鋼筋防腐粉末涂料概述

涂于混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋的防腐蝕粉末涂料。其特點(diǎn)為涂層較厚} }iU一} nrihem，可防銹、防潮，用于防止混凝t開(kāi)裂后引起鋼筋腐蝕常用的品種為環(huán)氧粉末或酚醛粉末徐料等。

“”

摘要：介紹了鋅基重防腐粉末涂料的研制與應(yīng)用，選用鱗片狀鋅粉、重防腐環(huán)氧樹(shù)脂、配套固化劑和各種助劑加工而成，該類重防腐粉末涂料具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的推廣應(yīng)用前景。

1 引言

鋅粉是重要的電化學(xué)防銹材料，由于鋅具有良好的電化學(xué)活性，當(dāng)同鐵放在一起受到腐蝕時(shí)，能自我犧牲陽(yáng)極保護(hù)含鐵金屬材料；另外，鋅可與腐蝕介質(zhì)作用生成許多腐蝕產(chǎn)物[主要是堿式碳酸鋅等2ZnCO3·3Zn(OH)2 ] ，這些微堿性產(chǎn)物填塞了涂層間隙或破損處，有效阻擋和屏蔽腐蝕因子的透過(guò)，并能在一定程度上實(shí)現(xiàn)自愈合。正因如此，用大量鋅粉配制成的鋅基涂料（也稱富鋅涂料）成為保護(hù)鋼鐵最普遍、最重要的底涂材料。

根據(jù)涂料成膜物質(zhì)的不同，鋅基涂料分為有機(jī)鋅基涂料和無(wú)機(jī)鋅基涂料兩大類，無(wú)機(jī)鋅基涂料以無(wú)機(jī)聚合物（如硅酸鹽、磷酸鹽等）為成膜物質(zhì)，鋅粉與之反應(yīng)，在金屬表面形成鋅鐵絡(luò)合物，最終形成堅(jiān)實(shí)的防護(hù)涂層；有機(jī)鋅基涂料則以合成樹(shù)脂（如環(huán)氧、聚酯、丙烯酸等）為成膜物質(zhì)，加入高含量鋅粉而成的液體防腐涂料。鋅基涂料自20世紀(jì)40年代以來(lái)，得到了廣泛的推廣應(yīng)用并取得了良好的防蝕效果。

常規(guī)的鋅基涂料對(duì)含鋅量有明確的要求，無(wú)機(jī)類要求鋅占干膜質(zhì)量的74%以上，有機(jī)類要求鋅占干膜質(zhì)量的77%以上，雖然國(guó)際鉛鋅組織（ILZRO）的研究報(bào)告表明鋅粉含量的多少與涂層的防蝕性并無(wú)直接關(guān)系，某些含鋅量高的防蝕性并不好，某些含鋅量低的防蝕性并不差，不能單純以鋅粉含量來(lái)評(píng)判鋅基涂料的優(yōu)劣，但人們習(xí)慣上還是以含鋅量的多少來(lái)選擇使

用鋅基涂料。由于有機(jī)涂料使用鋅粉受臨界體積濃度（CPVC）的限制，難以含有大量的鋅粉而又要求涂層有良好的物理機(jī)械性能，結(jié)果有機(jī)鋅基涂料的應(yīng)用遠(yuǎn)不及無(wú)機(jī)鋅基涂料來(lái)得廣泛，而20世紀(jì)中期發(fā)展迅猛的粉末涂料更是無(wú)法單純利用鋅粉來(lái)開(kāi)發(fā)新一代的重防腐粉末涂料。

