（1中建二局安装工程有限公司，北京 100176；
2北京锦绣新技术发展有限公司，100000）
摘要：为了优化钢结构防腐工艺，减少打砂，除锈过程对作业人员的伤害，加大绿色施工，文章研究了免除锈固化涂料的在钢结构工程的施工工艺，做出了合理的成本分析，并应用于钢结构车棚项目的建设，结果表明该涂料极大缩短了底漆与中间漆的喷涂间隔时间，提高生产效率，减少打砂的能耗和废气的排放及人工成本，实现绿色施工；此涂料为水性涂料，作业时污染比环氧富锌底漆小。此涂料应用前景十分广阔，可用于构件加工制作，且在构件返修、维护等方面亦拥有极大的应用空间。
关键词：锈固化涂料；免除锈；车棚；钢结构
1.引言
随着我国城镇化水平的不断提高，钢结构因其建筑形式中的明显优势，在基础建设方面的贡献卓越。钢结构具有良好的塑性，施工周期短，加工方便等特点，因此广受世界各国的青睐。然而除了具有以上优点外，钢结构还存在许多问题，其中金属钢结构在大气环境中容易受到腐蚀问题亟待解决。常规钢结构防腐措施为采用涂层防护，先将待涂装油漆的区域先进行打砂，再涂装油漆。打砂设备及空气净化设备成本较高、能耗大，且打砂过程会产生含铁锈等对人身体不利的尘气，增大了施工成本，因此优化钢结构防腐措施成为行业降本增效的重要措施之一。
为了优化钢结构防腐工艺，减少打砂，除锈过程对作业人员的伤害，加大绿色施工，公司引用了北京锦绣新技术有限公司和研究院拥有自主知识产权研发生产的JGB高分子高耐盐雾的石墨烯锈固化涂料，本产品可直接涂刷在锈层上，通过其强大的渗透性和聚合反应，可将锈层直接转化为坚固、防腐、耐化学腐蚀、防水的防锈蚀层。
公司对此涂料进行了各种性能的检测，并将其使用于公司车棚改造项目，旨在通过试验和项目施工，总结出一套完整的施工经验。
2. 施工方法
2.1 构件准备
选用锈蚀程度为A级或B级的钢板进行下料，构件在半个月内制作完成，并送至待涂装区域。
2.2 涂装前构件处理方式
（1）涂装区域的表面需完全去除切割焊渣（如主材切割焊渣）等。
（2）涂装区域的表面需用环氧漆料完全去除油污等，并等待漆料蒸发后再喷涂。
（3）涂装前需用空压机吹去杂物，再进行喷涂。
2.3 设备准备
（1）喷涂前一天，需要将涂刷设备冲洗干净并晒干，等待后续使用；
（2）JGB锈固化涂料属于水性屈服流体，可以直接施工。施工之前若目测稠度过大，可以采用手持机械搅拌，搅拌速度＜1000（转/分钟），也可以加水，加水量＜3%。
2.4 喷涂工艺
（1）喷涂时采用不锈钢小号喷头，调成雾状施涂，人应处于上风位置。保持好喷涂于涂层的距离，具体参数需根据喷涂设备和喷头采用。喷枪与钢结构基面角度应该保持垂直，或喷嘴略为上倾为宜。
（2）涂刷、滚涂时蘸料饱满不漏，涂刷摁压有力，来回在钢铁表面涂刷2次以上，使之均匀不堆积，不流挂。涂刷时，涂刷过多造成淌积，表干时间变慢，且影响成膜质量。刷涂、滚涂时应采用勤沾、短涂的原则，尽量防止刷子带液太多而流坠，若出现流坠、淌积现象，用绵纱吸收掉即可。
（3）钢铁、铸铁表面皆可采用JGB锈固化涂料施涂除锈固化，按照厚锈多涂，薄锈少涂，凹凸不平部位重复施涂的原则，一定要使锈层完全润透，并及时用绵纱清除流坠与淌积部位。
（4）JGB锈固化涂料施涂完成后，铁锈在0.5-1.0h内将转化固化形成黑色或灰色的防锈膜层，如果局部厚锈部位出现红锈色未转变，表干之前可以再补涂，使其彻底浸透。JGB锈固化涂料锈固化等级判断判定见表1。
表1 JGB锈固化涂料锈固化等级判断判定
锈固化等级 | 目测及刀刮检测 | 判定结果 |
1级 | 转化层紧密，表层有可见锈红色 | 不合格 |
