鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用范圍廣泛,其優(yōu)點(diǎn)包括施工周期短、工程總造價(jià)相對(duì)較低以及承載能力和抗震性能強(qiáng)等。然而,鋼結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題,為解決這一問(wèn)題,市場(chǎng)上廣泛采用防腐涂料涂裝模式。據(jù)了解,防護(hù)鋼結(jié)構(gòu)所需的涂料成本通常占總體鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目成本的10%以上,而防腐涂料的損耗在施工過(guò)程中是不可忽視的問(wèn)題涂料在線coatingol.com。
在涂裝過(guò)程之中,防腐涂料的消耗受到多種因素的影響,因此其消耗量并非固定不變的,每項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目都有其獨(dú)特的消耗特征。另一方面,在鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中,涂料消耗是不可避免的,但是過(guò)度的消耗不僅需要我們耗費(fèi)更多的涂料,還會(huì)直接導(dǎo)致工程成本的增加,同時(shí)增加VOC的排放,加大環(huán)保壓力。因此,將防腐涂料的消耗控制在合理的范圍內(nèi),既可以避免涂料的浪費(fèi),降低項(xiàng)目的總體成本,同時(shí)也可以在施工之前對(duì)防腐涂料的消耗有一個(gè)更準(zhǔn)確的理解和了解消耗的具體原因。
鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中涂料損耗原因
鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料的損耗系數(shù)是指實(shí)際使用量與理論使用量的比值減去1,通常以百分?jǐn)?shù)表示。其公式為:涂料損耗系數(shù)=(實(shí)際使用量-理論使用量)/理論使用量。影響鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料損耗的因素有多種,包括:涂層設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚、表面粗糙度、鋼結(jié)構(gòu)類型、涂裝施工方式及施工工具、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素、施工作業(yè)人員技術(shù)水平,以及其他涂料損耗等因素。
設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚
在各類國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定了設(shè)計(jì)膜厚的要求,例如在ISO 12944:2017《色漆和清漆 防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)》中規(guī)定了在不同環(huán)境下設(shè)計(jì)的額定干膜厚度值。為確保涂裝質(zhì)量,膜厚的測(cè)量應(yīng)滿足以下要求:
1. 所有待檢測(cè)區(qū)域的膜厚算術(shù)平均值應(yīng)不低于干膜額定厚度值;
2. 所有待檢測(cè)區(qū)域的膜厚值應(yīng)不低于干膜額定厚度值的80%;
3. 檢測(cè)點(diǎn)中低于干膜額定厚度但等于或大于80%干膜額定厚度的檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)不超過(guò)總檢測(cè)點(diǎn)的20%;
4. 所有待檢測(cè)區(qū)域的膜厚值應(yīng)等于或低于規(guī)定的干膜最大厚度值,若無(wú)規(guī)定,則參照ISO 12944-5。
這就是鋼結(jié)構(gòu)涂裝行業(yè)中的“雙80原則”,在某些項(xiàng)目中也有更高要求的“雙90原則”。由于設(shè)定的理論使用量是依據(jù)額定干膜厚度計(jì)算,但實(shí)際的涂裝作業(yè)中,為滿足“雙80原則”或“雙90原則”,必然會(huì)將整體的膜厚噴涂過(guò)厚,從而導(dǎo)致實(shí)際使用量的增加。通常情況下,設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚的損耗系數(shù)為20%~40%。
表面粗糙度
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中,通常采用噴砂或拋丸的方式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行前處理。這樣做的目的是為了達(dá)到Sa 2.5級(jí)或更高等級(jí)的底材處理,以確保漆膜的附著力和防腐蝕性能。由于使用的磨料種類不同,底材表面的粗糙度也會(huì)有所差異。
此外,防腐蝕涂料的理論用量是以在完全平坦的底材上施工為基礎(chǔ)的,但實(shí)際上,底材表面越平坦,損耗越少。然而,涂料的附著力與底材表面粗糙度密切相關(guān)。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)底材表面形成深淺不一的凹凸效果時(shí),凹凸結(jié)構(gòu)會(huì)增加底材表面積,從而提高基材與漆膜之間的機(jī)械嚙合效果,使漆膜在底材表面具有良好的附著力。
