深圳建筑钢结构防腐

1、浅谈深圳建筑钢结构防腐弓明 深圳市建设工程质量检测中心 （邮编 ）【内容摘要】深圳地区气候具有降雨量大，湿度大，气温高，酸雨多的特点，是建筑钢结构工程的天敌。如何保证建筑钢结构工程的有效使用，是研究钢结构工程的主要问题。本文通过分析深圳的气候特点、揭示过往钢结构工程使用过程防腐力度不足，对比国内外防腐规范的差距，提出深圳地区钢结构工程的防腐、检测方法，从而使钢结构工程达到或超过设计使用年限，达到安全使用、提高投资效益目的。【关键词】气候条件 建筑钢结构 防腐防火层 检测方法一、深圳地区钢结构防腐的现状深圳地区属亚热带过渡海洋性气候区，气候温和，阳光充沛。夏季长达6个月，风向以西南风为主。春秋冬

2、三季气候温暖，风向仪西南风为主、少时西北风。全年平均气温为23.7，夏季最高气温为36.6，冬季最低气温为1.4，无霜期为355天。年日照时数1975.0个小时，每年夏秋两季均有台风，年平均降雨量为1608.1毫米。深圳地区的降水量大，湿度大，酸雨较多，海洋性气候对钢结构建筑工程有强腐蚀作用。深圳是个高速发展的城市，同时也是内地的窗口，更是一个试验田，我国钢结构建筑工程的质量关注的重点，由最初的关注各种构件焊接、吊装工艺工法难题，逐渐转为提供长期使用的防腐工艺，这是世界建筑工程钢结构质量控制的必经阶段，也是我国建筑工程钢结构发展的必由之路。以深圳地区在役重点建筑工程钢结构项目为例，我们对现有钢

3、结构的防腐情况做个初步的了解和判断：1、深圳发展中心大厦，钢结构用材：1.1万吨，建筑面积：75120，建于1990年，该工程采用厚度400m的油漆防腐+厚涂型防火涂料。2012年12月对该工程的10、28、40层的避难层、设备层钢结构质量进行质量鉴定时发现，防火涂层脱落的构件锈蚀严重，剥开防火涂层，防腐涂层保持完好，未发现锈蚀。实际使用寿命15年。2、深圳会展中心钢结构，钢结构用材：3.3万吨，建筑面积：28万平方米。2002年奠基，2005年10月竣工投入使用，该工程采用厚度290320m的油漆防腐(内部钢结构：环氧富鑫底漆90m，环氧云铁中间漆120m，丙烯酸聚氨酯面漆80m，外部钢结构

4、：环氧富鑫底漆90m，环氧云铁中间漆150m，丙烯酸聚氨酯面漆80m)，设计年限15年。2011年6月对该项目进行了第一次防腐大修，实际寿命6年。3、深圳机场A、B楼钢结构，钢结构用材2000吨，建筑面积：2004年1月投入使用，该项目采用厚度260m的油漆防腐，设计年限15年。2011年1月对该项目室外正面，两侧立面涂料翻新，实际寿命7年。4、深圳某检测单位安全网质量检测设备钢架，2010年安装，表面油漆防腐150m，2013年1月设备表面锈蚀，需进行大修，实际寿命3年。5、深圳某工厂室外消防楼梯，2010年安装，防腐涂层分别为热镀锌80m和80m油漆防腐，2013年对其质量进行检查时发现，

5、油漆防腐钢构件锈蚀严重，镀锌钢构件表面如新。 钢结构防腐图一二、国家标准及国际标准标准中的防腐等级1建筑工程钢结构工防腐等级设计，是根据该工程所处的地区及自然环境来确定。依据国家大气环境腐蚀性分类GB/T 15957-1995规范的要求，自然环境腐蚀等级规定如下：见表一 大气环境腐蚀性分类 表一 防腐类型腐蚀率（/a）腐蚀环境腐蚀性等级名称大气环境气体类型年平均环境相对湿度（%）大气环境无腐蚀0.001A60乡村大气弱腐蚀0.0010.025A6075乡村大气B60城市大气轻腐蚀0.0250.05A75乡村大气B6075城市大气C60工业大气中腐蚀0.050.2B75城市大气C6075工业大气

