引 言

鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕工工藝一般都是表面處理加防腐涂層，從最普遍的底漆加面漆到增加中間層，最經(jīng)典的涂層結(jié)構(gòu)：富鋅（無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅）+環(huán)氧云鐵+丙烯酸聚氨酯（氟碳漆或者聚硅氧烷等）。這種體系在鋼結(jié)構(gòu)廠房及網(wǎng)架棚、橋梁、管廊架、線桿、光伏電站、風(fēng)力發(fā)電塔筒以及一些海洋工程被大量運(yùn)用，而且達(dá)到長效防腐蝕的效果。但是這種經(jīng)典配套涂層結(jié)構(gòu)多層涂覆耗工耗時(shí)（層次涂覆間隔時(shí)間長），給一些短暫性維修或者工期緊急項(xiàng)目帶來難以克服的困難。本文探討了天冬聚脲的優(yōu)異特性及與富鋅底涂的單層配套工藝在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕中的應(yīng)用，這種新穎涂層配套工藝是傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)防腐的一種創(chuàng)新，特別在環(huán)保、節(jié)約人工、減少材料成本方面十分明顯。

天冬聚脲研發(fā)背景

1.1無VOC施工豁免條件

經(jīng)過防腐蝕涂料研發(fā)人員和防腐施工技術(shù)人員的不斷探索實(shí)踐，一種鋼結(jié)構(gòu)防腐新材料—天冬聚脲解決了上述困難，而且能夠達(dá)到環(huán)保要求所規(guī)定的無VOC的施工豁免條件。按照最新GB37822-2019《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》中7.2.1條文要求：VOCs質(zhì)量占比≥10%的含VOCs產(chǎn)品，其使用過程應(yīng)采用密閉設(shè)備或在密閉空間內(nèi)操作，廢氣應(yīng)排至VOCs廢氣收集處理系統(tǒng)；無法密閉的，應(yīng)采取局部氣體收集措施，廢氣應(yīng)排至VOCs廢氣收集處理系統(tǒng)。

1.2環(huán)保型涂料天冬聚脲

含VOCs產(chǎn)品的使用過程包括但不限于以下作業(yè)：涂裝（噴涂、浸涂、淋涂、輥涂、刷涂、涂布等）。這就嚴(yán)格定義了涂裝環(huán)保限制范圍，VOCs質(zhì)量占比≥10%施工時(shí)必須設(shè)置廢氣收集處理系統(tǒng)（這是常規(guī)重防腐施工現(xiàn)場難以達(dá)到的硬性規(guī)定要求，倒逼涂料生產(chǎn)企業(yè)或者使用單位必須使用水性涂料或者無溶劑涂料）也就是說無溶劑或者固含量＞90%以上的涂料產(chǎn)品施工時(shí)可以不采取廢氣收集系統(tǒng)，屬于合法現(xiàn)場施工涂料。天冬聚脲完全符合上述規(guī)定要求。

天冬聚脲的優(yōu)異性能及配套體系

2.1天冬聚脲耐蝕性及適用期

天冬聚脲是一種新型脂肪族、慢反應(yīng)、高性能涂層材料，被稱為第三代聚脲，其實(shí)是一種脂肪族仲胺。當(dāng)涂層暴露在紫外線下需要很高的穩(wěn)定性時(shí)，必須選用脂肪族涂層體系—天冬聚脲。聚天冬氨酸酯黏度低，與HDI三聚體的反應(yīng)速度可以通過不同的取代基團(tuán)，膠凝時(shí)間從5 min延長至120 min，施工壽命可以從5 min延長至2 h以上，噴涂一道就可以達(dá)到0.6 mm；涂層表面無氣孔產(chǎn)生；配方體系可調(diào)節(jié)范圍很寬；對紫外線有很好的耐受性，光澤持久、色彩穩(wěn)定、不泛黃；噴涂時(shí)的材料損耗小，固體含量可以從70%調(diào)節(jié)到100%。

天冬聚脲具有高固含低黏度（固含量＞90%，甚至達(dá)到100%）超強(qiáng)耐紫外線、耐磨、柔韌性好、耐5%以下的酸堿和一些化學(xué)介質(zhì)、可厚涂施工、可零下快速固化等特點(diǎn)。按照《HG/T 5368-2018聚天門冬氨酸酯防腐涂料》標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，天冬聚脲DTM可以單獨(dú)適用C4及以下輕防腐場合；C5及以上的重防腐腐蝕環(huán)境下可以作為面漆與環(huán)氧等底漆配套使用，該配套方案被認(rèn)可并在最新版的《ISO12944-5：2018色漆和清漆防護(hù)漆體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)》中新增。

2.2表面處理要求及涂層體系配套

天冬聚脲與富鋅底漆配套結(jié)合力＞5MPa、耐鹽霧可達(dá)3000 h以上。將最經(jīng)典的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層從富鋅（無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅）+環(huán)氧云鐵+丙烯酸聚氨酯（氟碳漆或者聚硅氧烷等）可以優(yōu)化為：富鋅（無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅）+天冬聚脲兩道涂層系統(tǒng)，大大縮短了施工周期及人工成本。

