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新型塑料保護(hù)膜對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐的效果分析論文
0 引言
工程中常用的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕措施主要有采用耐候鋼、熱浸鍍鋅技術(shù)、有機(jī)涂層鋼板技術(shù)、防腐涂料技術(shù)、熱噴涂防腐技術(shù)、陰極保護(hù)技術(shù)等[1,2].其中涂刷防腐涂料是目前通用的、最經(jīng)濟(jì)的、在工程上使用最多的防腐蝕方法[3].但鋼結(jié)構(gòu)在涂刷普通防腐涂料半年或者一年后，涂層起泡、透銹、脫落，鋼材受到腐蝕，返修十分困難。普通涂料的防腐效果不好，最主要的原因是涂料本身不夠致密，空氣與水分可以透過(guò)涂料侵入到鋼材表面，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成腐蝕[4,5].近年來(lái)出現(xiàn)了一種新型防腐材料---可剝液體型塑料保護(hù)膜。該材料為液體形式的涂料，將其噴涂于基材表面，待溶劑自然揮發(fā)后凝固成一層牢固的貼體透明的塑料保護(hù)膜。本文以某大學(xué)游泳館（ 圖1） 內(nèi)部高濕高熱并且含氯離子的環(huán)境、室內(nèi)潮濕環(huán)境、室內(nèi)干燥環(huán)境以及室外露天環(huán)境四種不同腐蝕環(huán)境為試驗(yàn)研究背景，旨在研究致密的新型可剝液體型塑料保護(hù)膜對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕效果及其最佳使用方法，并與工程中常見(jiàn)的涂料防腐蝕效果進(jìn)行對(duì)比，從而對(duì)其在工程中的應(yīng)用提出合理化建議。
1 試驗(yàn)研究
自然環(huán)境下的暴露試驗(yàn)是研究大氣腐蝕最常用的試驗(yàn)方法，是一種接近使用環(huán)境的較可靠的腐蝕試驗(yàn)方法，得出的結(jié)果也接近真實(shí)使用情況[6].故本文采用四種環(huán)境下的暴露試驗(yàn)對(duì)可剝液體型塑料保護(hù)膜的防腐蝕性能進(jìn)行研究。
1. 1試驗(yàn)試件
試件采用長(zhǎng)20cm的48 × 3. 5圓鋼管，鋼材種類(lèi)為常用的Q235B,表面用砂紙打磨光滑，無(wú)銹跡。
試驗(yàn)采用的防腐涂料為Yt1200型可剝液體型塑料保護(hù)膜、工程中常用的普通防銹底漆（ 醇酸磁漆） 和普通面漆（ 酚醛防銹漆）[7].涂層均采用刷涂，要求保證各涂層厚度均勻適當(dāng)，避免出現(xiàn)涂料聚集、局部過(guò)薄等現(xiàn)象。并且各涂層涂刷要有足夠時(shí)間間隔，確保上一涂層干透，才可涂刷下一涂層。
1. 2試驗(yàn)方法
試驗(yàn)將涂刷的材料類(lèi)型及其組合方式和腐蝕環(huán)境作為變量，設(shè)置多組對(duì)照組，通過(guò)觀察單組現(xiàn)象、測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行組間對(duì)比，從而得出結(jié)論。試件放置環(huán)境分為四種： 游泳館內(nèi)部高濕高熱環(huán)境、室內(nèi)潮濕環(huán)境、室外露天環(huán)境以及室內(nèi)干燥環(huán)境，其中室內(nèi)潮濕環(huán)境的模擬是將試件置于室內(nèi)水槽中，定期加水補(bǔ)充。試件表面防腐涂料的涂刷情況分四種情況：1） 同時(shí)涂刷底漆、面漆和可剝液體型塑料保護(hù)膜；2） 只涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜；3） 涂刷底漆和兩層面漆；4） 不涂刷涂料。共計(jì)16組，編號(hào)為1~ 16組，每組兩個(gè)試件，例如第2組即為游泳館內(nèi)部高濕高熱環(huán)境的只涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的試驗(yàn)組。
為了防止試件從內(nèi)部發(fā)生銹蝕而干擾試驗(yàn)結(jié)果，在防腐涂料涂刷完畢后，將每個(gè)試件兩端用保鮮膜進(jìn)行密封。游泳館內(nèi)部高濕高熱環(huán)境下的四種不同涂刷情況的試件初始情況如圖2所示，其他不同環(huán)境中試件的初始情況均與此相同。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2. 1試驗(yàn)現(xiàn)象
試驗(yàn)開(kāi)始后對(duì)各組試件進(jìn)行多次觀察，限于篇幅，只給出80d時(shí)銹蝕圖片，具體銹蝕情況如下：
（1） 游泳館內(nèi)部高濕高熱環(huán)境中的試件80d 后銹蝕情況如圖3所示，銹蝕情況描述如表1所示。
（2） 室內(nèi)潮濕環(huán)境中的試件80d后銹蝕情況如圖4所示，其銹蝕情況描述如表2所示。
（3） 室外露天環(huán)境中的試件80d銹蝕情況如圖5所示，銹蝕情況描述如表3所示。
（4） 室內(nèi)干燥環(huán)境中的試件因?yàn)樘幱诟稍锃h(huán)境，銹蝕條件較弱，四組均未發(fā)生銹蝕。
由銹蝕現(xiàn)象可以看出，游泳館內(nèi)高濕高熱環(huán)境中的試件是四種環(huán)境中銹蝕最嚴(yán)重的，其中同時(shí)涂刷底漆、面漆和可剝液體型塑料保護(hù)膜的試件為最耐銹蝕的試件。
2. 2質(zhì)量損失
為了更精確地評(píng)估各試件的銹蝕程度，避免肉眼觀察的誤差，以試件質(zhì)量損失率來(lái)表征試件的銹蝕程度，即利用試件銹蝕前后的質(zhì)量差計(jì)算其銹蝕率以表征各個(gè)試件的銹蝕程度[8,9].除銹后稱(chēng)重（ 精確至0. 01g） ,通過(guò)計(jì)算銹蝕前后試件的質(zhì)量損失值計(jì)算銹蝕試件的質(zhì)量損失率ηs:
ηs=（m0- m/m0）× 100%（1）
式中：ηs為試件質(zhì)量損失率（ 銹蝕率） ;m0為試件銹蝕前質(zhì)量，g;m為試件銹蝕后（ 經(jīng)除銹） 質(zhì)量，g.
