新型塑料保护膜对钢结构防腐的效果分析论文

新型塑料保护膜对钢结构防腐的效果分析论文0引言工程中常用的钢结构防腐蚀措施主要有采用耐候钢、热浸镀锌技术、有机涂层钢板技术、防腐涂料技术、热喷涂防腐技术、阴极保护技术等[1,2].其中涂刷防腐涂料是目前通用的、最经济的、在工程上使用最多的防腐蚀方法[3].但钢结构在涂刷普通防腐涂料半年或者一年后，涂层起泡、透锈、脱落，钢材受到腐蚀，返修十分困难。普通涂料的防腐效果不好，最主要的原因是涂料本身不够致密，空气与水分可以透过涂料侵入到钢材表面，从而对钢结构造成腐蚀[4,5].近年来出现了一种新型防腐材料---可剥液体型塑料保护膜。该材料为液体形式的涂料，将其喷涂于基材表面，待溶剂自然挥发后凝固成一层牢固的贴体透明的塑料保护膜。本文以某大学游泳馆（图1）内部高湿高热并且含氯离子的环境、室内潮湿环境、室内干燥环境以及室外露天环境四种不同腐蚀环境为试验研究背景，旨在研究致密的新型可剥液体型塑料保护膜对钢结构的防腐蚀效果及其最佳使用方法，并与工程中常见的涂料防腐蚀效果进行对比，从而对其在工程中的应用提出合理化建议。1试验研究自然环境下的暴露试验是研究大气腐蚀最常用的试验方法，是一种接近使用环境的较可靠的腐蚀试验方法，得出的结果也接近真实使用情况[6].故本文采用四种环境下的暴露试验对可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀性能进行研究。1.1试验试件试件采用长20cm的48×3.5圆钢管，钢材种类为常用的Q235B,表面用砂纸打磨光滑，无锈迹。试验采用的防腐涂料为Yt1200型可剥液体型塑料保护膜、工程中常用的普通防锈底漆（醇酸磁漆）和普通面漆（酚醛防锈漆）[7].涂层均采用刷涂，要求保证各涂层厚度均匀适当，避免出现涂料聚集、局部过薄等现象。并且各涂层涂刷要有足够时间间隔，确保上一涂层干透，才可涂刷下一涂层。1.2试验方法试验将涂刷的材料类型及其组合方式和腐蚀环境作为变量，设置多组对照组，通过观察单组现象、测量数据并进行组间对比，从而得出结论。试件放置环境分为四种：游泳馆内部高湿高热环境、室内潮湿环境、室外露天环境以及室内干燥环境，其中室内潮湿环境的模拟是将试件置于室内水槽中，定期加水补充。试件表面防腐涂料的涂刷情况分四种情况：1）同时涂刷底漆、面漆和可剥液体型塑料保护膜；2）只涂刷可剥液体型塑料保护膜；3）涂刷底漆和两层面漆；4）不涂刷涂料。共计16组，编号为1~16组，每组两个试件，例如第2组即为游泳馆内部高湿高热环境的只涂刷可剥液体型塑料保护膜的试验组。为了防止试件从内部发生锈蚀而干扰试验结果，在防腐涂料涂刷完毕后，将每个试件两端用保鲜膜进行密封。游泳馆内部高湿高热环境下的四种不同涂刷情况的试件初始情况如图2所示，其他不同环境中试件的初始情况均与此相同。2试验结果与分析2.1试验现象试验开始后对各组试件进行多次观察，限于篇幅，只给出80d时锈蚀图片，具体锈蚀情况如下：（1）游泳馆内部高湿高热环境中的试件80d后锈蚀情况如图3所示，锈蚀情况描述如表1所示。（2）室内潮湿环境中的试件80d后锈蚀情况如图4所示，其锈蚀情况描述如表2所示。（3）室外露天环境中的试件80d锈蚀情况如图5所示，锈蚀情况描述如表3所示。（4）室内干燥环境中的试件因为处于干燥环境，锈蚀条件较弱，四组均未发生锈蚀。由锈蚀现象可以看出，游泳馆内高湿高热环境中的试件是四种环境中锈蚀最严重的，其中同时涂刷底漆、面漆和可剥液体型塑料保护膜的试件为最耐锈蚀的试件。2.2质量损失为了更精确地评估各试件的锈蚀程度，避免肉眼观察的误差，以试件质量损失率来表征试件的锈蚀程度，即利用试件锈蚀前后的质量差计算其锈蚀率以表征各个试件的锈蚀程度[8,9].除锈后称重（精确至0.01g）,通过计算锈蚀前后试件的质量损失值计算锈蚀试件的质量损失率ηs:ηs=（m0-m/m0）×100%（1）式中：ηs为试件质量损失率（锈蚀率）;m0为试件锈蚀前质量，g;m为试件锈蚀后（经除锈）质量，g.现将各组质量损失率列于表4.2.3试验结果分析针对各组试验试件锈蚀情况以及试件的质量损失率进行讨论分析如下：（1）由游泳馆中的试件锈蚀情况可以看出，在普通防锈漆外涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件基本没有锈蚀，说明该种防腐措施比涂刷普通防锈漆更适用于游泳馆这种环境。