6、D60海洋大气较强腐蚀0.21.0C75工业大气D6075海洋大气强腐蚀1.05.0D75海洋大气2.依据国际标准大气腐蚀环境 ISO/EN12944的要求，自然腐蚀环境的划分如下：C1 很低 加热的建筑物内部，空气洁净，如办公室、商店、学校和宾馆等C2 低 低污染水平的大气，大部分是乡村地带，冷凝有可能发生的未加热的建筑（如库房，体育馆等）。C3 中等 城市和工业大气，中等的二氧化硫污染以及低盐度沿海区域，高湿度和有些空气污染的生产厂房内，如食品加工厂、洗衣场、酒厂、乳制品工厂等。港口区的钢结构，如水闸、锁具、防波堤、码头；海上结构C4 高 中等含盐度的工业区和沿海区域，化工厂、游泳池、沿海

7、船舶和造船厂等。埋地储罐、钢桩和钢管C5-I很高（工业）高湿度和恶劣大气的工业区域，冷凝和高污染持续发生和存在的建筑和区域。C5-M很高（海洋）高含盐度的沿海和海上区域。冷凝和高污染持续发生和存在的建筑和区域。 依据大气腐蚀环境划分标准，深圳地区城市大气环境介于C3（）中腐蚀与C4（）高腐蚀之间。三、深圳地区建筑钢结构工程防腐的主要方法根据钢结构施工规范（GB 50755-2012）的规定，建筑工程钢结构涂装包括：油漆类防腐涂装、金属热喷涂类防腐、热浸镀锌类防腐和防火涂料涂装类防腐等。1、油漆类防腐涂装：涂料防腐是一种价格适中、施工方便、效果显著、适用性强的防腐蚀方法，在建筑工程钢结构的防腐蚀

8、中应用最为广泛。钢材在干燥的环境下几乎不会腐蚀，由于建筑钢结构多为室内结构，除了处在特殊的海滨或工业环境中之外，腐蚀环境一般不太恶劣，比如，根据 国际标准大气腐蚀环境ISO/EN 12944 划分的 C1 或 C2 况境，用油漆涂料进行钢结构构件防腐蚀，可以保持 2030 年的防护效果。防腐涂料的成膜物质在腐蚀介质中具有化学稳定性，其标准与成膜物质的组成和化学结构有关。主要是看它在干膜条件下是否易与腐蚀介质发生反应或在介质中分解成小分子。无论从防电化学腐蚀，还是从单纯的隔离作用考虑，防腐蚀油漆涂料的屏蔽作用都很重要。目前深圳地区所使用的油漆防腐品种基本为（1）环氧(无机)富锌底漆；(2) 环氧

9、云母氧化铁中间漆；(3) 环氧聚氨酯、环氧各色面漆或氯化橡胶面漆。其防腐作用机理为：(1) 屏蔽作用：油漆涂层将钢铁与腐蚀环境机械隔离开。(2) 钝化缓蚀作用 ：油漆涂装体系中,第一道车间底漆对钢铁有钝化缓蚀作用,增加油漆层附着力,防腐作用很微弱。(3) 阴极保护作用：防腐底漆中如添加锌粉(如富锌底漆),对钢铁提供阴极保护。 油漆防腐施工过程 图二涂料系统的耐久性可进行下列划分：(1) 低耐久性 设计寿命 5 年以下(2) 中耐久性 设计寿命 515 年(3) 高耐久性 设计寿命 15 年以上需要指出的是，预期的耐久性，并非建筑工程钢结构担保的使用时间，因为涂层不可能永远是匀均且完好的。耐久性