這種防腐蝕涂裝涂層配套體系既滿足了施工環(huán)保要求，又是一個(gè)技術(shù)性的革命和涂裝創(chuàng)新。體系中富鋅底漆的選擇要求鋼結(jié)構(gòu)表面處理達(dá)到《GB/T 8923.1-2011涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定》所規(guī)定的Sa2.5級標(biāo)準(zhǔn)要及相關(guān)可溶性鹽分的要求。當(dāng)金屬表面經(jīng)過噴射清理后，就會獲得一定的表面粗糙度或表面輪廓。粗糙度的形成會使金屬表面的面積明顯增加，同時(shí)獲得很多錨固點(diǎn)，容易造成波峰處的涂膜較薄，另外過大的粗糙度會由于涂料對底材的浸潤不良造成涂膜防腐性和附著性的降低。除去銹蝕、污垢和舊涂料后，鋼材表面并非清潔到此就可以涂漆了，尤其是可溶性鹽分對涂層的危害更大。

可溶性鐵腐蝕物可能繼續(xù)污染銹蝕過的鋼材，因?yàn)辂}類等腐蝕性物質(zhì)幾乎是無色的，它們會深藏在點(diǎn)蝕處從而無法有效地清除。表面處理等級低于Sa2.5的清理表面，可溶性腐蝕物會隱藏在層層的氧化鐵下面。這些腐蝕產(chǎn)物通常是水溶性的氯化亞鐵和硫酸亞鐵，涂層在以后的使用過程中會引起漆膜的滲壓起泡。因此，在涂漆前必須除去這些可溶性鹽分，或者使它降到一個(gè)可以接受的標(biāo)準(zhǔn)。鋼結(jié)構(gòu)表面處理符合以上粗糙度和清潔度后才能進(jìn)行底涂的涂覆，正常情況下富鋅底涂層厚度基本控制在在60~80 μm之間。

天冬聚脲在各種腐蝕環(huán)境下的應(yīng)用

如果在水下浸泡或者耐候性要求不高的場合可以選擇例如GB805B-100聚醚改性預(yù)聚物固化類天冬聚脲，其綠色環(huán)保、無溶劑、低黏度，一道立面施工可達(dá)500 μm厚，具有較長的施工適用時(shí)間。涂刷、滾涂、噴涂均可，施工靈活方便。漆膜強(qiáng)度高，柔韌性、耐磨性、抗沖性優(yōu)異，與富鋅能夠配套良好等優(yōu)點(diǎn)。

但是聚醚結(jié)構(gòu)決定其耐候性能達(dá)不到C5的腐蝕環(huán)境要求。在戶外耐候場合建議選擇HDI三聚體類型的脂肪族天冬聚脲，具有優(yōu)異的耐候性和力學(xué)性能。快干型脂肪族天冬聚脲在手工刷涂、滾涂施工適用性方面不如聚醚改性預(yù)聚物固化類天冬聚脲，適用期受施工固含影響較大。例如在質(zhì)量固含75%時(shí)適用期可達(dá)4 h；85%時(shí)最多只有0.5 h；90%以上及無溶劑不到10 min，因此如果要滿足VOCs<10%的環(huán)保要求，可以使用專用雙組份噴涂設(shè)備進(jìn)行施工，涂層厚度一道可達(dá)到200 μm，耗量約0.5 kg/㎡，可以在-10 ℃正常固化，常溫下表干20 min，壓干40 min，可快速投入使用。

另外一種技術(shù)方案是使用凝膠時(shí)間2 h的慢干型聚天門冬氨酸酯樹脂制作的天冬聚脲面漆，涂料適用期可以延長一些，但是壓干時(shí)間也會延長到8 h。富鋅（無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅）+天冬聚脲兩道涂層系統(tǒng)可以達(dá)到ISO-12944:2018中規(guī)定的配套體系厚度要求，在C5大氣腐蝕環(huán)境下可以達(dá)到30a的使用壽命。

結(jié) 語

隨著鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和使用量的急速增長，鋼結(jié)構(gòu)涂裝特別是防腐蝕涂層的質(zhì)量要求、使用年限和成本經(jīng)濟(jì)效益也相應(yīng)地提出了更高的目標(biāo)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2019年全國鋼結(jié)構(gòu)使用量超過7 000萬t，用于防腐蝕涂裝的材料數(shù)字龐大，人工成本、涂裝材料成本，時(shí)間成本是建設(shè)方和施工方最大的成本支出。面對巨大的建設(shè)施工成本壓力和環(huán)保限制，建設(shè)施工部門一直在尋找最佳的涂裝材料；無論從性價(jià)比還是從環(huán)保要求，天冬聚脲具有不可替代的前瞻優(yōu)勢。富鋅（無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅）+天冬聚脲兩道涂層系統(tǒng)在大型鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝行業(yè)將會顯示出強(qiáng)大的生命力，而且趨于完善。恩締與國內(nèi)最頂尖天冬聚脲生產(chǎn)商合作將富鋅（無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅）+天冬聚脲兩道涂層系統(tǒng)成功地應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電塔筒外壁及輔助鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝領(lǐng)域，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)際預(yù)期效果。