■安本工业涂装(上海)有限公司
被普遍用于建筑工程的螺纹钢筋,在其表面敷以环氧树脂粉末涂层,以提高螺纹钢筋的抗腐蚀能力,延长建筑物的使用寿命。目前环氧树脂粉末涂层螺纹钢筋在国内重要建筑工程中(如高速铁路、高速公路、跨海大桥、海港码头、水利工程等)的使用,已有了较快的发展,但在其它众多建筑领域的应用,仍因技术标准或经济成本等因素制约,还处于认识和起步阶段,其普及程度远低于欧美发达国家甚至印度和一些东南亚国家。
由于环氧树脂粉末涂层是众多涂层材料中防酸、碱特性最好的防腐涂料之一,能有效阻隔腐蚀物质,通过静电喷涂技术,形成均匀、致密与钢筋结合牢固的环氧涂层,相对于镀锌、阴极保护等其它防腐措施而言,最具技术、性能和成本优势。因此其国内市场的发展空间十分广阔。
一、螺纹钢筋在混凝土中被腐蚀的基本机理
环氧树脂涂层钢筋应用于钢筋混凝土建筑工程的研究开发,最早始于五、六十年代的美国,而真正用于建筑工程在美国也还是近二、三十年的事。导致螺纹钢筋腐蚀的典型气象环境,如北美地区冬季寒冷多雪,公路、桥梁长时间被冰雪覆盖,严重影响公路畅通,所以冬季常需在路面撒盐,利用盐类物质溶化时的放热反应来融化冰雪。我国北方地区的公路和桥梁在冬季也常用撒冰盐的办法来融化积雪。
冰盐融化后的盐水广泛通过地面裂缝渗透到混凝土中,盐水中的氯离子具有极强的腐蚀性,它活性大,渗透能力强,同时由于它的强吸湿性,使混凝土处于湿润状态,进一步增强了电化学腐蚀原电池的锈蚀能力。所有这些原因均导致钢筋的快速腐蚀。同时,因钢筋锈蚀产生的氧化皮体积数倍于腐蚀消耗掉的铁原体体积,氧化皮体积的大幅度膨胀,导致混凝土进一步开裂,使钢筋直接暴露在大气、水及腐蚀性介质中,使腐蚀速度进一步加快,形成恶性循环。同时由于世界性大气环境的恶化,大气中二氧化硫浓度过高,酸雨中的酸根离子直接渗透到建筑物混凝土中腐蚀钢筋,使建筑物在未达到设计使用年限前就提前被破坏。
二、环氧树脂涂层螺纹钢筋的生产工艺和技术标准
螺纹钢筋的静电热喷涂工艺大致如下:
钢筋上自动送料机构表面抛丸预处理表面清灰中频感应加热静电在线喷粉涂层流平胶化余热固化水冷表面涂层涂层检测包装下线
环氧树脂粉末涂层螺纹钢筋在国际上比较公认和通行的技术标准有美国的ASTMA775M95、英国的BS7295-1992、日本的JSCE、国际化标准组织ISO14654等。中国也有自己的部颁标准--建设部的JG3042-1997。有关这些标准资料请见本文的附件。
三、螺纹钢筋涂敷环氧树脂粉末涂层的若干技术改进
随着环氧粉末涂层钢筋在国家重点工程项目中需求量的剧增,对涂层的厚度和均匀性的严格要求,传统的生产工艺显然不能有效适应。我公司在工程实践中对传统的生产工艺作了一系列的研究和改进。
1将喷枪的固定布局改进为喷枪的扫描式喷涂。
由于螺纹钢筋表面有凸起的筋条,所以钢筋在喷涂过程中不能象表面光滑的钢管那样以均匀的速率自转式地前进并通过喷粉区域,在钢筋表面形成厚度均匀的粉末涂层。所以在传统的钢筋喷涂工艺中,大多采用在每一根钢筋的上、下方,各布局一把固定的静电喷粉枪,形成了N根钢筋需配置2N把喷枪的"常规"。
随着人们对生产效率的高要求,已不再满足一套生产机台并列排布8根螺纹钢筋,而提出了12根、16根、20根甚至更多的螺纹钢筋排布数量要求,若按照传统的老工艺,则需要分别配置24把、32把、40把静电喷粉枪。而过多的喷枪配置,必然导致喷粉房内粉末浓度大大超过粉末爆燃的最高控制标准,对安全生产形成威胁,同时大量的过喷粉末造成一次上粉率降低,给粉末的自动筛分循环系统形成很大的回收压力。
我们在16根钢筋的喷粉项目中,将喷枪装载在一台专用的、具有水平往复功能的机构上,实现了喷枪对螺纹钢筋的扫描式静电喷粉。扫描的速度和幅度可以根据不同规格的螺纹钢筋、不同的钢筋排布数量、不同的生产线速度和不同的涂层厚度要求等,通过变频器进行调整和控制。其优越性显而易见:
①由于喷枪作扫描运动,使钢筋的二个侧面能够获得比喷枪固定时更多的上粉机会,获得更均匀的涂层厚度。
