厚,環氧云鐵中間漆70μm厚一道,高氯化聚乙烯或聚氨酯面漆2~3道共60~100μm,總厚度為室內200μm,室外240μm。防腐涂料的使用壽命不低于5年。
二、結構設計原則
結構設計應做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量。結構布置和構造要求必須保證足夠的強度、剛度和穩定性。
結構設計基準期和使用年限:本工程結構設計基準期50年。
三、鋼結構的腐蝕形態防腐設計
鋼結構的腐蝕形態有多種多樣,可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在局部腐蝕中,又可以細分多種形態。均勻腐蝕的腐蝕作用是均勻地發生在整個金屬表面上,并在平面上逐步地使金屬腐蝕并降低其各項性能。
1、防止縫隙腐蝕的設計
縫隙腐蝕,是一種嚴重的局部腐蝕。經常發生于金屬表面縫隙中。橋梁結構非常復雜,金屬孔隙、密封墊片表面、螺絲和鉚釘下的縫隙內等,都會有溶液的積留而引起縫隙腐蝕。并非一定要有縫隙才可以發生這種腐蝕,它也能因為在金屬表面上覆蓋的泥沙、灰塵、臟物等而發生。幾乎所有的腐蝕性介質,包括淡水,都能引起金屬的縫隙腐蝕,而含氯離子的溶液通常是最敏感的介質。
為了防止縫隙腐蝕,本項目鋼結構設計主要是在結構設計中避免形成縫隙,避免造成容易產生表面沉積的條件。因此,對接焊比鉚接或螺栓連接要好。容器設計上要避免死角和尖角,以便于排除流出液體。墊片采用非吸濕件材料,以免吸水后造成腐蝕條件。此外也可以來用電化學保護的方法來防止,方法是外加電流。
2、防止應力腐蝕方法設計
在一定環境中外加或本身殘余的應力,加之腐蝕的作用,導致金屬的早期破裂現象,叫應力腐蝕。 金屬應力腐蝕破裂只在對應力腐蝕敏感的合金上發小,純金屬極少產生。合金的化學成分、金相組織、熱處理對合金的應力腐蝕破裂有很大影響。處于應力狀態下,包括殘余應力、組織應力、焊接應力或工作應力在內,可以引起應力腐蝕破裂。對于一定的合金來說,要在特定的環境中才會發生應力腐蝕破裂。例如不銹鋼在海水中、銅合金在氨水中,碳鋼在硝酸溶液中。
本項目防止應力腐蝕破裂的采用的方法是消除一切應力或施以壓應力,設備加工或焊接后最好進行除應力退火,或進行噴砂處理造成表面壓應力。改變介質的腐蝕性,使其完全不腐蝕(添加緩蝕劑),或者使其轉為全面腐蝕,選用耐應力腐蝕破裂的金屬材料,使其不能構成材料和環境組合,也可防止應力腐蝕破裂。
四、場地土及地下水腐蝕防腐設計
建筑物所在區域場地土及地下水腐蝕等級分類:場地土(地下水位以上)對混凝土結構腐蝕性等級為微腐蝕。本項目對鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕等級為微腐蝕。場地地下水對混凝土結構腐蝕性等級(強透水條件下)為中腐蝕。
在長期浸水條件下,對鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕等級為微腐蝕,在干濕交替的條件下,對鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕等級為微腐蝕。
在設計階段,應對土層強透水層進一步確定,核定鋼筋混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎墊層的混凝土強度等級及鋼筋混凝土表面防護措施。
根據本項目的地下水腐蝕情況,本項目的基礎防腐措施如下:基礎墊層材料采用100mm厚聚合物水泥混凝土;地面以下基礎混凝土表面抹聚合物水泥砂漿,厚度5mm;基礎梁表面抹聚合物水泥砂漿,厚度10mm。
五、施工工藝的防腐設計
1、表面處理
采用砂輪機打磨金屬表面,最后采用棉砂或干凈棕刷擦去灰塵、臟垢等雜物。油污采用清洗劑清洗干凈。緊固螺釘、背角、橫檔死角等部位,采用鋼絲刷雙向來回多次打磨,清理后表面潔凈無污。