20世紀(jì)末，德國(guó)愛(ài)卡（Eckave-Werke）公司開(kāi)發(fā)了一種全新的鋅粉產(chǎn)品——鱗片狀鋅粉，取代了鋅基涂料中使用的普通鋅粉——球形鋅粉。鱗片狀鋅粉具有優(yōu)良的屏蔽性能、平行搭接性能、電接觸性能和易懸浮的特性，使得鱗片狀鋅基涂料在顯著降低干膜含鋅量的情況下，涂層的防腐性能仍優(yōu)于普通球鋅的鋅基涂料，以此理論為基礎(chǔ)，對(duì)鋅基重防腐粉末涂料進(jìn)行了試驗(yàn)研制并加以推廣應(yīng)用。

2 鋅基重防腐粉末涂料涂層的防蝕機(jī)理

2.1 電化學(xué)保護(hù)

鋅基重防腐粉末涂層的電化學(xué)保護(hù)機(jī)理與鍍鋅、熱浸鋅、鋅基涂層、鋅鉻涂層（Dacro)）一樣，都是采用犧牲鋅來(lái)達(dá)到保護(hù)鋼鐵基體的目的。

陰極區(qū)：Zn→Zn2++2e（電勢(shì)：-0.762V）（1）

陽(yáng)極區(qū)：Fe2++2e→Fe（電勢(shì)：-0.440V）（2）

由式（1）、式（2）可見(jiàn)，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（25℃）比鐵低，故鋅比鐵活潑，當(dāng)腐蝕介質(zhì)滲透過(guò)涂層達(dá)到鋼鐵基體表面時(shí)（或者當(dāng)涂層破損露出鋼鐵基體，而裸露處又被腐蝕介質(zhì)覆蓋時(shí)），由于水的存在鱗片狀鋅粉和鋼鐵基體之間形成一個(gè)以鋅片為陽(yáng)極、鋼鐵基體為陰極的電池，鋅逐漸腐蝕而鋼鐵基體得到了保護(hù)。

由于粉末涂料限制了鱗片狀鋅粉的用量，鋅基重防腐粉末涂料中填加了穩(wěn)定的導(dǎo)電材料——磷鐵粉（Fe2P），使涂層內(nèi)形成導(dǎo)電通路，而且鱗片狀鋅粉之間平行搭接的接觸面也具有良好的導(dǎo)通性，這些都保證了鋅片的陰極保護(hù)效率。

2.2 屏蔽保護(hù)

腐蝕性介質(zhì)在含有鱗片狀鋅粉的涂層中擴(kuò)散的公式為：

式中：Q——單位面積上腐蝕介質(zhì)的總量；

X——腐蝕性介質(zhì)在涂層中的滲透距離；

t——腐蝕性介質(zhì)在涂層中的滲透時(shí)間；

D——該介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)，定值；

C（X，t）——某時(shí)間、某距離上腐蝕介質(zhì)的濃度。

若腐蝕性介質(zhì)在金屬基體上的濃度C達(dá)到臨界值C0時(shí)，金屬發(fā)生銹蝕，此時(shí)式（3）只有擴(kuò)散時(shí)間t與滲透距離X2個(gè)變量。達(dá)到滲透平衡臨界值C0所需的擴(kuò)散時(shí)間t近似正比于擴(kuò)散距離的平方（X2），即增加滲透距離X可以顯著延長(zhǎng)腐蝕介質(zhì)滲透所需的時(shí)間。

由于加入鱗片狀鋅粉，涂層中鋅片形成平行搭接、交疊排列成如圖1所示的體系（圖2為涂層結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖像），減少了涂層的孔隙度，腐蝕介質(zhì)也不能通過(guò)鱗片滲透，必須繞過(guò)鱗片，沿著鱗片徑滲入，所以滲透距離x顯著增加，腐蝕性介質(zhì)到達(dá)金屬基體的時(shí)間顯著延長(zhǎng)。

腐蝕介質(zhì)在滲透過(guò)程中，接觸鋅片后產(chǎn)生各類腐蝕產(chǎn)物，如ZnO、Zn(OH)2、Zn(OH)2CO3、Zn(OH)Cl3、ZnOCl、ZnSO4等，造成鋅片腐蝕部位體積膨脹，填塞了涂層中的孔隙，同時(shí)也增加了涂層的致密度，消耗部分腐蝕介質(zhì)，從而更有效地保護(hù)了鋼鐵基體。