10、与涂料配套的设计寿命可以看作是一个概念，是指涂料系统达到所要求的、一直到第一次大修前的使用寿命。在此之前，应该定期对建筑钢结构工程进行小修小补的保养工作。对于漆膜厚度的规定，也是根据腐蚀环境及使用寿命确定。下表列出了国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001和国际标准ISO/EN 12944中对于建筑工程钢结构的涂层厚度的规定比较：见表二、表三。GB50205-2001 中钢结构防腐涂层厚度 （单位：m）表二构件强腐蚀中等腐蚀弱腐蚀重要构件200150120一般构件及建筑配件150150120室外或维修困难部件增加2060ISO/EN 12944中钢结构使用寿命和漆膜厚度（单位

11、：m）表三腐蚀环境使用寿命干膜厚度腐蚀环境使用寿命干膜厚度C2低80C4低160中150中200高200高240（含锌粉）2 8 0 不含锌粉）C3低120C5IC5M低200中160中280高200高320国际标准防腐厚度几乎比我国防腐标准几乎大了一倍，究其原因：国内标准参考的气候条件多为北方内陆气候（且参考的苏联标准），而国际标准中的指数为沿海海洋性气候标准，应该说，国际标准更适应深圳这样的沿海城市，在建筑钢结构工程防腐应用。希望设计单位，在确定钢结构防腐厚度时，慎重考虑气候对钢构件防腐的影响。油漆涂装和人工喷涂工艺对构件表面质量、环境温度湿度等要求较高，所以，人为因素对质量影响较大。2、

12、金属热喷涂防腐：热喷涂技术，又叫电弧喷涂技术，是通过专用电源，使带电的耐腐蚀金属丝材产生电弧熔化，在1/10001/10000秒内，熔融金属的高温液滴被压缩空气喷吹、雾化、喷涂至预先喷砂除锈的钢构件表面，形成纯度高、结合力强的机械冶金结合喷涂层，它对活泼的钢构件基体具有阴极保护作用。然后在该喷涂层上均匀涂敷具有抑制腐蚀作用的专用封闭剂，它不仅能进一步隔绝腐蚀介质侵蚀基体钢构件，同时使电弧喷涂金属层与封闭涂层界面阻抗增大，耐腐蚀性能大为增强。 电弧喷涂防腐涂层的防腐原理为机械屏蔽和阴极保护联合作用。当涂层发生破损、腐蚀介质存在时，金属喷涂层能够牺牲自己，保护钢构件基体不发生腐蚀。常用的喷涂防腐有

13、：电弧喷铝、电弧喷锌、及电弧喷锌铝合金等。金属热喷涂，适用于严重的腐蚀环境下的钢结构，或者需要特别加强防护防锈的重要承重构件。钢材表面进行热喷涂锌(铝或锌一铝复合层)涂层，外加封闭涂料的方式具有双重保护作用。热喷涂工艺应符合 热喷涂锌及试验方法GB9793_9794和 热喷涂铝及试 验 方法 GB9795_9796中规定的要求。热喷涂的总厚度在 120150m，表面封闭涂层可以选用乙烯、聚氨酯、环氧树脂等 进行保护，以保证防腐有效发挥功能。金属热喷涂涂层防腐，主要用于要求 2030 年保护寿命的钢结构。最典型的应用为桥梁、广播电视塔和水利设施等钢结构。为了使钢结构达到 20 年以上的寿命，喷锌

14、涂层的最低厚度在 150m 左右，喷铝层在内陆无污染大气中可以降低至 120m 左右，其他环境中至少要求在 150m 以上。研究表明，锌铝合金(ZnA115)可以明显提高防护效果，在钢结构喷涂150m 的厚度，可以达到 35 年以上的使用寿命。 电弧喷涂 图三油漆防腐和热喷涂防腐，对钢构件表面粗糙度有严格要求，具体要求详见表四： 构件表面粗糙度 表四钢材底漆层除锈等级表面粗糙度Ra（m）备注无机富锌Sa21/2Sa3级5080环氧富锌Sa21/2级3075热喷锌/铝Sa3级60100热浸镀锌脱脂、酸洗3、热浸镀锌防腐：热镀锌（galvanizing） 也叫热浸锌或热浸镀锌（统称镀锌）。热镀锌是