焊接部位交點應作重點處理,用鋼鏟、刮刀、鋼刷、砂輪機除去焊碴、氧化皮及銹蝕產物,除銹級別達到st3級標準,焊縫處重點處理。
表面處理完畢后,達到St3級,驗收合格,才能進行涂料防腐施工。
焊接修補處要補防腐油漆。
2、防腐涂裝
涂裝前還應對處理過的表面進行清理,除去灰塵雜物。防腐涂料使用前,還應做二次抽查,合格后方可涂裝。使用涂料時,應攪拌均勻,對雙組份涂料要嚴格按說明配比,不能隨意更改。
使用稀釋劑時,其種類和用量應符合生產廠家的標準規定,配制涂料時,必須用細銅絲網過濾,并用涂-4杯測定粘度后使用。施工溫度、濕度要按說明書要求,如遇雨、霧、大風天氣不得進行室外施工。
涂層的第一道漆膜表干后,方可進行下道涂層施工,涂刷時層間要縱橫間錯,均勻涂刷,每層應往復進行。所有深層不得漏涂,涂層表面應光滑平整,顏色一致,無針孔氣泡、流掛,剝落、粉漆、破損等缺陷,結合力達二級以上每道厚度及總干膜厚度應完全滿足,該涂料的技術指標。
每道涂層間隔不宜超過24小時,最好在第一道漆未干透時作第二道漆,時固化已久涂層用砂布打磨后再刷下一道漆。每道工序施工隱蔽前要經建設方質檢人員檢查驗收后,做到表面潔凈,無油漆、灰塵、每道漆膜要采用漆膜測厚儀檢測干膜厚度是否符合設計要求。
施工應嚴格控制各涂層的厚度,厚度要達到設計要求,并進行外觀檢查:涂層應光滑平整,顏色一致,無針孔、汽泡、剝落缺陷。
六、結論
鋼結構工程的防腐設計在國內沒有受到應有的重視,一些鋼結構工程在使用半年或一年以后,就會發生涂層起泡、返銹、脫落,鋼材受到腐蝕,返修十分困難,造成很大的損失。為了保證鋼結構工程安全使用,不受腐蝕破壞,必須選用性能良好和使用時間長的防腐涂裝系統,同時增加各涂層的厚度,選用高耐腐蝕的涂料,并對各種腐蝕因素進行分析,從而選擇最合理的防腐設計方法。
參考文獻:
[1]鋼結構設計規范GB50017-2003,中華人民共和國建設部/國家質量監督檢驗檢疫總局聯合,中國計劃出版社,2003
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Key words: steel structure;corrosion;architecture;construction
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)30-0058-01
1鋼結構腐蝕的類型與機理
1.1 大氣腐蝕鋼結構的大氣腐蝕主要是由空氣中的水和氧氣等的化學和電化學作用引起的。大氣中水汽形成金屬表層的電解液層,而空氣中的氧溶于其中作為陰極去極劑,二者與鋼構件形成了一個基本的腐蝕原電池。當大氣腐蝕在鋼構件表面形成銹層后,腐蝕產物會影響大氣腐蝕的電極反應。
1.2 局部腐蝕局部腐蝕是鋼結構最常見的破壞形態,主要包括電偶腐蝕、縫隙腐蝕。電偶腐蝕主要發生在鋼結構不同金屬組合或者連接處,其中電位較負的金屬腐蝕速度較大,而電位較正的金屬受到保護,兩種金屬構成了腐蝕原電池。縫隙腐蝕主要在鋼結構不同結構件之間、鋼構件與非金屬之間存在的表面縫隙處,當縫隙寬度窄到可以使得液體在縫內停滯時發生,鋼結構的縫隙腐蝕最敏感的縫寬為0.025~0.1mm。
1.3 應力腐蝕即在某一特定的介質中,鋼結構不受到應力作用時腐蝕甚微,但是受到拉伸應力后,經過一段時間構件會發生突然斷裂。由于這種應力腐蝕斷裂事先沒有明顯的征兆,所以往往造成災難性后果,如橋梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等,帶來巨大的經濟和人員傷亡。
2鋼結構腐蝕對建筑的危害
通過鋼結構腐蝕機理的分析我們可以看出,鋼鐵腐蝕是一種不均勻的破壞,其表面一旦出現腐蝕坑,由坑底向縱深發展很快,從而引起應力集中,而應力集中又會加速腐蝕過程,這種循環的連鎖反應是應力腐蝕的一種形式。鋼材在這種應力腐蝕的作用下抗冷脆性能不斷下降,導致承重構件在無明顯的變形征兆下突然發生脆性斷裂,造成建筑物倒塌并危及人身安全。結構在沖擊荷載作用下,腐蝕介質會促成鋼材發生脆性斷裂并影響疲勞強度,危害尤為嚴重。