2.3 涂層自修復(fù)保護(hù)

當(dāng)鋅基涂層受外力作用造成局部破損后，在一定范圍的面積內(nèi)，保護(hù)電流能流向鋼鐵基體裸露的部位，鋅的腐蝕產(chǎn)物可積累在那里形成一層保護(hù)膜。但當(dāng)破損范圍擴(kuò)大或保護(hù)電流減弱時(shí)，這種修復(fù)保護(hù)作用將逐漸減小，破損處的鋼鐵基體將發(fā)生腐蝕，必須進(jìn)行局部修補(bǔ)。

3 試驗(yàn)部分

3.1 基料選擇

根據(jù)涂層的使用特點(diǎn)和應(yīng)用要求，采用中等相對(duì)分子質(zhì)量的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂與酚類固化劑組成基料系統(tǒng)，該系統(tǒng)中酚醛環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中有多個(gè)環(huán)氧基，固化產(chǎn)物的交聯(lián)密度和芳環(huán)密度都比較高，與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂搭配使用，涂層的硬度、耐熱性、耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性及對(duì)基材的附著力都比較好。

3.2 鱗片狀鋅粉的選擇

雖然目前國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)生產(chǎn)鱗片狀鋅粉，但經(jīng)測(cè)試對(duì)比，國(guó)產(chǎn)的鋅片從顆粒形狀、粒徑、色澤以及包覆質(zhì)量等指標(biāo)上都與國(guó)外廠家的產(chǎn)品有較大距離，雖然價(jià)格明顯偏低（如國(guó)產(chǎn)鱗片狀鋅粉3.2萬(wàn)元/t，而愛(ài)卡產(chǎn)品6.8萬(wàn)元/t），還是選用了愛(ài)卡GTT片狀鋅粉產(chǎn)品。另外還添加了適量的片狀鋁粉或其他片狀金屬粉，對(duì)鱗片狀鋅粉產(chǎn)生抑制淘析作用，進(jìn)一步延長(zhǎng)了鋅片的陰極保護(hù)作用。

3.3 助劑的選擇

為提高涂層的機(jī)械性能，增加涂層內(nèi)的導(dǎo)電通路，實(shí)現(xiàn)重防腐效果，除使用常規(guī)的流平劑、增韌劑、固化促進(jìn)劑外，還針對(duì)鋅基重防腐粉末涂料的特性使用了脫氣劑、粉體流動(dòng)劑、增電劑，并在配方中加入穩(wěn)定的導(dǎo)電顏料——磷鐵粉(Fe2P)，在涂層內(nèi)形成導(dǎo)電通路，提高鋅片的陰極保護(hù)效率。

3.4 制造方法

目前鋅基重防腐粉末涂料主要有2種制造方法，一種是在傳統(tǒng)粉末涂料生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上改進(jìn)的擠出制造工藝，一種是采用干混技術(shù)（也稱邦定技術(shù)）的干混制造工藝。這2種方法制造出的粉末涂料產(chǎn)品的掃描電鏡照片見(jiàn)圖3。

改進(jìn)的擠出工藝與正常粉末生產(chǎn)流程相似，但加強(qiáng)了原材料預(yù)混強(qiáng)度、延長(zhǎng)了物料的熔融捏合時(shí)間。該工藝容易控制粉體粒度，粉體施工性能好，涂層具有良好的附著力及優(yōu)良的機(jī)械性能。不足之處是鋅片表面有一定的氧化，鋅片表面基料黏附較多，搭接稍差，需要添加導(dǎo)電助劑。