15、由较古老的热镀方法发展而来的。1836年法国人把热镀锌技术用于金属防腐，主要用于工业防腐和金属结构设施防腐。这种防腐方法，是将除锈后的钢构件，浸入500左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。 热镀锌防腐工艺流程：成品物件酸洗-水洗-添加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-热镀锌完工。镀锌的防腐年限久远，但是，在不同的环境中防腐年限是不一样的：重工业区有效期限为13年；海洋区域为50年；城市郊外为104年；城市区内为30年。从前述的数据可以看出，镀锌防腐，持久耐用：在郊区环境下，标准的镀锌防锈厚度可保持50年以上而不必修补；在市区或近海区域，标准的镀锌防锈层则可保持

16、20年而不必修补。采用镀锌防腐蚀效果非常好，现在有很多大型钢结构都采用了金属涂层再加涂料进行长效防腐蚀，即使在恶劣的腐蚀环境中，防腐蚀也可以达到 2030 年，而且维修时只要对涂料部分进行维护，而不需要对金属涂层基底进行处理。这种方法造价较高 ，在资金充裕的大型项目中广泛采用。由于钢构件全部浸入熔化的锌液中，其金属表面即会产生两层锌铁合金及盖上一层厚度均匀的纯锌层，足以隔绝钢构件氧化的可能性。此种保护层异常牢固，与钢构件结成一体，故能承受冲击力而且更具耐磨蚀性，镀锌处理后的钢铁构件，防锈期长达 520 年或以上，毋须经常保养和维修，是目前最佳的钢构件防锈及保护的方法 。从镀锌工艺说，钢构件镀锌

17、法在工程施工上有更大的优点，即镀锌加工与风雨无关 ，天气不佳也能照常按照施工计划进行，而不受影响。使用这种防腐工艺，被广泛应用于电视铁塔、铁路桥梁、公路防护、路灯灯杆、船用构件、建筑钢结构构件、变电站附属设施、轻工业产品的防腐保护等。 热镀锌图四 防腐工序完成后，要达到钢结构使用的要求，还必须按照高层民用建筑设计防火规范（GB 50045-95-2005）及图纸的要求，进行防火涂料涂刷，形成完整的防腐防火涂层，保护建筑钢结构工程使用安全。四、钢结构防腐质量控制采用规范及方法1、建筑钢结构工程防腐质量检测依据及标准1.1、涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（GB/T 8923-2008）；1.2、

18、涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）（GB/T 13288-91）；1.3、漆膜、腻子膜干燥时间测定法（GB/T 1728-89）；1.4、漆膜厚度测定法（GB/T 1764-89）；1.5、磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性方法（GB/T 4956-2003）； 1.6、色漆和清漆 漆膜 的划 格试 验（GB/T 9286-1998）；1.7、漆膜附着力测定法（GB 1720-79）；1.8、钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）1.9、金属和其他无机覆盖层 热喷涂 锌、铝及其合金（GB/T 9793-2012）1.10、热喷涂金属件表面预处理通则（GB/T 1

19、1373-1989）2、钢结构质量控制的主要方法21构件表面处理：除锈等级和除锈方法，见表五。 除锈等级和除锈方法 表五除锈等级除锈方法处理手段和清洁度要求Sa1喷射或抛丸轻度除锈仅除去疏松轧制氧化皮、铁锈和附着物Sa2彻底除锈轧制氧化皮、铁锈和附着物几乎全部被除去，至少有2/3面积无任何可见残留物Sa21/2非常彻底除锈轧制氧化皮、铁锈和附着物残留在钢材表面的痕迹已是点状或条状的轻微污痕，至少有95%面积无任何可见残留物。Sa3除锈到出白表面上轧制氧化皮、铁锈和附着物全部除去，具有均匀多点光泽St2手工和动力工具无可见油脂污垢，无附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物St3无可见油脂污垢，

