装配式钢结构工程防腐涂装施工技术质量控制研究

郭 震，张志喜

（甘肃省科工建设集团有限公司，甘肃 兰州 730300）

0 引言

目前，装配式钢结构建筑迎来了黄金发展期，许多大型体育场馆、会展中心、商业民用建筑等都积极采用钢结构体系作为主要的建筑结构形式。钢结构作为一种轻质、高强、易于实现建筑工业化生产、装配、施工的建筑形式越来越受到业内人士的青睐，但钢结构建筑同时面临着防腐的难题，受机械、材料、人为等因素影响，一般的防腐施工质量很难得到保证，若防腐涂层经常性失效，将会对工程项目造成巨大的经济损失［1，2］。

1 防腐涂装前表面处理质量控制

目前，国内外钢结构工程的防腐技术主要有涂料防腐、热镀锌和热喷涂防腐，其中以涂料防腐为主。钢结构涂装施工对表面处理质量的要求较高，因为会直接影响建筑工程涂装层的使用寿命和后期的运营维护。为了充分发挥涂料对钢结构的保护和装饰作用，涂装前表面处理是确保涂装质量的关键一步，表面处理包括结构处理、表面清理和表面粗糙度处理。

由于钢材表面的原始锈蚀状态的不同，造成除锈工作的难易程度和除锈完成后的外观质量也有很大差别，基于 GB/T 8923.1－2011《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》［3］的规定，以钢材表面氧化皮的状态和锈蚀情况，将钢材原始锈蚀分为 4 个等级，如表1 所示。

表1 钢材的锈蚀程度

结构处理是指通过一定技术措施对钢结构表面的缺陷、尖角、焊缝进行一定的打磨和清理，增加涂层对结构表面的附着力和完整性，如图1 所示。

图1 焊缝表面打磨

由于金属表面的氧化皮、铁锈、可溶性盐、油脂等会对防腐层的寿命有一定的影响和损害，因此构件在经过结构处理后，要通过表面清理工作将这些有害物质彻底去除，以提高防腐涂装层保护效果。

钢结构表面的粗糙度处理也是表面处理的重要一环，粗糙度的过大或过小都会影响涂层的附着力，过大会在钢材表面波峰处引起涂层厚度不足，导致过早地发生点蚀，并且在波谷处截留气泡，为日后涂层的鼓泡脱落留下隐患；过小则会产生涂层和钢结构表面的机械咬合作用发生不充分，涂膜使用寿命达不到设计要求年限。目前，表面粗糙度控制的常用措施有抛丸、喷砂和打磨（手工与动力）三种，原材料预处理、分段处理和构件整体处理是常用的表面处理工序，但不管哪种方法或工序，都需要按照设计规定的除锈质量等级，达到对清洁度和表面粗糙度的控制要求［4，5］。

2 防腐涂装施工质量控制

由于防腐涂料的化工特性，在施工、干燥、固化的过程中非常容易受到大气环境的影响，包括施工环境的温度、相对湿度、钢板表面温度和露点温度等，因此必须进行严格的控制。

1）环境温度。温度对涂装施工的影响最大，尤其是对环氧系涂料而言，环境温度低于 10 ℃ 时，固化非常慢；环境温度低于 5 ℃ 时，固化几乎停止。因此在涂装施工前，一定要提前了解涂料对于环境温度的要求，并对施工期间的环境温度进行监控和预知。如果工程必须要在低温涂装时，要及时与涂料供应商沟通协调，选用低温固化型涂料，或采取保温措施进行涂装施工。如果相对湿度超过 85 % 或者钢板温度低于露点温度 3 ℃，不要进行最终喷砂或油漆施工。

2）底材温度和涂料温度。底材温度也称为钢板温度，钢板温度的高低对涂料涂刷、干燥和固化影响也很大，因为钢板温度的高低直接取决于环境温度，室外钢板长期处于阳光的照射下，温度会远远高于环境温度，涂装作业时会在涂层中产生气泡、针孔和橘皮的现象；冬季即使阳光晴好，但钢板的温度依旧较低，涂装作业时会在钢板表面产生肉眼不可见的冰霜，对涂层产生不利影响，特别是环境温度低于 0 ℃ 时，更加要严格控制涂装施工。

涂料的温度同样也会影响涂装质量的好坏，由于涂料在高温状态下的黏度小，而在冬季寒冷时黏度较大，因而冬季涂装施工相对困难，需要额外增加稀释剂进行稀释，但这种做法会减少油漆固体成分含量，涂装质量很难得到保证。

3）露点温度。露点温度形象的解释就是空气中的水蒸气变为露珠时的温度，所示露点温度会导致已经经过表面处理的钢材返锈，从而影响涂层之间的结合力或引起涂层的早期破坏。因此，对于钢结构涂装，露点温度的控制是十分必要的，通常表面处理和涂装作业的表面温度要高于露点 3 ℃ 时才能施工。