同时从该组的质量损失率可以看出，针对游泳馆这种环境，在试件表面直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀效果不如普通底漆加面漆的防腐效果。（2）由室内潮湿中的试件锈蚀情况可以看出，在普通防锈漆外涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件基本没有锈蚀，说明该种处理方法也适用于长期浸于水中的钢结构的保护。同时从该组的质量损失率可以看出，针对潮湿环境，在试件表面直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀效果强于普通底漆加面漆的防腐效果。（3）由露天环境中的试件锈蚀情况可以看出，可剥液体型塑料保护膜可用于室外钢结构的.防腐保护，显示出其具有较好的耐紫外线、抗老化、耐日光曝晒的特点。（4）各种环境下试件锈蚀情况的对比可以说明，环境对钢结构腐蚀具有重要的影响。本文中的四种腐蚀环境，由强到弱依次为：游泳馆内部高湿高热环境、室内潮湿环境、室外露天环境、室内干燥环境（虽然室内潮湿环境中不作处理的试件质量损失率小于露天环境，但需注意，处于室内水槽中的试件只有一半浸在水中受到较严重的腐蚀）。另外，由室内潮湿和室内干燥的试件锈蚀情况对比可以看出，水分对钢结构的腐蚀起到了至关重要的作用，若环境充分干燥，钢结构将不会发生锈蚀；由室内水槽和游泳馆中的试件锈蚀情况对比可以看出，高温和氯离子的存在将加速钢结构腐蚀。3结论（1）对于钢结构锈蚀而言，在试验中的四种环境条件下，游泳馆室内部高湿高热环境为最不利环境，因其不但水汽充足、温度较高，而且水汽中含有较多氯离子，会加速钢结构锈蚀，其次为室内潮湿环境、室外露天环境、室内干燥环境。（2）对于试验中处于各种环境下的试件，涂刷普通防锈漆外加可剥液体型塑料保护膜的试件锈蚀程度最低，说明采用该种处理方法的试件防锈蚀性能最好，可剥液体型塑料保护膜有利于防锈。（3）从游泳馆中直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件与在普通防锈漆外再涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件锈蚀情况的对比中可以看出，可剥液体型塑料保护膜不宜直接涂刷在钢结构表面，而应涂刷在面漆之外，作为额外保护。（4）在普通防锈漆外再涂刷可剥液体型塑料保护膜的方法相比于一般防锈方法，效果更佳，建议在游泳馆中钢结构、室外露天钢结构、长期浸于水中钢结构使用该种新型防锈材料进行防锈保护。参考文献[1]王哲，马克俭，陈志华，等。深海管道整体屈曲研究综述[J].天津大学学报：自然科学版，2014,47（增刊）:17-23.[2]刘新。常用防腐涂料基本性能[J].现代涂料与涂装，2008,11（8）:48-52.[3]马健，王猛，孙学军。钢结构的腐蚀现状和防护发展[J].建筑结构，2009,39（S2）:344-345.[4]徐永祥，严川伟，高延敏，等。大气环境中涂层下金属的腐蚀和涂层的失效[J].中国腐蚀与防护学报，2002,22（4）:249-256.[5]ALBRECHTPEDRO,HALLTERRYTJR.Atmosphericcorrosionresistanceofstructuralsteels[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering,2003,15（1）:2-24.[6]林翠，王凤平，李晓刚。大气腐蚀研究方法进展[J].中国腐蚀与防护学报，2004,24（4）:249-256.[7]蒋德强，马想生，丁屹，等。防腐蚀涂料的性能与选择[J].化工设计，2003,13（3）:22-25.[8]陈露，李宁，徐善华，等。锈蚀钢材力学性能退化规律试验研究[J].工业建筑，2011,41（S1）:652-654.[9]徐善华，邱斌。锈蚀H型钢偏心受压承载性能验研究[J].实验力学，2013,28（4）:536-541.