20、无附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，除锈比Sa2更彻底。底材显露部分的表面应具有金属光泽为了保证涂装质量，根据不同需要可以分别选用以下除锈工艺。2.11、 喷砂除锈，它是利用压缩空气的压力，连续不断地用石英砂或铁砂冲击钢构件的表面，把钢材表面的铁锈、油污等杂物清理干净，露出金属钢材本色的一种除锈方法。这种方法效率高，除锈彻底，是比较先进的除锈工艺。2.2.2、 酸洗除锈，它是把需涂装的钢构件浸放在酸洗池内，用酸除去钢构件表面的油污和铁锈。采用酸洗工艺效率也高，除锈比较彻底，但是酸洗以后必须用热水或清水冲洗构件，如果有残酸存在，构件的锈蚀会更加厉害。2.2.3、人工除锈，是由人工用一些比

21、较简单的工具，如刮刀、砂轮、砂布、钢丝刷等工具，清除钢构件上的铁锈。这种方法工作效率低，劳动条件差，劳动强度高，除锈也不彻底。一般在大型钢结构工程的除锈工艺中很少采用。3钢构件防腐质量检测31、钢构件表面粗糙度检测：涂装前钢材表面除锈应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。处理后的钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。检查数量:按构件数抽查 10%，且同类构件不应少于 3 件。检验方法:用铲刀检查和用现行国家标准涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 8923-2008规定的图片对照观察检查。表面粗糙度对比试块，表面粗糙度测试仪，见图五、图六。 粗糙度对比试块 粗糙度测试仪3.2

22、钢构件金属表面附着力检测：当钢结构处在有腐蚀介质环境或外露且设计有要求时，应进行涂层附着力测试，在检测处范围内，当涂层完整程度达到 70%以上时，涂层附着力应达到合格质量标准的要求。检查数量:按构件数抽查 1%，且不应少于 3 件，每件测 3 处。检验方法:按照现行国家标准漆膜附着力测定法GB1720 或色漆和清漆漆膜的划格试验GB9286 执行。3.3色漆和清漆漆膜的划格试验色漆和清漆漆膜画格实验仪器：见图六切割刀具、导向和刀刃间隔装置、软毛刷、透明的压敏胶粘带（宽 25mm）、目视放大镜（2 倍或 3 倍）、试板、底材（尺寸约 150mm100mm 的长方形试板）。 图六 百格板，百格、导

23、规板、划格器钢构件色漆、清漆漆膜的防腐试验，应按照色漆和清漆漆膜的画格试验GB9286规范中的试验步骤方法应该进行，确保试验结果的正确性。3.3.1色漆和清漆漆膜试验结果的描述应按表六进行。 试验结果分级描述 表六0完全光滑；无任何方格分层交叉处有小块的剥离，影响面积为 5%交叉点沿边缘剥落，影响面积为 5%15%沿边缘整条剥落，和/或部分或全部不同的格子，影响面积 15%35%沿边缘整条剥落，有些格子部分或全部剥落，影响面积 35%65%任何不同根据 4 来进行分级的剥落级别附着力差涂层出现裂纹图七4 钢构件涂层厚度检测：钢构件的涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要

24、求时，涂层干漆膜总厚度:室外应为 150m，室内应为 125m，其允许偏差为-25m。每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为-5m。4.1钢构件涂层检查数量:应按照构件数量的10%抽查 ，且同类构件不应少于 3 件。4.2钢构件涂层检验方法:用干漆膜测厚仪检查。漆膜测厚仪见图七。每个构件检测 不少于5 处，每处的数值为 3 个相距 50mm ，测点涂层干漆膜厚度的平均值。 钢构件涂层表面应均匀、无明显皱皮、流坠、气泡和针眼，不应误涂、漏涂，涂层不应脱皮和返锈等。4.3钢构件涂层检测数据处理及检测结果评价4.3.1、涂层数据处理防腐涂层：在进行干膜厚度标准测量时，要遵守其测量的基本原则：80-20，90