4）现场焊接部位的保护。一般钢结构构件在工厂制作完成，再运送至现场焊接这一段时间中，要涂上对焊接影响较小的底漆防止坡口生锈，刷涂或枪喷均可，控制涂膜厚度在 10～15 μm 为宜，15 min 左右用手指触碰确认干燥即可。这种涂料对钢结构表面的保护寿命有限，若钢材长期在工厂保存发生返锈后，只需将已劣化的涂膜及锈蚀充分去除后再重新涂装［6］，如图2 所示。

图2 预制钢构件在坡口提前喷涂底漆

5）补漆作业。钢结构在装卸、运输和施工安装时由于操作不当，钢材表面油漆极易损坏脱落，导致钢材表面生锈，应采用打磨、除锈等工艺措施处理后重新补漆；油漆涂装后若发现气泡、表面凹陷、漆膜剥离、龟裂、起皱等现象时，应及时将有问题的漆膜刮除，再按规定的时间间隔进行补漆；在钢结构出厂时，在高强螺栓处、工地焊接区和有可能发生碰撞的位置均应喷涂底漆一道，底漆的质量应满足设计要求。

6）在工厂不进行涂装的部分。①由于焊缝超声波探伤的需要，焊接部位及焊道两侧各 100 mm 范围内不进行涂装施工。②焊接部位不得进行油漆作业，否则会造成焊接缺陷，并且由于焊接产生的高热量也会造成漆膜烧损。③高强螺栓的摩擦面也不得进行涂装作业，否则会降低摩擦面的摩擦系数，为了钢构件的质量和安全，即使高强螺栓的反面也不得在工厂进行涂装作业。④埋于水泥中的部分及其接触面（钢柱底板下表面）可不进行涂装，由于此部分与大气隔绝，并处于碱性中，生锈的概率较低。⑤钢构件的封闭部分无需进行涂装。例如钢管或者箱型断面构件，若构件两端采用钢板密封，内腔部分由于空气不流通，腐蚀发生的概率及程度均较小。⑥根据防火规范，钢结构构件表面若是需要喷涂防火涂料，应按照防火涂料的要求进行施工。

7）禁止涂装作业的气候条件。①现场环境气温低于 5 ℃，或湿度高于 85 %。由于环境温度的高低直接会影响到油漆干燥的时间长短，当温度低于 5 ℃ 时，油漆的干燥时间会显著增加，湿润涂层长时间暴露在大气中易受到尘埃、腐蚀性物质的吸附，并且会受到气候突变等不利因素的影响；现场作业湿度若高于 85 % 时，易发生结露现象，造成涂层针孔、白化等缺陷。②当发生降雨、降雪、降霜或强风天气时，水滴和灰尘会对涂层产生不利影响，尤其是漆膜还未完全干透，会使涂层向周围流动，造成起鼓、白化等缺陷。③气温超过 35 ℃。高温时，会使喷涂的油漆干燥加快，在夏季炎日下，若涂层温度达到 50 ℃ 以上时，涂层会产生鼓泡脱落的现象。

3 防腐涂装施工后质量检查

涂装完成后，应对以下项目进行重点检查。

3.1 干膜厚度测量

破坏性检查和非破坏性检查是常用的干膜厚度测量方法，在钢结构领域非破坏性检查运用的较多，常用的仪器有磁性测厚仪，电子从测厚仪和涡流测厚仪。

1）仪器的校验。测厚仪在使用前均应考虑工程所参照的规范进行校准，不同的规范对测厚仪在校准时的要求不同，一般校准的方法有两种，一种是在抛丸处理后的粗糙表面进行，一种是在清洁后的光滑金属表面进行。在涂膜厚度测量时，还应考虑曲面、边缘距离、探头压力、温度等的影响。

2）测量原则。通常同一个构件的不同部位涂膜厚度的测量结果也会因各种因素的影响存在较大差异，因此国内外标准规范在干膜厚度测量时，通常采用一定的测量原则进行验收，可以概括为“8-2 原则”，有时也采用“9-1 原则”。举例来说，8-2 原则就是指 80 % 的测量值不低于干膜规定的厚度，其余 20 % 的测量值不得低于规定膜厚的 80 %，9-1 原则也类似，要求也越高。

3.2 附着力的测试

在对附着力进行检测时，主要包括两个部分，一个是涂层和钢结构表面的附着力，另一个是涂层之间的附着力。在实际工程应用中，划格法因操作方便而较为常用，该方法可以简单判别附着力的级别，但是无法精确评定出涂层和基体或涂层之间的粘结强度，而拉开法可以对涂层附着力进行高精度的检测。

3.3 外观检查

外观检查是涂装施工质量控制的关键一步，主要依靠目视观察法，同时配备放大镜协助检查。检查内容主要包括气孔、裂纹、色差、橘皮、干喷、气泡等，这些缺陷产生的原因和预防措施如表2 所示。

表2 涂装外观缺陷和预防措施

4 结语

防腐涂装施工作为装配式钢结构工程领域不可缺少的一部分，近年来越来越受到人们的重视，其质量控制的好坏直接影响到工程的运行维护、使用寿命和经济效益，应进一步加强对涂装施工前、中、后期的质量控制和要求，提高涂装施工质量，规范防腐涂装操作工艺流程，确保装配式钢结构工程在我国新时期下的健康、快速发展。