3建筑工程中鋼結構防腐技術的應用
3.1 基本要求①表面處理。表面處理非常重要,應清除鋼鐵表面的污物和銹層,尤其是軋制鋼材時形成的黑氧化皮,它是電化學腐蝕的陰極,是腐蝕的根源,必須除掉。表面處理質量應達到涂裝前鋼材表面預處理規范的有關要求。②材料選擇。表面涂刷專用鋼結構防腐漆,仍是目前對鋼結構防腐及網架防腐的主要手段。③涂層厚度。防腐涂料涂裝時的厚度要適度,涂層要均勻,不可漏涂。
3.2 防腐涂層考慮因素主要考慮年限、裝飾要求和維護等要求,在何種腐蝕性介質環境下應用,涂裝施工時的溫濕度和操作空間等因素。
3.3 常用方法①改性金屬結構。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。②陰極保護法。在鋼結構表面附加較活潑的金屬取代鋼材的腐蝕。常用于水下或地下結構。③熱浸鋅。將除銹后的鋼構件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中,使鋼構件表面附著鋅層,從而起到防腐蝕的目的。這種方法的優點是耐久年限長,生產工業化程度高,質量穩定,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構中。④熱噴鋁(鋅)復合涂層。是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當的長效防腐蝕方法。⑤涂層法。涂層法防腐蝕性一般不如長效防腐方法(但目前氟碳涂料防腐蝕年限甚至可達50年)。所以用于室內鋼結構或相對易于維護的室外鋼結構較多。它一次成本低,但用于戶外時維護成本較高。
在這五種防腐方法中,建筑工程最常用的是涂層法。這種方法價格低廉,選擇范圍廣,適用性強。
3.4 涂層法鋼結構的涂層法防腐需經過基層處理和涂層施工兩道工序。①基層處理。基層處理的目的是清除構件表面的毛刺、鐵銹、油污及其他附著物,使構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。②涂層施工。涂層結構的形式有三種:a.底漆一中漆一面漆;b.底漆一面漆;c.底漆面漆為同一種漆。其中底漆主要起附著和防銹作用;面漆主要起防腐蝕和防老化作用;中漆的作用于介于底、面漆之間,并能增加漆膜厚度。它們只有配套使用才能發揮最佳的作用,取得最佳效果。合理的涂刷方式,對保證涂裝質量、施工進度、節約材料和降低成本有很大的作用,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滾涂法、浸涂法、空氣噴涂法和無氣噴涂法等。③涂層施工的質量控制。首先,涂層法的施工質量是否優秀,基層處理至關重要。不同的防腐要求,可采取不同的處理方法;其次,涂層用底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,與鋼材粘附力強,與面漆結合性好。面漆則同時要注意不同涂料間的相容性。基料多,成膜光澤。抗風化,能保護底漆不受大氣腐蝕;第三,涂層的施工要在適當的溫度(5~38℃之間)和濕度(相對濕度不大于85%)及粉塵少的環境下進行。構件表面不能有結露,涂裝后4h之內不得淋雨;最后,涂層一般做4~5遍。干漆膜總厚度室外工程為150μm,室內工程為125μm,允許偏差為25μm。在海邊或海上或在較強的腐蝕性大氣中,干漆總厚度可為200~220μm。
4結束語
鋼結構以其優良的物理、機械及施工性能,在國內的工程中得到了越來越廣泛的應用,但是鋼結構腐蝕不僅會造成金屬資源的巨大浪費,還會影響正常的生產運營。因此,通過建筑行業和腐蝕行業相聯合,在深入研究鋼結構大氣腐蝕、局部腐蝕、應力腐蝕類型和機理的基礎上,積極開發新的防腐蝕措施,必將會在未來的鋼結構防腐工程中發揮更大的作用。