干混生產(chǎn)是將粉末基料及助劑按常規(guī)粉末生產(chǎn)工藝加工成粉末后，在干混設(shè)備中將基料與鱗片狀鋅粉及相關(guān)助劑混合加熱，控制在一定溫度讓基料粒子與鋅片黏結(jié)后，冷卻至常溫即可。該方法克服了擠出工藝中鋅片表面的氧化現(xiàn)象，鋅片表面黏附少量基料，鋅片搭接效果較好。存在的問(wèn)題是工藝復(fù)雜，粉末必須再進(jìn)行粉體處理；鋅片表面未得到有效抑制，極易氧化，迅速失去陰極保護(hù)作用；其涂層的附著力也較差。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 鋅基重防腐粉末涂料的性能

2種方法制造的鋅基重防腐粉末涂料的性能比較見(jiàn)表1。

4.2 鋅基重防腐粉末涂料涂層耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

用不同方法生產(chǎn)的鋅基重防腐粉末涂料制成不同厚度的試板，進(jìn)行涂層劃痕中性鹽霧試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果可以看到，涂層厚度與涂層的防腐蝕能力密切相關(guān)，鋅基涂層必須達(dá)到一一定的厚度才能具有超強(qiáng)的抗蝕能力。2種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品都具有優(yōu)異的防腐效果。

5 產(chǎn)品在高速公路護(hù)欄上的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)鋅基重防腐粉末涂料除在戶內(nèi)金屬防腐涂裝上應(yīng)用外，在戶外惡劣腐蝕環(huán)境下應(yīng)用最早的是在貴州高速公路護(hù)欄上。貴州地處云貴高原的東斜坡，山地和丘陵面積占全省總面積的92.5%，貴州屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，年降水量1100~1300mm，由于貴州省的企業(yè)（有300多萬(wàn)煤爐）和家庭（飲食、烘烤食物）直接使用燃煤，廢氣未經(jīng)處理直接排放到空氣中，長(zhǎng)期存在著酸雨污染，雨水的pH平均在4~5；部分污染嚴(yán)重的地區(qū)雨水的pH可達(dá)到3，全省酸雨率為80%左右，較適合檢測(cè)該涂層的耐腐蝕能力。2004年開(kāi)始在安徽、河南等部分路段進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。

試驗(yàn)用高速公路護(hù)欄的涂裝工藝為：①拋丸：采用0.2mm的鋼丸噴，并對(duì)護(hù)欄基材的棱角進(jìn)行打磨處理；②底涂：工件上線，靜電噴涂鋅基重防腐粉末涂料，厚度55~65μm，200℃，10min固化；③面涂：噴涂純聚酯粉末涂料，厚度不小于76μm，220℃，10min固化；④包裝：工件冷卻下線后，按加工要求進(jìn)行包裝、轉(zhuǎn)運(yùn)，安裝在試驗(yàn)段上。

5.1 應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果

從2001年3月開(kāi)始，在貴州省多條路段上進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)，并與熱鍍鋅噴塑護(hù)欄產(chǎn)品（鍍鋅層含鋅量為270g/m2，噴塑層厚度不小于76μm）進(jìn)行了耐腐蝕對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

5.2 存在問(wèn)題

已進(jìn)行了5a的雙涂層護(hù)欄應(yīng)用試驗(yàn)表明，鋅基重防腐粉末涂料與純聚酯粉末涂料形成的雙涂層防護(hù)體系，具有突出的抗腐蝕能力，完全滿足國(guó)家和交通行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。目前存在的主要問(wèn)題是，涂層受外力破壞露出鋼鐵基材后，裸露的金屬表面會(huì)很快銹蝕，雖然在鋅片的陰極保護(hù)作用下銹蝕漫延速率很慢，但產(chǎn)品外觀裝飾效果已受到嚴(yán)重影響。

