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周师岳（上海昌华电梯有限公司）

 

    摘要：本文论述了钢筋涂层的市场前景、性能指标、涂装工艺以及各种性能要求。

 

    1 市场前景

 

    钢筋混凝土制品是现代工程结构的主要材料。2005年我国钢筋产量为6800万t。混凝土中钢筋锈蚀是当今影响钢筋混凝土耐久性的主要因素。采用环氧涂层钢筋可切实有效地解决钢筋混凝土的锈蚀问题。

 

    环氧涂层钢筋防腐技术的研究开发始于美国，经过20多年的发展，涂层钢筋的涂装技术已十分成熟。该技术的涂装工艺简单，涂层厚度容易控制，对环境无污染，且具有成本效益优势，因而得到迅速发展。目前美国2/3以上的桥面均采用环氧钢筋，高速公路、海港码头、近海建筑、地下建筑、车库、隧道、污水处理池、化工厂房等也普遍采用环氧钢筋。1991年美国环氧涂层钢筋的产量占全部钢筋总产量的5%。涂层钢筋在加拿大、英国、挪威、日本、香港、台湾等地得到了愈来愈多的应用。

国内首次应用涂层钢筋的试点工程是1997年北京西客站广场地下通道的顶板，此后上海宝钢、马鞍山矿石码头和广东汕头LPG码头也采用了涂层钢筋。据报道，福建下白石大桥工程、福鼎至宁德高速公路八尺门特大桥、唐津高速公路二期工程、三亚市南山观音苑和粤海铁路南港栈桥工程等多项工程均采用了涂层钢筋。混凝土中环氧涂层钢筋与普通钢筋的腐蚀速度估算比较见表1。

 

表1 混凝土中环氧涂层钢筋与普通钢筋的腐蚀速率比较

 

 

    我国对涂层钢筋在建筑和运输行业中的应用非常重视。1977年国家建设部制定了建筑行业标准JG3042-1997《环氧树脂涂层钢筋》；交通部亦于1999年编写了JT1275-2000《海港工程砼结构防腐蚀技术规程》，将环氧树脂涂层钢筋列为主要防腐措施之一。国家金属腐蚀控制工程技术研究中心制定了GB/T 18593-2001《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》国家标准。有关专家在参与我国“十一五”规划时，建议国家采取建筑材料与制品技术政策来提高建筑安全性，环氧树脂涂层钢筋材料已名列其中。

 

    从总体来看，我国混凝土建筑物的钢筋涂层保护刚刚起步。这是因为国内的涂装技术（装备和涂料）尚未成熟，进口装备和涂料产品价格昂贵。目前国内生产环氧涂层钢筋的企业只有很少几家。他们的涂装生产线和涂料都是进口的，年生产能力在10万t左右。由于缺乏自主核心技术，有关部门检测这几家企业的产品都存在一些质量缺陷。目前国内具有这方面技术优势的单位正在快速研制适合国情的涂装设备和相应配套的粉末涂料。因此涂层钢筋在我国建筑和运输行业的应用前景是十分宽广和诱人的。

 

    涂层的品质应具有对化学腐蚀、湿热环境腐蚀、阴极剥离和氯化物渗透等的足够抵抗力。在生产中一般以涂层连续性、厚度和抗弯曲性三项指标作为判定涂层质量的依据，具体指标执行中国行业标准JG3042-1997《环氧树脂涂层钢筋》中第4.3.1、4.3.2、4.3.3条款。

 

    2 环氧树脂涂层钢筋的性能指标

 

     表2是环氧树脂涂层钢筋的性能指标。

 

表2 环氧树脂涂层钢筋的性能指标

测试性能

测试条件

实际指标

参考标准

涂层厚度

mm

0.18~0.3

≮90%测量点数

JG3042-1997

0.15~0.3

≮90%测量点数

GB/T18593-2001

0.17~0.3

上限不限

ISO 14564

涂层连续性

钢筋长1m

<3个漏点

JG3042-1997

钢筋长1m

<5个漏点

GB/T18593-2001

钢筋长1m

<4个漏点

ISO14654

涂层弯曲性

钢筋直径＜20mm

弯曲轴径4d

JG3042-1997

钢筋直径＞20mm

弯曲轴径6d

GB/T18593-2001

钢筋直径≤20mm

弯曲轴径4d

ISO14654

钢筋直径＞20mm

弯曲轴径6d

ISO14654

 

 

    3 钢筋粉末涂装的工艺方法

 

    3.1 流化床生产工艺

 

    钢筋属于金属粉末涂装范畴。它可以采用流化床、静电喷涂、静电流化床等工艺方法进行粉末涂装。

 

    有关网站介绍了采用流化床热浸涂工艺方法涂装钢筋的工艺。其工艺流程如下：钢筋前处理—>预热—>流化床浸涂—>固化—>水冷—>液体胶修补—>成品。

 

    这种工艺方法设备简单、生产效率高、生产线投资小。对于涂层厚度和涂层均匀度要求不高，而防腐蚀性能要求高的钢筋，可以选用这种工艺方法涂装。其最大特点是浸涂速度很快，数百微米的涂层只需浸涂几秒钟即可获得。缺点是钢筋上部的涂膜比下部厚得多，而且很难控制涂层的厚度和均匀度。所以按JG3042-1997《环氧树脂涂层钢筋》要求涂层厚度在180~300μm的钢筋就不能采用这种方法施工。从国外引进的涂层钢筋涂装生产线都是采用静电热喷涂工艺组织涂装生产的。

3.2 静电热喷涂工艺

 

    （1）工艺流程

                 240~270℃

     喷丸—>预热——————>静电喷涂—>水冷—>质检—>包装—>成品 中频加热

钢筋的预热温度应根据钢筋粗细、生产线速度和环境温度等因素确定，以保证钢筋涂层达到标准要求。

 

   （2）涂装设备

 

    涂装设备采取多根钢筋平行输送涂装的方式。由驱动装置将搁在滚轮上的钢筋输送通过中频加热装置，使钢筋的表面温度达到设定值，再送入静电喷涂室。如图1所示钢筋的上下方都布有静电喷枪，多支喷枪喷出的粉雾在钢筋通过的喷室区域形成粉末云雾状空间。钢筋穿过该区域时快速吸附粉末熔平成连续的涂膜。

 

图1 钢筋静电热喷涂粉末

              1 钢筋； 2 静电喷枪； 3 喷室； 4 滚轮

 

    （3）钢筋用粉末涂料

 

    涂层钢筋专用粉末涂料的性能要求见表3。表4为原立东粉末涂料公司钢筋粉末涂料的主要技术指标。不同的涂装工艺方法和涂装设备所用的钢筋粉末涂料有着不同的固化速度要求。表5是原立东公司的三种钢筋粉末涂料固化速度。

 

表3 涂层钢筋专用粉末涂料的性能要求

 

 

表4 原立东公司钢筋用粉末涂料性能

 

 

表5 原立东公司不同固化速度的粉末