參考文獻:
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一、影響橋梁建筑中鋼結構腐蝕的主要因素
鋼材表面與外界介質相互作用而引起的破壞稱為腐蝕(銹蝕)。腐蝕不僅使鋼材有效截面減小,承載力下降,而且嚴重影響鋼結構的耐久性。根據鋼材與環境介質的作用原理,腐蝕分以下幾類:
(二)相對濕度:空氣中水分在金屬表面凝聚生成的水膜和空氣中氧氣通過水膜進入金屬表面是發生大氣腐蝕的最基本的條件。相對濕度達到某一臨界點時,水分在金屬表面形成水膜,從而促進了電化學過程的發展,表現出腐蝕速率迅速增加。這個臨界點與鋼材表面狀態和表面上有無吸收濕物有很大關系。
(四)降雨:降雨增大了大氣的相對濕度,延長了鋼鐵表面的潤濕時間,同時降雨會沖掉鋼鐵表面的腐蝕產物的保護性,而相對我國酸雨情況比較嚴重,也導致了腐蝕的加劇。
(五)日照時間:日照時間對高分子材料和涂層的大氣老化有重要影響。陽光紫外線能促進有機高分子材料的老化過程。對鋼鐵材料來說,表面存在污染物時,受日照影響溫度上升,就會促進腐蝕的發展。
(六)降塵:空氣中固定塵埃,降落在鋼結構建筑表面后,其腐蝕影響有:1.可溶性腐蝕性的塵埃,溶解于液膜中成為腐蝕性介質,增加腐蝕速率:2.塵埃本身沒有腐蝕性,但是會吸附腐蝕性物質,溶解于液膜中,促進腐蝕過程;3.塵埃本身沒有腐蝕性也沒有吸附性,但是在鋼結構表面上可能形成與鋼結構表面間的縫隙,易于水分得到凝聚,而導致局部的縫隙腐蝕。
(七)風向和風速:在污染環境中,風向影響著污染物的傳播,風速對表面液膜的干濕交替有一定影響。在風沙環境中,風速過大會造成鋼結構表面的腐蝕。
(1)化學腐蝕。化學腐蝕是指鋼材直接與大氣或工業廢氣中的氧氣、碳酸氣、硫酸氣等發生化學反應而產生腐蝕。
(2)電化學腐蝕。電化學腐蝕是由于鋼材內部有其他金屬雜質,它們具有不同的電極電位,與電解質溶液接觸產生原電池作用,使鋼材腐蝕。
鋼材在大氣中腐蝕是電化學腐蝕和化學腐蝕同時作用的結果。為了減輕或防止鋼結構的腐蝕,目前國內外主要采用涂裝方法進行防腐,涂裝防護是利用涂料的涂層使鋼結構與環境隔離,從而達到防腐的目的,延長鋼結構的使用壽命。
二、橋梁建筑中鋼結構的防腐涂料的選用與施工注意事項
鋼結構防腐涂料品種繁多,性能各異,對品種的選擇直接關系到涂裝工程質量,在選擇時考慮以下幾方面因素:
1)考慮涂料用途,是打底用還是罩面用。
2)考慮工程使用場合和環境,如潮濕環境、腐蝕氣體作用等。
3)考慮技術條件,施工過程中能否滿足。
4)考慮工程使用年限、質量要求、耐久性等因素。
5)滿足經濟性要求。
涂料選定后,按下列方法進行處理才能施涂:
1)開桶前應清理桶外雜物,同時對涂料名稱、型號等檢查,若有結皮現象應清除掉。2)將桶內涂料攪拌均勻后方可使用。3)對于雙組分涂料使用前必須按說明書規定的比例來混合,并需要一定時間后才能使用。4)有的涂料因貯存條件、施工方法、作業環境等因素影響,需用稀釋劑來調整
三、防腐工程管理中的質量檢查與驗收
1、涂裝前檢查
1)涂裝前鋼材表面除銹應符合設計要求和國家現行標準的規定。當設計無要求時,鋼材表面除銹等級應符合表5.8的規定。檢查數量按構件數抽查10%,且同類構件不少于3件。檢查方法:用鏟刀檢查和用現行標準規定的圖片對照觀察檢查,若鋼材表面有返銹現象,則需再除銹,經檢查合格后才能繼續施工。
2)進廠的涂料應檢查有無產品合格證,并經復驗合格,方可使用。涂料的選擇及處理是否符合要求。
3)涂裝環境的檢查是否符合要求。
4)鋼結構禁止涂漆的部位在涂裝前是否進行遮蔽。
2、涂裝過程中檢查
1)每道漆都不允許有咬底、剝落、漏涂和起泡等缺陷,如發現應進行處理。
2)涂裝過程中的間隔時間是否符合要求。
3)測濕膜厚度以控制干膜厚度和漆膜質量。
3、涂裝后檢查
1)漆膜外觀應均勻、平整、豐滿和有光澤;顏色應符合設計要求;不允許有咬底、裂紋、剝落、針孔等缺陷。