現(xiàn)將各組質(zhì)量損失率列于表4.
2. 3試驗(yàn)結(jié)果分析
針對(duì)各組試驗(yàn)試件銹蝕情況以及試件的質(zhì)量損失率進(jìn)行討論分析如下：
（1） 由游泳館中的試件銹蝕情況可以看出，在普通防銹漆外涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的試件基本沒(méi)有銹蝕，說(shuō)明該種防腐措施比涂刷普通防銹漆更適用于游泳館這種環(huán)境。同時(shí)從該組的質(zhì)量損失率可以看出，針對(duì)游泳館這種環(huán)境，在試件表面直接涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的防腐蝕效果不如普通底漆加面漆的防腐效果。
（2） 由室內(nèi)潮濕中的試件銹蝕情況可以看出，在普通防銹漆外涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的試件基本沒(méi)有銹蝕，說(shuō)明該種處理方法也適用于長(zhǎng)期浸于水中的鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)。同時(shí)從該組的質(zhì)量損失率可以看出，針對(duì)潮濕環(huán)境，在試件表面直接涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的防腐蝕效果強(qiáng)于普通底漆加面漆的防腐效果。
（3） 由露天環(huán)境中的試件銹蝕情況可以看出，可剝液體型塑料保護(hù)膜可用于室外鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)，顯示出其具有較好的耐紫外線、抗老化、耐日光曝曬的特點(diǎn)。
（4） 各種環(huán)境下試件銹蝕情況的對(duì)比可以說(shuō)明，環(huán)境對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕具有重要的影響。本文中的四種腐蝕環(huán)境，由強(qiáng)到弱依次為： 游泳館內(nèi)部高濕高熱環(huán)境、室內(nèi)潮濕環(huán)境、室外露天環(huán)境、室內(nèi)干燥環(huán)境（ 雖然室內(nèi)潮濕環(huán)境中不作處理的試件質(zhì)量損失率小于露天環(huán)境，但需注意，處于室內(nèi)水槽中的試件只有一半浸在水中受到較嚴(yán)重的腐蝕）。另外，由室內(nèi)潮濕和室內(nèi)干燥的試件銹蝕情況對(duì)比可以看出，水分對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕起到了至關(guān)重要的作用，若環(huán)境充分干燥，鋼結(jié)構(gòu)將不會(huì)發(fā)生銹蝕； 由室內(nèi)水槽和游泳館中的試件銹蝕情況對(duì)比可以看出，高溫和氯離子的存在將加速鋼結(jié)構(gòu)腐蝕。
3 結(jié)論
（1） 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)銹蝕而言，在試驗(yàn)中的四種環(huán)境條件下，游泳館室內(nèi)部高濕高熱環(huán)境為最不利環(huán)境，因其不但水汽充足、溫度較高，而且水汽中含有較多氯離子，會(huì)加速鋼結(jié)構(gòu)銹蝕，其次為室內(nèi)潮濕環(huán)境、室外露天環(huán)境、室內(nèi)干燥環(huán)境。
（2） 對(duì)于試驗(yàn)中處于各種環(huán)境下的試件，涂刷普通防銹漆外加可剝液體型塑料保護(hù)膜的試件銹蝕程度最低，說(shuō)明采用該種處理方法的試件防銹蝕性能最好，可剝液體型塑料保護(hù)膜有利于防銹。
（3） 從游泳館中直接涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的試件與在普通防銹漆外再涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的試件銹蝕情況的對(duì)比中可以看出，可剝液體型塑料保護(hù)膜不宜直接涂刷在鋼結(jié)構(gòu)表面，而應(yīng)涂刷在面漆之外，作為額外保護(hù)。
（4） 在普通防銹漆外再涂刷可剝液體型塑料保護(hù)膜的方法相比于一般防銹方法，效果更佳，建議在游泳館中鋼結(jié)構(gòu)、室外露天鋼結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)期浸于水中鋼結(jié)構(gòu)使用該種新型防銹材料進(jìn)行防銹保護(hù)。
參 考 文 獻(xiàn)
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