钢材表面与环境中的腐蚀介质接触时会发生化学或电化学反应而锈蚀,使钢材的性能发生退化,甚至破坏。实际工程中有很多钢构件的破坏就是由腐蚀引起的。《钢结构设计标准》(GB50017—2017)规定不能因钢材的锈蚀而人为加大板件厚度。因此,在设计钢结构工程时,除在结构选型、截面组成以及钢材材质上予以注意外,尚应根据结构构件的重要性和所处环境采用相应的防腐措施。

钢结构的防腐方法一般有两种:一是改变钢材的组织结构,在钢材冶炼过程中加入铜、镍、铬、锡等元素,提高钢材的抗腐蚀能力;二是在钢材表面覆盖各种保护层,把钢材与腐蚀介质隔离。第一种方法造价较高,使用范围较小,例如不锈钢;第二种方法造价较低,效果较好,应用范围广。

覆盖的保护层分为金属保护层和非金属保护层两种,可通过化学方法、电化学方法和物理方法实现。要求保护层致密无孔,不透过介质,同时与基体钢材结合强度高,附着黏结力强,硬度高,耐磨性好,且能均匀分布。对于金属保护层,可采用电镀、热浸、扩散、喷镀和复合金属等方法实现,如常用的镀锌檩条、彩色压型钢板等。对于非金属覆盖层,又可分为有机和无机两种,工程中常用有机涂料进行涂装。其施工过程分为表面除锈和涂料施工两道工序。涂料、除锈等级以及防腐蚀构造要求应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046—2008)和《涂覆涂料前钢材表面处理　表面清洁度的目视评定　第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》(GB/T8923.1—2011)的规定。

1)除锈方法

钢材的除锈好坏,是关系到涂料能否获得良好防护效果的关键因素之一,但这点往往被施工单位忽略。如果除锈不彻底,将严重影响涂料的附着力,并使漆膜下的金属继续生锈扩展,使涂层破坏、失效。因此,必须彻底清除金属表面的铁锈、油污和灰尘等,使金属表面露出灰白色,以增强漆膜与构件的黏结力。

目前除锈的方法主要有4种,如下所述。

(1)手工除锈

手工除锈工效低,除锈不彻底,影响油漆的附着力,使结构容易透锈。这种除锈方法仅在条件有限时采用,要求认真细致,直到露出金属表面为止。人工除锈应满足表2.3的质量标准。

表2.3　人工除锈质量分级

(2)喷砂、喷丸除锈

将钢材或构件通过喷砂机将其表面的铁锈清除干净,露出金属本色。这种除锈方法比较彻底、效率较高,目前已经普遍采用。喷砂除锈应满足表2.4的质量标准。

表2.4　喷砂除锈质量分级

(3)酸洗除锈

将构件放入酸洗槽内,除去油污和铁锈,使其表面全部呈铁灰色。酸洗后必须清洗干净,保证钢材表面无残余酸液存在。为防止构件酸洗后再度生锈,可采用压缩空气吹干后立即涂一层硼钡底漆。

(4)酸洗磷化处理

构件酸洗后,再用2%左右的磷酸做磷化处理。处理后的钢材表面有一层磷化膜,可防止钢材表面过早返锈,同时能与防腐涂料结合紧密,提高涂料的附着力,从而提高其防腐性能。其工艺过程为:去油→酸洗→清洗→中和→清洗→磷化→热水清洗→涂油漆。

综合来看,除锈效果以酸洗磷化处理效果最好,喷砂除锈、酸洗除锈次之,人工除锈最差。

2)防锈涂料的选取

涂料(俗称油漆)是一种含油或不含油的胶体溶液,涂在构件表面上后,可以结成一层薄膜来保护钢结构。防腐涂料一般由底漆和面漆组成,底漆主要起防锈作用,故称防锈底漆,它的漆膜粗糙,与钢材表面附着力强,并与面漆结合良好。面漆主要是保护下面的底漆,对大气和湿气有抗气候性和不透水性,它的漆膜光泽,既增加建筑物的美观,又有一定的防锈性能,并增强对紫外线的防护。

涂料的选择以货源广、成本低为前提,选取时应注意以下问题:

①根据结构所处的环境,选择合适的涂料。即根据室内外的温度和湿度、侵蚀介质的种类和浓度,选用涂料的品种。对于酸性介质,可采用耐酸性好的酚醛树脂漆;对于碱性介质,则应选用耐碱性好的环氧树脂漆。

②注意涂料的正确配套,使低漆和面漆之间具有良好的黏结力。

③根据结构构件的重要性(是主要承重构件或次要构件)分别选用不同品种的涂料,或用相同品种的涂料调整涂覆层数。

④考虑施工条件的可能性,采用刷涂或喷涂方法。(www.daowen.com)

⑤选择涂料时,除考虑结构使用性能、经济性和耐久性外,尚应考虑施工过程中的稳定性、毒性以及需要的温度条件等。此外,对涂料的色泽也应予以注意。

建筑钢结构常用的底漆和面漆分别见表2.5和表2.6。

表2.5　常用的防锈漆

续表

表2.6　常用面漆

续表

3)涂料施工方法及涂层厚度

涂料施工气温应为15～35℃,且宜在天气晴朗、通风良好、干净的室内进行。钢结构的底漆一般在工厂里进行,待安装结束后再进行面漆施工。

涂料施工一般可以分为涂刷法和喷涂法两种。

(1)涂刷法

涂刷法是用漆刷将涂料均匀地涂刷在结构表面,涂刷时应达到漆膜均匀,色泽一致,无皱皮、流坠,分色线清楚整齐的要求。这是最常用的施工方法之一。

(2)喷涂法

喷涂法是将涂料灌入高压空气喷枪内,利用喷枪将涂料喷涂在构件的表面上,这种方法效率高、速度快、施工方便。

涂装的厚度按结构使用要求取用,无特殊要求时可按表2.7选用。

表2.7　涂装厚度

4)构造要求

①钢结构除必须采取防锈措施外,尚应在构造上尽量避免出现难于检查、清刷和油漆之处以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽。闭口截面构件应沿全长和端部焊接封闭。

②设计使用年限大于或等于25年的建筑物,对使用期间不能重新油漆的结构部位应采取特殊的防锈措施。

③柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹(保护层厚度不应小于50mm),并应使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。当柱脚底面在地面以上时,则柱脚底面应高出地面不小于100mm。