2)涂料、涂裝遍數、涂刷厚度應符合設計要求。當設計無要求時,涂層干漆膜總厚度室外應為125~175μm,室內應為100~150μm。每遍涂層干漆膜厚度的合格質量偏差為-5μm。測定厚度的抽查數,構件數抽檢10%,且同類構件不應少于3件;每件應測5處:
(4)驗收。涂裝工程施工完畢后,必須經過驗收,符合規范要求后方可交付使用
參考文獻:
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引言
隨著我國科技水平的快速提升,鋼結構建筑工程得到了極大的發展,在施工技術不斷進步、完善的同時,為保證建筑質量,在鋼結構工程施工過程中必須加強每個單項工程的質量控制、嚴格把控施工進度,而工程師應把好質量關、加強施工現場管理,由此才能保證鋼結構建筑工程的施工質量。
一、高層建筑鋼結構設計的主要內容
1、方案設計
在高層建筑的鋼結構設計中,除了要考慮建筑的使用功能以及施工工藝性能外,還必須因地制宜,對方案進行總體設計。對于高層建筑鋼結構而言,建筑承受的主要載荷是以風載及地震作用為主,這與以承受豎向載荷為主的一般建筑物不同,其設計的一個主要目的就是要減少側移,防止出現扭轉現象,避免在建筑中出現薄弱層面及薄弱環節。高層建筑的抗側力結構體系的設計還需要考慮到建筑物的高度。
2、構件設計
對于鋼結構的構件及其連接節點的設計,除了按照必要的規范及規程進行設計之外,還必須做到以下幾點。
結合具體工程的實際情況對構件的結構形式進行創新,采用新的連接方式,形成新的連接方法與高效截面。
對結構的力學計算要達到相當的可靠性的考慮。在進行電算之后還應該根據經驗進行判斷,必要時還可以采用手算的方法對結果進行校核,保證將誤差控制
至最低,可靠性達到最高。
對于計算結果,結構設計師要根據鋼結構的實際工作狀態(這可以通過實際測算并結合結構力學知識進行估算),對一些重要構件的截面以及節點間連接的承載力進行必要的調整。
根據結構的環境進行的具體設計。例如,在施工中,設備的吊裝能力較大時,進行構件設計時可以盡可能地擴大拼裝結構的規模,這樣可以大大地加快安裝速度,實現綜合經濟效益的最大化。
二、高層、超高層建筑結構體系
對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定,一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結構設計來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則,選擇相應的結構體系,一般分為六大類:框架結構體系、剪力墻結構體系、框架―剪力墻結構體系、框―筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。
高層和超高層建筑在結構設計中除采用鋼筋混凝土結構(代號RC)外,還采用型鋼混凝土結構(代號SRC),鋼管混凝土結構(代號CFS)和全鋼結構(代號S或SS)。
東南科技研發中心,建筑高度100m,柱網為8.4m,抗震設防烈度為6度,采用框架―剪力墻或框―筒結構體系較為經濟合理,這種結構體系的剪力墻或筒體是很好的抗側力構件,常常承擔了大部分的風載和地震荷載產生的水平側力,總體剛度大,側移小,且滿足玻璃幕墻的外裝飾要求。
三、鋼結構施工前的準備
鋼結構施工具有其特有的復雜性,更由于高層建筑的重要級別,可以說高層建筑的鋼結構施工是不可逆的,因此,在施工前要對各個環節做好準備工作,主要包括兩方面內容,一是吊裝準備,二是施工現場和技術的準備。
吊裝準備主要涉及的問題就是吊裝設備的選擇,要根據施工現場的最大起重量和材料種類等進行選擇。目前,高層建筑常采用的是塔式起重機,需要合理設計吊機的起重量、起重力矩以及半徑值。另外現場條件,材料的布置等對塔吊的影響也需綜合考慮。
