陆薇
（中铁工程设计院有限公司，北京100070）
摘要：本文以临海地区的某铁路钢结构厂房为例，探讨了钢结构在高湿度、海
边盐雾环境下表面需采取的各种防腐措施以及钢结构涂装配套方案的设计，为其他
临海地区钢结构厂房的防腐设计提供参考。
关键词：钢结构；防腐；耐久性；涂装；海边盐雾环境
前言
钢结构在使用过程中，易与大气中的水分、氧、盐分或其他污染物发生化学及电化学反应而被腐蚀，大气中的水分吸附在钢材表面形成水膜，是造成钢材腐蚀的决定因素。大气的相对湿度保持在60%以下，钢材的大气腐蚀是轻微的，当超过60%～70%时钢材的腐蚀速度突然升高。钢结构受腐蚀后物理，机械性能等下降，严重影响了工程结构的使用功能及建筑外观，降低了工程的使用寿命。因此，选择适当的防腐蚀技术，合理的涂装设计，是确保钢结构安全，耐久的重要措施。
某铁路配套设施钢结构厂房位于临海地区，该地区为低盐度沿海区域，大气的年平均相对湿度65%，最热月平均相对湿度为77%。为了有效地控制钢材的腐蚀，延长钢结构的使用寿命，确保工程的完整和安全，本文对钢结构防腐蚀问题作了深入的分析研究，探讨了在海边盐雾环境下及年平均湿度为65%以上环境下使用的钢结构防腐耐久性的控制设计以及钢结构涂装方案的设计。文章首先根据相关规范和本工程的特定环境确定钢结构的表面处理方法和处理等级，接着确定腐蚀等级和防腐涂层设计使用年限，最终确定涂料配套体系。
1钢结构表面处理方法和处理等级
钢结构在涂装之前必须进行表面预处理，钢结构表面的处理方法、处理等级的确定是涂装设计的主要内容，日本《防蚀技术》一文，认为影响涂层质量的诸因素所占的比例如图表1所示，可见钢结构表面处理质量是涂层过早破坏的主要影响因素，因此除锈方法与等级的确定很重要。
图表1防腐涂装各因素对涂层质量的影响
本文基于我国《涂覆涂料前钢材表面处理，表面清洁度的目视评定》GB/T 8923.1－2011规范，参考大量防腐除锈文献，根据该工程的特殊情况，确定了与之对应的处理方法与处理等级。
1.1腐蚀等级的确定
我国国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046－2008）第3章中规定，各种介质对建筑材料长期作用下的腐蚀性，可分为强腐蚀、中腐蚀、弱腐蚀、微腐蚀4个等级，同一形态的多种介质同时作用在同一部位时，腐蚀性等级应取最高者。根据所给工程环境介质和环境因素,常年相对湿度65%以上，确定本工程室内、室外的腐蚀等级均为中等腐蚀。另外，参照国际标准《色漆和清漆－防护涂料体系对钢结构的防腐》（ISO12944）中的大气环境腐蚀性分类和典型环境案列，本工程所在地区为低盐度的沿海区域，所处环境为高湿度环境，亦可确定本工程室内、室外的腐蚀等级均为C3中等腐蚀。
1.2钢结构处理方法分析
国内外钢材表面预处理方法主要有：手工工具处理、手工机械处理、喷射或抛射处理、酸洗处理和火焰处理等。我国规范《涂覆涂料前钢材表面处理，表面清洁度的目视评定》GB/T8923.1－2011中规定了三种方法：喷射清理Sa、手工和动力工具清理St、火焰清理FI。各种处理方法的特点见图表2。
图表2 各种处理方法的特点
根据图表2可知，手工、机械处理质量较差，酸洗的废液处理比较麻烦，而火焰处理有一定的局限性。喷射法处理是目前钢结构表面处理的主流方法之一，其能很好的控制除锈质量。
1.3钢结构处理等级确定
由以上对处理方法的分析，本工程钢结构构件表面最终选取了喷射清理。该清理方法具体分为四个等级分别为sa1、sa2、sa2（1/2）、sa3，由国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定》GB/T 8923.1—2011可知， sa2（1/2）是非常彻底的喷射清理，处理后表面的重要特性为氧化皮、锈、油漆涂层和外来物被彻底去除，只有极少量以斑点或条纹形式存在，该等级能满足中等腐蚀等级的承重构件的处理要求。另外，相关文献表明 级在相对湿度小于55%的条件下才能实现，而本文讨论的工程年平均相对湿度为65%，因此中等腐蚀等级的承重构件处理等级需要sa2（1/2）级。
2钢结构涂装设计
2.1防腐蚀涂层的耐久性设计