需要注意的是,鋼結(jié)構(gòu)表面的凹陷處的涂層膜厚通常要大于凸起處涂層膜厚。這是因?yàn)槠崮ね蛊鹛幍耐繉幽ず駥?duì)整體漆膜的防護(hù)性能影響較大,所以在檢測(cè)漆膜厚度時(shí),只認(rèn)可凸起處的涂層膜厚。這樣一來(lái),凹陷處的漆膜就被視為“填坑”,造成了無(wú)法避免的涂料損耗。因此,在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中,必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減少這種損耗,以提高涂裝效率和降低成本。
鋼結(jié)構(gòu)類型及施工方式
鋼結(jié)構(gòu)的幾何造型會(huì)對(duì)涂料的損耗率產(chǎn)生影響,這是一個(gè)眾所周知的事實(shí)。尤其是當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)表面的外觀較為平坦時(shí),其涂料損耗率通常較低。然而,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)中含有筋板和斜撐結(jié)構(gòu)時(shí),在進(jìn)行涂裝作業(yè)時(shí)涂料的損耗率就會(huì)顯著增加。如果斜撐結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的,那么涂料的損耗會(huì)更大。總之,鋼結(jié)構(gòu)幾何外觀造型的復(fù)雜程度直接影響了防腐蝕涂料的損耗,這可能會(huì)導(dǎo)致超過(guò)2倍以上的損耗率。
此外,同一種鋼結(jié)構(gòu)采用不同的施工方式,不同的涂裝施工方式也會(huì)具有不同的涂料損耗率。其中,刷涂和滾涂的涂料損耗率最低,但是效率也相對(duì)較低。而無(wú)氣噴涂則具有較高的涂裝效率,并且能夠形成質(zhì)量更好的涂膜,因此目前市場(chǎng)上廣泛使用的涂裝方式就是無(wú)氣噴涂。
施工工藝控制及施工人員的技術(shù)水平
在涂裝施工過(guò)程中,如果不能連續(xù)進(jìn)行作業(yè),就會(huì)導(dǎo)致多次打磨和清潔,這不僅浪費(fèi)了人力,還消耗了更多的涂料。此外,待涂鋼結(jié)構(gòu)的角度和方位也會(huì)影響施工人員的噴涂作業(yè)角度和姿勢(shì),從而間接地影響涂料的損耗。在這個(gè)過(guò)程中,施工人員的操作技術(shù)水平也非常重要。例如,如果噴涂作業(yè)時(shí)被涂物表面與噴槍成45°角,涂料的損耗會(huì)高達(dá)65%。因此,要提高涂裝效率和降低損耗,必須注意這些因素。
施工環(huán)境因素
涂料施工環(huán)境的質(zhì)量受到溫度、濕度和風(fēng)速等三個(gè)因素的影響。根據(jù)ISO 8502-4標(biāo)準(zhǔn),底材溫度應(yīng)比環(huán)境露點(diǎn)溫度高3℃以上,空氣相對(duì)濕度應(yīng)小于85%。此外,施工和固化過(guò)程中溫度差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致涂膜龜裂,而濕度過(guò)大則會(huì)影響涂料成膜,從而降低防護(hù)效果。GB 14444-2006《涂裝作業(yè)安全規(guī)程-噴漆室安全技術(shù)規(guī)定》建議風(fēng)速為0.25~0.75 m/s,但實(shí)際露天施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速是不可控的。在戶內(nèi)噴漆房中施工作業(yè)的損耗率約為10%,而在無(wú)風(fēng)的戶外場(chǎng)地則為20%,有風(fēng)時(shí)損耗率會(huì)升至20%以上,高空有風(fēng)時(shí)施工作業(yè)的損耗率甚至可能超過(guò)100%。
其他涂料損耗因素
除了上述耗損因素外,涂料在現(xiàn)場(chǎng)施工中的浪費(fèi)也是不可避免的。例如,涂料在使用過(guò)程中會(huì)灑濺,輥涂和刷涂時(shí),漆輥和漆刷上會(huì)殘留一些涂料。此外,漆罐在用完后仍會(huì)殘留一些涂料無(wú)法完全使用。在更換涂料品種的過(guò)程中,稀釋劑和少量涂料的損耗也無(wú)法避免。特別是使用長(zhǎng)管道供漆時(shí),更換涂料或清洗管道時(shí),損耗的涂料會(huì)更多。對(duì)于含有A、B兩組分的涂料,由于適用期的原因,可能存在調(diào)配后未使用而超過(guò)適用期導(dǎo)致的浪費(fèi)。這類損耗通常為5%~10%。
在涂裝完畢后的鋼結(jié)構(gòu)件上,還會(huì)發(fā)生因運(yùn)輸或吊裝過(guò)程中的磕碰、擠壓或焊接等工藝操作導(dǎo)致的涂膜破壞,需要進(jìn)行進(jìn)一步的復(fù)涂和修補(bǔ)等操作。這類損耗通常為20%~40%。
鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中涂料損耗應(yīng)對(duì)措施
設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚
目前,人工噴涂是鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝的主要方式,因此無(wú)法完全避免設(shè)計(jì)額定膜厚與實(shí)際涂裝膜厚對(duì)涂料損耗的影響。然而,我們可以通過(guò)提高工人的涂裝技術(shù)水平,嚴(yán)格遵循技術(shù)工藝進(jìn)行施工,以及采用垂直于被涂物表面的施工方法,間隔0.3至0.5米的距離,進(jìn)行50%壓邊的十字交叉施工等操作,盡量使涂層厚度均一化,以減少因涂層厚度差異所導(dǎo)致的涂料損耗。