2级 | 转化层紧密，表层混杂有可见锈红色 | 不合格 |
3级 | 转化层紧密，底层有可见锈红色 | 合格 |
4级 | 转化层紧密，底层有少量锈红色 | 合格 |
（5）对于不够理想或者转化率不高的锈转化层可以在表干后立即进行二次涂刷或者喷涂JGB锈固化涂料，直至达到符合要求的锈转化层。
（6）常见问题原因及解决方法如下：
表2 常见问题原因及解决方法如下
施工现象 | 问题及原因 | 解决办法 |
局形成大面积红锈未转化 | 1）对于稳定的α-Fe2O3（铁红）不进行转化。 2）锈层过厚成或块状，远远超过GB标准D1级锈蚀程度，JGB锈固化涂料未能完全浸透铁锈。 3）局部油污未清理干净。 | 1）直接补涂JGB锈固化涂料使其解润湿透。 2）直接用钢丝刷或用砂轮简单打磨成粉状锈后，再施涂JGB锈固化涂料。 3）用棉纱蘸煤油擦除油污。 |
防锈膜层干透后局部起皮或表面脱砂 | 1）铁锈的底层有锌、镍、铬、铜等金属。 2）钢件表面有泥，泥砂未清理干净。 3）JGB锈固化涂料涂刷过程中，刷子带锈砂过多，被一起刷在了工件表面。 | 1）电规镀锌、镍、铬、铜等金属的工件生锈后，不适宜采用JGB锈固化涂料。 2）用棉纱蘸煤油擦除油污。 3）及时更换小塑料桶中的JGB锈固化涂料涂刷，或过滤之后再使用。 |
覆盖油漆后鼓泡或脱皮 | 1）覆盖油漆前，防锈膜层表面被油污染或结有水露。 2）覆盖油漆前，防锈膜层未干透，挑开漆泡后内部湿润。 | 1）加强母材表面处理后的成品保护，防止污染，雨淋，结露，飞尘。 2）防锈膜层表干看，根据施工环境，延长油漆间隔时闻。 3）或用刀刮法检查，刮膜成粉状后再涂刷油漆。 |
防铸锈膜表面局部出现分散的点状或现状白斑 | 1）处理后形成的防锈膜被小量雨淋或过夜后结过露水。 2）防锈膜表干后，局部轻过了二次补涂。 3）铸铁表面夹有砂粒。 | 1）按施工操作手册做好涂刷后的防护工作。 2）尽量在表干之前，对JGB锈固化涂料未浸润透的地方补涂。 3）清除铸铁表面砂粒再涂刷。 |
施涂JGB锈固化涂料后，干固化时间过长，超过施工手册说明的时间 | 1）施工环境温度过低或金属构件表面温度＜5℃。 2）施工环境湿度过大。施工手册所述表干时间在温度20℃，湿度60%-90%条件下。 3）施涂JGB锈固化涂料过多，造成淌积和流坠。 4）工件表面铁锈被砂磨打光，锈固化涂料不和铁锈反应作用。 | 1）若必须在有水汽的潮湿环境下施工，建议采用送风方式吹干。 2）施工过程中及时用棉纱蘸除淌积，流整坠的JGB锈固化涂料。 3）严格按施工手册施工。 4）简单的清除锈块、堆锈和旧漆皮即可，余下的难清除的粉锈直接涂刷JGB锈固化涂料。 |
施涂JGB锈固化涂料后，铁锈不转化形成黑灰色的防锈膜层 | 1）对于稳定的α-Fe2O3（铁红）不进行转化。 2）施工环境温度＞60℃，锈固化涂料迅速挥发。 3）JGB锈固化涂料超过保质期。 | 1）按工艺规定的环境条件施工。 |
3.应用结果
3.1 在锈固化涂料专家的指导下，厂内进行了第一批构件喷涂，实干后构件锈固化等级达到要求，整体质量较高。
图1 喷涂环境温度湿度 图2 锈固化厂家指导喷涂作业
3.2 喷涂完成后每隔10分钟对构件外观进行记录，具体如下：
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喷涂完成后锈固化涂料状态 | 喷涂10分钟后效果 |
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喷涂20分钟后效果 | 喷涂30分钟后效果 |