施工現場準備,主要包括鋼構件及其配套零部件和連接件的驗收、丈量器具以及測量儀器的準備、構件的運輸、基礎的復測、構件的堆放、設備工具材料的安裝和施工力量的組織等。為了確保鋼結構工程的順利進行和施工質量,要編制嚴密的鋼結構施工組織設計方案,以及繪制施工圖紙。在施工圖的繪制過程中,要進行多次會審,盡量避免開工后因圖紙問題引發停工,或是工程質量、進度受影響的現象。施工組織設計的完善程度是影響工程質量的重要部分,尤其對于構件和設備較多的鋼結構工程,要明確質量保證體系和技術管理體系的權責,對于特殊工種要有培訓合格證和上崗證,應積極采用新工藝新技術,對于工程的質量和進度要有相應的控制措施和方法,要進行合理的工期安排。
四、鋼結構施工技術在高層建筑施工中的應用
1、鋼布局根底工程的質量操控
鋼布局工程的根底通常都選用混凝土獨立根底,根底的混凝土及鋼筋、模板的施工與其它非鋼布局工程的施工工序及辦法一樣,這里不予臚陳。和鋼布局廠房有關的常見問題有錨栓不鉛直、根底施工后預埋錨栓水平差錯偏大,鋼柱裝置時柱腳底板很多擴孔,因此給鋼柱裝置帶來差錯,布局受力受到影響,不契合施工檢驗標準需求。所以錨栓施工時,可選用粗鋼筋或角鋼等固定錨栓,焊成籠狀,完善支撐;或采用其他辦法,防止灌溉根底混凝土時錨栓移位。
2、選用科學的鋼布局焊接技能
有些工程焊接的難度相對較大,比如,建筑物的布局為雙曲面布局,而且整個建筑物設計了較多的斜柱以及斜撐,再加上鋼板相對較厚,這種建筑物布局相對復雜,需要很多的立焊與斜立焊操作,施工進程以及防護工作難度較大,關于這種建筑物,需選用合適的焊接技能。有些建筑物不只焊接量較大,而且工期相對急迫,關于這類工程,可以選用二氧化碳氣體維護半自動焊,這樣能夠加速工程焊接的速度,為節省施工時間。
3、防火工程
防火工程也是鋼結構施工過程中需要注意的一大環節。在選擇鋼材的時候就應該選擇絕熱性好的鋼材,防火涂料選擇國家檢測機構認證的材料。在物理性質、力學、耐火極限上都要有檢測報告。鋼結構主要是運用噴涂的方式進行防火。噴涂的方式有一定的參數,不過可以根據需求進行相應的控制,施工時間間隔18-24h,施工環境溫度控制在0~40℃,基材溫度為4~45℃,濕度小于90%,風速小于5m/s.防火工程噴涂對技術精細要求比較高,不僅噴涂的環境參數要得到控制,噴涂時的氣壓、噴距、噴槍速度等也要根據實際情況制定最優的參數。
4、防腐工程
鋼結構的防腐特性較弱,當大氣濕度超過70%時,會產生銹蝕。所以在鋼結構的施工過程中要做好防腐工程。先要確定鋼材的除銹質量和等級,表面粗糙度等,再在鋼材表面進行涂層設計和涂層施工:①在結構表面現澆一定厚度的混凝土進行覆蓋,或者噴涂水泥砂漿層。②在表面涂一層保護性的金屬鍍金,比如鍍鋅是鋼結構中較小構件防腐的常用方法,主要分為熱浸鍍法和噴鍍法。③涂一層油漆進行防護。
5、高強度螺栓安裝
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2.建筑工程防腐蝕技術的一般內容
任何工程結構的最佳使用壽命是與合理的防腐蝕措施相對應的,而良好的防腐蝕措施是諸多因素綜合完成的。 因此,當今工程結構的防腐蝕技術工作都是從以下幾個方面考慮和完成的:創造良好的工況環境,緩解腐蝕因素;合理選用相關工況條件下的防腐蝕材料,選擇經濟合理的防腐蝕方案;從防腐蝕角度考慮,合理技術結構;從防腐蝕角度,正確制定施工建造工藝,合理使用與維修保養。
3.建筑工程技術與施工中防腐策略
3.1 良好工程環境的創設
有效的防腐蝕技術需要建立在充分了解建筑物所處周邊環境的基礎上, 全面分析能夠引起結構腐蝕的因素和引起腐蝕的基本原理。技術人員應充分了解生產工藝資料,周密考慮防腐蝕技術方案,才能有效地防止腐蝕損失。 一般評定環境因素有化學物質、土壤、氣候、濕度等。 設備和設施的正常運行與良好的工況環境也是分不開的,也是工程項目設計之初就應當考慮的問題,可以說防腐的好壞,很大程度上影響了設備和設施的使用壽命。然而人們很少事先考慮工況環境的好壞,即使考慮了,也因為工程造價較高,不能得以實現。 建筑的腐蝕是一個漫長的過程,當人們看到它造成危害時,才進行改良工作已經晚了,從而造成許多不必要的浪費,這是我們在今后的項目工作中需要改進與避免的。