表面粗糙度
在鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝的過(guò)程中,粗糙的表面能夠增加涂層與被涂物之間的接觸面積,從而增強(qiáng)防護(hù)效果和附著力。但是,這需要粗糙度大小適中才能實(shí)現(xiàn)。如果粗糙度與涂裝方案不匹配,則會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體防護(hù)產(chǎn)生不良影響。根據(jù)ASTM D 3276-2007標(biāo)準(zhǔn),粗糙度數(shù)值應(yīng)為涂層體系的1/4~1/3,以保障涂層的整體防腐質(zhì)量和附著力。通常,鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的防腐體系會(huì)選擇粗糙度為40~75 μm的表面。
鋼結(jié)構(gòu)類型及施工工藝
為了確保鋼結(jié)構(gòu)的涂裝質(zhì)量,應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型選擇不同的施工工具和工藝。對(duì)于體積較小的鋼結(jié)構(gòu)和局部修補(bǔ),可采用輥涂或刷涂的方式進(jìn)行施工。而對(duì)于焊縫、邊角等難以涂裝的部位,則需先進(jìn)行預(yù)涂處理,以降低涂料的浪費(fèi)。此外,合理的施工流程也有助于控制油漆損耗,如安排工種間的穿插作業(yè),減少因焊接、吊裝等原因造成的返工。因此,針對(duì)不同類型的鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)設(shè)計(jì)并選擇適合的施工流程,以有效地控制涂料損耗。
施工環(huán)境因素
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中,有很多環(huán)境因素會(huì)影響涂料損耗,如風(fēng)力、濕度、環(huán)境溫度、鋼結(jié)構(gòu)表面清潔度和照明等。其中,風(fēng)力對(duì)涂料的涂裝效率影響最大,而且在大風(fēng)環(huán)境中施工可能會(huì)導(dǎo)致涂料干噴,降低涂層整體的防護(hù)效果。因此,應(yīng)盡量在室內(nèi)進(jìn)行涂裝作業(yè),若戶外有較大的風(fēng)時(shí)應(yīng)終止噴涂作業(yè),若必須要在室外進(jìn)行噴涂作業(yè),則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)后再作業(yè),從而減少漆霧飛揚(yáng)造成的涂料損耗。其余施工環(huán)境因素應(yīng)當(dāng)符合技術(shù)規(guī)程要求。
其他涂料損耗因素
在涂裝作業(yè)中,選擇適合鋼結(jié)構(gòu)尺寸的輥筒和刷子類型和尺寸是很重要的,同時(shí)也要考慮涂料的種類、表面狀態(tài)和尺寸大小,以確保選用合適的噴嘴材質(zhì)和口徑。如果涂料黏度較大,應(yīng)選擇較大口徑的噴嘴以避免堵槍,而如果鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸較小,應(yīng)選擇噴幅較小的噴嘴以防止涂料在施工過(guò)程中兩側(cè)的損耗。此外,噴嘴在使用一段時(shí)間后會(huì)有不同程度的磨損,如果磨損過(guò)大導(dǎo)致噴幅變形,應(yīng)及時(shí)更換以避免涂裝損耗。
在噴涂作業(yè)中,最好使用專用的噴涂設(shè)備來(lái)噴涂對(duì)應(yīng)品種的涂料,以減少因反復(fù)更換涂料品種而進(jìn)行的清洗噴涂設(shè)備導(dǎo)致的涂料損耗。對(duì)于雙組分涂料,應(yīng)有計(jì)劃性地使用,需要用多少就調(diào)配多少,以防止A、B兩組分涂料配制時(shí)間超過(guò)適用期而導(dǎo)致的涂料損耗。在施工作業(yè)時(shí),要盡可能地將容器中殘留的涂料全部涂裝完,以避免容器中剩余有較多的涂料導(dǎo)致過(guò)多的損耗。此外,施工方應(yīng)安排專人對(duì)施工作業(yè)的防腐涂料損耗進(jìn)行控制和管理。最后,涂料的施工作業(yè)設(shè)備需要定期做好維護(hù)保養(yǎng)工作,以保持良好的使用狀態(tài),避免在涂裝作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)反復(fù)維修設(shè)備而產(chǎn)生額外損耗。
在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝中,涂料損耗的因素繁多,其中一些屬于不可避免的“系統(tǒng)損耗”,但更多的損耗可以通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素進(jìn)行有效控制來(lái)降低或避免。倘若能有效地減少整體涂料損耗,就能提高涂料利用率,進(jìn)而降低整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的成本,減少VOC排放和“三廢”處理,從而既提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,又為環(huán)境保護(hù)做出了積極貢獻(xiàn)。