我国《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046－2008中没有提出防腐蚀涂层的耐久性设计标准。在ISO12944标准中，涂料系统的耐久性划分了3个时间间隔：短期2～5年、中期5～15年和长期15年以上，且该耐久性是指施工结束后到第一次维护要求的时间，不是法定期限，不构成任何担保。因此，在涂料系统进行第一次大修前，涂层不可能永远是完好的，应该定期进行计划性的维修保养工作。
根据以上防腐涂层的设计原则和本工程在使用功能和维修上的重要特点，确定本工程的防腐蚀涂层耐久性设计使用年限为15年。
2.2涂层配套方案的设计
涂料配套体系是以多道涂层组成一个完整的防护体系来发挥防腐蚀功能的，它包括底层、中间层和面层。涂料配套体系的设计应根据腐蚀等级、涂料的防腐蚀性能和使用年限要求来确定。
（1）涂料的选择
底漆在涂料涂装配套中赋予涂层良好的耐腐蚀性能。目前我国应用的防腐蚀底漆主要有富锌底漆、环氧铁红底漆、醇酸底漆，喷涂锌/铝粉防锈漆等。由于富锌底漆作为长效型钢结构重防腐涂料具有涂能强、耐热性优良、附着力好、耐候性好、不影响焊接施工等优点，已成为钢结构重防腐涂料领域中的主要配套底漆品种。且环氧富锌底漆一道成膜在75um以上，可用作车间预涂底漆，更适合于海边盐雾环境下的钢结构防腐蚀，从防腐效果、底漆的硬度、机械强度、环保等综合考虑，本工程采用环氧富锌底漆。
在重防腐蚀涂料系统中，中间漆的作用是增加涂层的厚度以提高整个涂层系统的屏蔽性能。中间漆对于底漆和面漆要有很好的附着力。与富锌底漆配套的中间漆通常采用环氧云铁中间漆。
面漆的主要作用是遮蔽太阳紫外线以及防止污染大气对涂层的破坏作用，抵挡风雪雨水，并且要有很好的美观装饰性。高耐候性的防腐蚀面漆主要有丙烯酸聚氨酯面漆、双组分丙烯酸面漆、和最新的改性聚硅氧烷涂料等。根据我国规范《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046－2008第7章关于防腐蚀面涂料的选择原则，结合本工程的腐蚀环境选定面漆为丙烯酸聚氨酯面漆。
（2）涂装厚度
研究表明涂层的使用寿命与涂层厚度的平方成正比，增加涂层的厚度，能增强涂层的隔离能力，提高涂层寿命。
我国标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046－2008第5章，第5.2节中对于钢结构表面防护层做出如下规定：当防护层使用年限为10～15年时，中等腐蚀室内防腐层最小厚度宜为240um，室外增加20～40um。
因此，参照《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046－2008附录C防腐蚀涂料配套，和已选出的涂料，给出本工程室内选用的涂层配套，室外涂层宜增加总厚度20um。
图表3 本工程室内选用涂层配套
注：表1中涂层厚度是指干膜的厚度，其单位为um；
（3）涂装施工质量检验
钢结构防腐施工应严格按照《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）和《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2001）中涂装的相关要求严格执行，以确保钢结构涂装质量满足要求。
3结语
本工程的年平均相对湿度为65%，处在低盐度沿海区域，室内、室外的环境侵蚀作用均为中等腐蚀。考虑该钢结构的重要性，结合我国规范，本文建议采用喷射方法进行表面处理，此工程的处理等级不能选取Sa3级，建议处理等级为sa2（1/2）。钢材表面处理质量达sa2（1/2）时，表面清洁度为95%。
最终，确定本工程的防护层使用年限为15年，涂料配套体系采用水性无机富锌底漆（75um）—环氧云铁中间漆（75um）—丙烯酸聚氨酯面漆体系（90um），室内涂层总厚度为240um，室外为260um。
参考文献：
[1]GB/T8923.12011涂覆涂料前钢材表面处理，表面清洁度的目视评定[S]
[2]GB50046－2008工业建筑防腐蚀设计规范[S]
论文作者:陆薇
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月上
论文发表时间:2016/9/2
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