5.3 改進(jìn)措施

由于護(hù)欄產(chǎn)品在運(yùn)輸、裝卸、安裝過(guò)程中極易受到意外的撞擊而造成涂層的破損，除通過(guò)改進(jìn)包裝、加強(qiáng)運(yùn)輸、安裝過(guò)程中的管理外，還對(duì)護(hù)欄產(chǎn)品易受撞擊損傷的棱邊進(jìn)行了熱噴鋅處理，取得了良好的應(yīng)用效果。

6 結(jié)語(yǔ)

利用鱗片狀鋅粉研制的鋅基重防腐粉末涂料涂層具有突出的耐腐蝕能力，經(jīng)過(guò)5a多的實(shí)際應(yīng)用，防腐效果優(yōu)異，該產(chǎn)品的雙涂工藝在一定范圍內(nèi)完全可以取代熱鍍鋅，避免了鍍鋅工藝產(chǎn)生的嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。

文/晁兵，陸東方，鹿存才

徐州正菱涂裝有限公司

......

鋼筋：是指鋼筋混凝土用和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用鋼材，其橫截面為圓形，有時(shí)為帶有圓角的方形。

鋼筋混凝土用鋼筋是指鋼筋混凝土配筋用的直條或盤(pán)條狀鋼材，其外形分為光圓鋼筋和變形鋼筋兩種，交貨狀態(tài)為直條和盤(pán)圓兩種。

鋼筋分類

鋼筋種類很多，通常按化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝、軋制外形、供應(yīng)形式、直徑大小，以及在結(jié)構(gòu)中的用途進(jìn)行分類，今日我們主要整理了按使用用途的分類：

受力筋

指布置在梁或板的下部，承受拉力的那部分鋼筋及抗剪切的起彎筋、吊筋等。

怎么樣區(qū)分板受力筋跟分布筋？

（1）以板的開(kāi)間、進(jìn)深跨度區(qū)分：如果是單項(xiàng)板，那么平行于短跨方向的鋼筋是受力筋，平行于長(zhǎng)跨方向的鋼筋是架立筋。如果是雙向板，那么長(zhǎng)跨、短跨方向的鋼筋全部是受力筋。

（2）以鋼筋直徑上來(lái)區(qū)分：鋼筋的直徑大的為受力筋，直徑小的鋼筋為分布筋；

（3）以布置上來(lái)區(qū)分：正彎矩筋布置在下的鋼筋為受力筋，在之上垂直分布的鋼筋為分布筋， 負(fù)彎矩筋（如懸挑板 ）相反，在下的鋼筋為分布筋，在之上的鋼筋為受力筋。

分布筋

出現(xiàn)在板中，布置在受力鋼筋的上部，與受力鋼筋垂直。作用是固定受力鋼筋的位置并將板上的荷載分散到受力鋼筋上，同時(shí)也能防止因混凝土的收縮和溫度變化等原因，在垂直于受力鋼筋方向產(chǎn)生的裂縫，屬于構(gòu)造鋼筋。（滿足構(gòu)造要求，對(duì)不易計(jì)算和沒(méi)有考慮進(jìn)去的各種因素，所設(shè)置的鋼筋為構(gòu)造鋼筋。）

箍筋

用來(lái)滿足斜截面抗剪強(qiáng)度，并聯(lián)結(jié)受拉主鋼筋和受壓區(qū)混凝土使其共同工作，此外，用來(lái)固定主鋼筋的位置而使梁內(nèi)各種鋼筋構(gòu)成鋼筋骨架的鋼筋。是梁和柱抵抗剪力配置的環(huán)形（當(dāng)然有圓形的和矩形的）鋼筋，是口字形的，將上部和下部的鋼筋固定起來(lái)，同時(shí)抵抗剪力。