3.2 選擇合適的防腐蝕材料
(1)防腐蝕工程技術 ,首要是選用合適的耐腐蝕材料 ,它是建筑工程防腐技術的一個重要環節,關系到整個工程防腐技術的成功與否。 耐腐蝕材料以經濟適用為基本原則,同時考慮耐腐蝕性能以及材料在施工過程中的可操作性,對于使用環境較惡劣的建筑物在選材時,通常采取物理、化學手段對材料進行處理,以達到最好的防腐蝕效果。(2)在防腐工程中,由于選材不當造成的工程事故屢見不鮮,設計人員應予以重視。 選用的材料要進行一些物理及力學性能的測試,看其是否達到要求。 熔點、密度、熱導率、線膨脹系數、導電性、絕緣性和抗拉強度、屈服強度、沖擊強度、伸長率、蠕變極限等都是我們進一步篩選防腐材料的考慮因素。很多設計者由于經驗豐富而忽略了對以上因素的測試,導致材料用對了,但所用材料達不到理想效果。任何材料都會產生腐蝕,并對材料的力學性能和使用性能造成影響,只不過材料的敏感性反應不一樣而己。(3)材料在性能上滿足防腐的要求同時 ,還要遵從經濟廉價的原則,對于施工比較困難或造價昂貴的材料,如果能替換的情況下,可以考慮不予使用。 一般防腐材料選擇標準有以下幾點:1)選擇耐腐蝕性能好的,不加或稍微進行防腐蝕處理即可滿足使用要求。 2)不耐腐蝕材料經過特殊的防腐蝕處理可以達到防腐蝕要求。3)使用容易更換的零部件,用廉價不耐腐蝕材料制造,短期使用后進行更換。可用材料的性能與經濟的綜合比較。將候選的各種材料從經濟角度作進一步綜合分析比較,選出既經濟又耐用的材料[2]。
3.3 選擇合理的防腐蝕方案
防腐蝕措施有多種,在具體項目中,應根據實際的建筑物的使用環境、施工難易程度、建筑物結構、服役壽命等進行選擇決定。 對于防腐蝕要求不高的建筑物, 一般采取表面隔離措施的物理防腐蝕技術,因為該種方法最簡單、成本低。對于防腐蝕技術要求較高的建筑物,除了采取電化學保護外,還輔以表面隔離措施,甚至對結構材料本身進行處理。 合理選擇防腐蝕方案還需要從經濟計量學角度做出經濟評價,諸如在工藝流程設計中、設備技術經濟評價中等方面,均要把防腐蝕方案考慮其中,反復對比計算來做出選擇。
3.4 結構合理性設計
在進行結構設計時,設計人員往往以經濟、美觀、重力學性能等方面為考慮點,忽略了建筑物的防腐蝕技術。 一項好的防腐蝕工程結構設計除了應該滿足力學性能、美學要求以及經濟要求以外,還應充分利用結構的合理設計降低或者排除腐蝕發生。在結構設計和工藝建造過程中不注意防腐蝕要求,往往會引起或加速構建的腐蝕,特別容易引起局部腐蝕,例如,沖擊腐蝕、磨蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等[3]。 因此在設計時應遵從以下原則:一是預留腐蝕裕量。 二是結構力求簡單。 三是簡化主體,集中設計附件。 四是避免死角。 五是避免縫隙。 六是避免沖刷。 七是避免異種金屬接觸。 八是避免溫差、氧濃差和氣差效應。 九是避免應力集中。
3.5 選擇高質量的施工隊伍
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金屬(層狀)復合材料是運用復合成型的方法使兩種或兩種以上的具有不同物理、化學乃至力學性能的材料在界面產生冶金結合制備而成的層狀復合材料。該種復合方法在界面的兩側保持了原有的組分,而在界面處產生了過渡層的冶金結合,從而使得該種復合材料具有兩種材料的“復合效應”。