3.3 构件上侧上表面选择一块区域进行滚涂试验，滚涂30分钟后再进行外观检测，滚涂区域表面光滑，无任何缺陷，目视外观相对较差，具体见下图。
图3 滚涂方法外观
3.4 在喷涂过程中，对涂料的工艺性能进行试验，具体如下：
3.4.1 对涂料的消泡效果进行测试：将一桶油漆直接倒入另一桶中，效果如下：
图4 消泡效果测试
本涂料消泡效果差于常规环氧油漆，不得直接倒入另一桶中，需要沿桶壁或棒状物体进行导流。
存在此量气泡时禁止喷涂作业，消除此气泡需要用搅拌棒沿桶壁向同一方向慢速搅拌，直至基本无气泡后方可继续进行喷涂作业。
3.4.2 对涂料的抗流挂效果进行测试：遵循工艺要求进行喷涂试验，效果如下。
图5 喷涂完成时构件外观
图6 30分钟对应外观
图7 干膜测厚
3.4.3 对涂料实干后对标识的影响进行测试：对实干后白色油漆笔和激光编号进行对照试验。
图 8 实干后标识效果（左-激光编号，右-白色油漆笔编号）
在单涂料的情况下，白色油漆笔更易辨识，激光编号不易辨识；喷涂完中间漆后，所有标识均不可见。
使用此涂料时，标识宜在不油漆的区域进行标记。
3.5 所有车棚构件加工完成后，最终油漆用量及平均涂布率如下：
构件面积（m2） | 涂料用量（kg） | 涂料用量（L） | 平均涂布率(m2/L） | 涂料总价（元） |
563 | 90 | 75.15 | 7.49 | 14760 |
3.6 车棚喷涂效果
中建二局河北建设有限公司光伏车棚项目总占地面积约 1800㎡，停车位76个，装机容量253.63kw，车棚结构由为“7”字柱、“T”型柱和横梁连接成稳定结构。
图9 车棚结构实体图
结构喷涂安装完毕后，预留一处对比位置，进行了防锈监测，监测时间从2023年10月-2024年9月，历经一个完整周年。
图10 车棚涂装后监测位置
经监测发现，施工完成后2月内，只涂刷锈固化底漆的部位，返锈率较小，在夏季的监测周期内只涂刷锈固化底漆的部位，返锈率较大，这与夏季的有较高温度和较大湿度有关。同时涂刷底漆+中间漆、涂刷底漆+中间漆+面漆的体系未有返修现象，防腐情况良好。
图11 车棚油漆监测图片（监测时间从左到右分别为2023.12.6、2024.7.23、2024.8.21、2024.9.26）
4.结论
本案例采用新型锈固化涂料，无需打砂，喷涂此涂料后直接喷涂中间漆，对比传统工艺，免除了打砂工序，大大缩短了底漆与中间漆的喷涂间隔时间，提高构件构件生产效率，减少打砂的能耗及人工成本，同时面除锈，可减少操作人员对打砂、除锈施工过程中废气的吸入，实现绿色施工；此涂料为水性涂料，作业时污染比环氧富锌底漆小。
此涂料消泡效果较差，易流挂，受到母材锈蚀程度影响，部分表面略为粗糙，中间漆也无法平滑覆盖；此涂料成本较高，综合成本比现用体系成本约高出9.3元/m2（不考虑大型设备购置费用）。
经一年监测期发现，只涂刷锈固化底漆的部位在夏季生锈率较冬季大，同时同时涂刷底漆+中间漆、涂刷底漆+中间漆+面漆的体系未有返修现象，防腐体系稳定，防腐效果良好。
此涂料若改善其工艺性能，成本与当前体系相同时，应用前景十分广阔，不光用于构件加工制作，在构件返修、维护等方面拥有极大的应用空间。
参考文献：
[1]《建筑钢结构防腐技术规程》 JGJ/T251-2011
[2]《钢结构工程施工规范》 GB 50755-2012
[3]《钢结构工程施工质量验收标准》 GB 50205-2020
[4]《JGB-高耐盐雾石墨烯锈固化涂料施工手册》
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