架立筋

是梁上部的鋼筋，只起一個(gè)結(jié)構(gòu)作用，沒(méi)實(shí)質(zhì)意義，但在梁的兩端則上部的架立筋抵抗負(fù)彎距，不能缺少。（架立鋼筋設(shè)置在梁的受壓區(qū)外邊緣兩側(cè)，用來(lái)固定箍筋和形成鋼筋骨架。如受壓區(qū)配有縱向受壓鋼筋時(shí)，則可不再配置架立鋼筋。架立鋼筋的直徑與梁的跨度有關(guān)。）

貫通筋

是指貫穿于構(gòu)件（如梁）整個(gè)長(zhǎng)度的鋼筋，中間既不彎起也不中斷，當(dāng)鋼筋過(guò)長(zhǎng)時(shí)可以搭接或焊接，但不改變直徑。

架立筋和貫通筋有什么區(qū)別？

在鋼筋布置上,架立鋼筋是布置本跨的1/3。也就是說(shuō)，本跨梁存在左右支座鋼筋。通長(zhǎng)鋼筋是全長(zhǎng)布置,架立筋起架立作用，一定的受壓作用，可以在一定程度上提高梁的承載力。

貫通筋是指貫穿于構(gòu)件（如梁）整個(gè)長(zhǎng)度的鋼筋，中間既不彎起也不中斷，當(dāng)鋼筋過(guò)長(zhǎng)時(shí)可以搭接或焊接，但不改變直徑。貫通筋既可以是受力鋼筋，也可以是架力鋼筋。

架力筋也有貫通的，如規(guī)范中規(guī)定在梁上部?jī)蓚?cè)的架力筋必須是貫通的，此時(shí)的架力筋在支座處也可承擔(dān)一部份負(fù)彎矩。

如果在梁的上下都有通長(zhǎng)的鋼筋，一般在梁上（受壓區(qū)）且直徑較小的是架力筋，在梁下的是都受力鋼筋。

負(fù)筋

就是負(fù)彎矩鋼筋，彎矩的定義是下部受拉為正，而梁板位置的上層鋼筋在支座位置根據(jù)受力一般為上部受拉，也就是承受負(fù)彎矩，所以叫負(fù)彎矩鋼筋。（支座有負(fù)筋,是相對(duì)而言的，一般應(yīng)該是指梁的支座部位用以抵消負(fù)彎矩的鋼筋，俗稱擔(dān)擔(dān)筋。一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力彎矩分正彎矩和負(fù)彎矩,抵抗負(fù)彎矩所配備的鋼筋稱為負(fù)筋，一般指板、梁的上部鋼筋，有些上部配置的構(gòu)造鋼筋習(xí)慣上也稱為負(fù)筋。當(dāng)梁、板的上部鋼筋通長(zhǎng)時(shí)，大家也習(xí)慣地稱之為上部鋼筋，梁或板的面筋就是負(fù)筋）

拉結(jié)筋

在無(wú)法同時(shí)施工的兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)件之間預(yù)留的起拉結(jié)作用的鋼筋就是拉結(jié)筋。是加強(qiáng)框架填充墻與柱連結(jié)的受力鋼筋，提高了填充墻穩(wěn)定性和抗震能力。

腹筋

一般位于梁兩側(cè)中間部位而得來(lái)的，是梁中部構(gòu)造鋼筋，主要是因?yàn)橛械牧禾?，需要在箍筋中部加條連接筋（梁側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋實(shí)際中又稱為腰筋）。

在梁高450mm，就應(yīng)沿梁高兩側(cè)應(yīng)設(shè)腰筋，所以數(shù)量上就不會(huì)少于2根。腰筋的直徑最小的直徑為10mm，間距不應(yīng)大于200mm，同時(shí)面積配筋率不應(yīng)小于百分之0.3，在梁兩側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋（腰筋）之間還要配置拉結(jié)鋼筋。一般民用建筑的腰筋直徑用16和18就可以了，拉筋用圓8。

本文鏈接http://www.shhorse.com/Article/ktsgdjgjfld_1.html

（本文來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，悍馬加固整理報(bào)道，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。另，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，否則后果自負(fù)。）