隨著我國社會經濟快速發展,建筑作為文化藝術的重要表現形式,被賦予了更多的含義。屋面作為建筑圍護系統中最為重要的組成部分,首先應滿足遮風避雨、保溫隔熱、安全耐久、隔聲降噪等物理性能要求,同時作為塑造建筑形象不可或缺的一部分,其造型、材質、色彩、肌理等方面有更高的要求。目前,隨著建筑物的多樣化及其對建筑材料功能的高需求背景下,對于具有特殊性能要求的建筑物,單一材料的建筑材料已無法滿足使用過程中多方面的要求。在實際應用中,例如沿海地區建筑物的裝飾材料、古建筑材料、裝飾材料等這些材料往往要求其具有良好的觀賞性、輕量化及其他環境所要求的性能。但是一種材料同時具有輕量化和可觀賞性和優異的耐蝕性能在實際生產中是非常難以達到的。隨著復合材料技術的發展,雙金屬復合材料在最近幾年中受到了廣大學者的廣泛關注。就目前的研究狀況而言,雙金屬復合材料的研究主要著重在雙金屬復合材料的制備技術方面。
1.常用金屬復合材料復合方法
傳統的復合方法主要分為爆炸復合、軋制復合、擴散復合和擠壓復合。
爆炸復合法[1]的成型工藝是:將制備好的復板放置在基板之上,然后在復板上鋪設一層炸藥,利用炸藥爆炸時產生的瞬時超高壓和超高速沖擊實現金屬層間的固態冶金結合。爆炸復合法雖然工藝簡單,生產靈活,但是技術要求高,難于精確控制,母材性能(韌性、沖擊性能等)、炸藥性能(爆速穩定、安全等)、初始參數(單位面積炸藥量、基復板間距等)和動態參數(碰撞角、復板碰撞速度等)的選擇與系統配合對復合板的成品率及質量有著直接的影響。復合界面由直接結合區、熔化層和漩渦組成。結合界面存在原子擴散,結合區發生了嚴重的塑性變形并伴有加工硬化。
軋制復合法[2-3]主要用于雙金屬板及減震鋼板、鋁塑復合板的成形,是利用高溫和軋制工藝,使金屬產生塑性變形,從而實現界面之間的冶金結合。軋制復合時,按照坯料是否加熱,可分為熱軋復合、冷軋復合和溫軋復合三種。軋制復合法的主要優點是生產成本較低,適合批量生產,且成品尺寸大。缺點是后續處理工藝交復雜,且工藝設備要求較高。
擴散復合法[4]是在低于界面材料熔點溫度下,施加一定的壓力使界面材料之間緊密接觸,利用高溫下界面原子的相互擴散從而實現界面之間的復合。該方法制備的復合過渡層較薄,導致過渡層容易出現開裂及脫落。
擠壓復合法首先將基材和包覆金屬清理干凈,在將其放入擠壓模中,并以合適的溫度及合適的擠壓比擠壓成型,最終獲得金屬間緊密結合的復合材料。該方法主要適用于生產型材,其缺點主要表現在連續化生產的可能性不大,且設備要求高。
2.新型建筑用金屬復合材料
2.1 金屬復合材料在屋面建筑的應用
金屬復合材料屋面與傳統的卷材屋面相比,兼具有輕質高強、設計靈活、色彩豐富、造型獨特等特點,能使建筑產生更強的現代感與時代氣息,因此在屋面領域中獨領。金屬復合材料屋面是指以金屬材料作為屋面系統的承重和連接骨架,利用金屬復合材料板作為屋面系統承重或防水材料,配合保溫、隔熱、隔聲、防水等構造,實現屋面系統的各項功能要求的一種屋面形式。利用金屬復合材料作為屋面圍護系統,其歷史可以追溯到12世紀中期,當時德國及北歐一些國家及地區的建筑工匠利用簡單的手工工具,把細小的金屬銅片通過咬口接縫的形式安裝于一些標志性建筑的屋頂表面。至今在一些著名的歷史建筑的屋頂上,仍能看到古舊金屬材料的蹤跡。然而,金屬復合板作為一種新型建筑材料,被大量應用于一般民用建筑和工業建筑上,其歷史不到200年。進入20世紀中期,金屬熱浸鍍技術及冷彎成型技術的開發應用和日趨成熟,為金屬板材在建筑圍護系統尤其是屋面部分的應用帶來了巨大的發展機遇。
2.2 建筑鋼結構的腐蝕保護
對于鋼結構,尤其是暴露在外部環境中的建筑物鋼結構材料,其表面極易與周圍介質(水汽、鹽分等)發生化學及電化學反應,從而產生銹蝕。腐蝕的危害已涉及到各類鋼結構建筑物中。經估算,全世界每90s就有lt鋼鐵腐蝕成鐵銹。與此同時,鋼結構的防腐涂裝技術也越來越受到各方面的關注,各種新技術、新工藝和新產品被廣泛運用于鋼結構防護工程,耐腐蝕、耐候性和施工性能皆佳的涂裝配套體系也得到廣泛地應用。在企業中,生產過程或產品中多含有腐蝕性化學成分,在工廠的大氣中也有腐蝕性物質存在,加強化工建筑鋼結構表面腐蝕的防護,更是減少企業損失、提高企業利潤的重要舉措。