25、-10 或相似的测量原则。80-20 原则的意思为：80%的测量值不得低于规定干膜厚度，其余 20%的测量值不能低于规定膜厚的 80%。例如，规定干膜厚度为 300m，那么 80%的测量值要达到 300m 以上，其余 20%的测量值不得低于规定膜厚 300m 的 80%即 240m。4.3.2检测结果评价根据所测得的结果及设计要求，评判此次防腐涂装是否满足设计或规范要求。 涂层测厚仪图七 钢构件反锈及大修5三种防腐涂装方法比较，见表七 防腐涂装方法比较 表七涂装方法特点及技术要求防腐年限经济技术指标案例长效型防腐涂料1、 除锈、表面粗糙度易达标2、 钢结构厂自有生产设备。3、 对环境温度、湿度

26、有要求。1525年低1、机场T3航站楼金属热喷涂1、 除锈、表面粗糙度不易达标。2、 专业队伍施工，工效低，施工周期长。3、 对环境温度、湿度有要求。4、 噪音大、环境污染严重、对人体损伤大、高能耗。50年以上寿命，30年免维护中1、大运会铸钢节点热浸镀锌1、 脱脂、酸洗，对气候环境无特殊要求。2、 需专业厂家施工，受厂家生产能力限制，运输周转期长。郊外104年，50年免维护；城市或近海区域30年，20年免维护高1、香港地铁人行天桥、深圳爱普生室外消防楼梯五、工程案例：1、深圳大运中心主体育馆深圳大运中心主体育馆工程设计新颖，结构构造复杂，钢结构链接节点以铸钢节点为主。工程2010年开建，上海

27、宝冶集团有限公司钢结构公司总承包，工程于2011年交付使用。防腐工程设计使用年限25年，防腐材料采用，电弧喷铝+油漆防腐+防火涂料 无特殊要求的钢构件防腐，干漆膜厚度设计为：1） 底漆：环氧富锌漆，厚80m；2） 中间漆：环氧云铁漆，厚120m；3） 面漆：丙烯酸聚硅氧烷漆，厚60m。支座钢结构节点防腐1） 支座铸钢节点采用电弧喷铝，厚80m,覆盖环氧磷酸锌漆，厚60m；2） 中间漆环氧云铁漆，厚120m；3） 面漆丙烯酸聚硅氧烷漆，厚60m厚。体育馆立面墙体部位钢结构耐火极限应不小于2.0小时，防火涂料厚度2.03；悬挂钢结构耐火极限应不小于1.0小时，防火涂料厚度1.13。 大运会铸钢节点

28、工程完成后，经现场实际测定，符合设计要求，达到交工条件，已交付使用。2、深圳大学城体育场格构柱：深圳大学城体育场格构柱工程，2008年开始建造，工程由浙江精工钢构有限公司总承包，防腐设计有效年限25年，防腐材料采用:电弧喷铝+油漆防腐。挑棚构件采用防腐涂料：1) 底漆：环氧富锌漆厚40m；2) 中间漆：环氧云铁漆厚120m；3) 面漆：丙稀酸漆，厚105m：4) 挑棚构件总防腐涂膜厚度265m厚。钢柱以及横隔等室外构件防腐采用电弧喷铝工艺：1） 电弧喷铝80m厚，覆盖环氧磷酸锌60m厚（不记厚度，渗入封闭），2）中间漆：环氧云铁漆，厚120m；3）面漆：丙稀酸漆，厚105m。大学城格构柱经现场

29、检测，各项指标大道施工验收规范和设计图纸的要求，已交付使用。3、 深圳宝安国际机场T3航站楼：深圳机场T3航站楼，位于深圳机场东南方，2011年开始施工，现在工程已进入收阶段。本工程由中建三局钢结构公司总承包，钢结构防腐工程由中建钢构有限公司分包施工。防腐设计25年。A 无防火要求构件的防腐设计技术标准1) 底漆：环氧富锌底漆，厚80m，金属锌在干膜中的重量比不低于80%。2) 中间漆：环氧云铁，厚 160m，体积固体含量不低于75%3) 面漆：丙烯酸聚硅氧烷，厚80m，不含异氰酸酯，体积固体含量应大于70%，面漆品牌必须通过国际权威部门认证。B 有防火要求构件的防腐设计技术标准1) 底漆：环氧富锌底漆，厚80m，金属锌在干膜中的重量比不低于80% 2)