②喷枪配置数16把,仅为传统工艺的50%,一次上粉率大大提高,设备投资大为降底。
③喷房内粉末浓度,仅为传统工艺的50%,安全生产系数大大提高。
2采用复合式粉末回收装置
受钢筋喷粉工艺特殊性的限制,钢筋喷粉房的长度不宜过长,一般都设计得比较短,这就形成了喷房内的几个特点:空间小、上粉区域短、粉末浓度高、粉末回收量大。如果按照通常的抽风回收方式,强气流容易形成对喷房内上粉区域的干扰,直接影响钢筋的涂层质量。如果抽风量偏小,势必形成喷房内粉末的外溢,影响周边环境。所以既要保证狭小的喷粉区域内不受抽风气流的干扰,保持粉末浓度的稳定和均匀,又要保证喷房进、出口处粉末不外溢,为此我们专门设计了适合钢筋喷涂用的复合式锥型回收小车,使喷房上粉区域内的气流相对稳定,喷房进、出口处的气流形成气幕效应,防止粉末外溢,较好地解决了这一问题。
3在生产实践中,由于小规格钢筋(如∮8)需求量大,要求的生产线速度高。由于此类小钢筋的机械平直性强度差,所以在喷房内其自然下垂弯曲度直接影响静电喷粉枪的安全,而且钢筋表面的粉末涂层在未胶化前,不宜同传送机构有直接的接触和滚动性摩擦。为此,我们专门在喷房内设计了承接小钢筋下垂的机构,保证了∮8类小规格螺纹钢筋的正常生产。
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被普遍用于建筑工程的螺纹钢筋,在其表面敷以环氧树脂粉末涂层,以提高螺纹钢筋的抗腐蚀能力,延长建筑物的使用寿命。目前环氧树脂粉末涂层螺纹钢筋在国内重要建筑工程中(如高速铁路、高速公路、跨海大桥、海港码头、水利工程等)的使用,已有了较快的发展,但在其它众多建筑领域的应用,仍因技术标准或经济成本等因素制约,还处于认识和起步阶段,其普及程度远低于欧美发达国家甚至印度和一些东南亚国家。
由于环氧树脂粉末涂层是众多涂层材料中防酸、碱特性最好的防腐涂料之一,能有效阻隔腐蚀物质,通过静电喷涂技术,形成均匀、致密与钢筋结合牢固的环氧涂层,相对于镀锌、阴极保护等其它防腐措施而言,最具技术、性能和成本优势。因此其国内市场的发展空间十分广阔。
一、螺纹钢筋在混凝土中被腐蚀的基本机理
环氧树脂涂层钢筋应用于钢筋混凝土建筑工程的研究开发,最早始于五、六十年代的美国,而真正用于建筑工程在美国也还是近二、三十年的事。导致螺纹钢筋腐蚀的典型气象环境,如北美地区冬季寒冷多雪,公路、桥梁长时间被冰雪覆盖,严重影响公路畅通,所以冬季常需在路面撒盐,利用盐类物质溶化时的放热反应来融化冰雪。我国北方地区的公路和桥梁在冬季也常用撒冰盐的办法来融化积雪。
冰盐融化后的盐水广泛通过地面裂缝渗透到混凝土中,盐水中的氯离子具有极强的腐蚀性,它活性大,渗透能力强,同时由于它的强吸湿性,使混凝土处于湿润状态,进一步增强了电化学腐蚀原电池的锈蚀能力。所有这些原因均导致钢筋的快速腐蚀。同时,因钢筋锈蚀产生的氧化皮体积数倍于腐蚀消耗掉的铁原体体积,氧化皮体积的大幅度膨胀,导致混凝土进一步开裂,使钢筋直接暴露在大气、水及腐蚀性介质中,使腐蚀速度进一步加快,形成恶性循环。同时由于世界性大气环境的恶化,大气中二氧化硫浓度过高,酸雨中的酸根离子直接渗透到建筑物混凝土中腐蚀钢筋,使建筑物在未达到设计使用年限前就提前被破坏。
二、环氧树脂涂层螺纹钢筋的生产工艺和技术标准
螺纹钢筋的静电热喷涂工艺大致如下:
钢筋上自动送料机构表面抛丸预处理表面清灰中频感应加热静电在线喷粉涂层流平胶化余热固化水冷表面涂层涂层检测包装下线
环氧树脂粉末涂层螺纹钢筋在国际上比较公认和通行的技术标准有美国的ASTMA775M95、英国的BS7295-1992、日本的JSCE、国际化标准组织ISO14654等。中国也有自己的部颁标准--建设部的JG3042-1997。有关这些标准资料请见本文的附件。
三、螺纹钢筋涂敷环氧树脂粉末涂层的若干技术改进
随着环氧粉末涂层钢筋在国家重点工程项目中需求量的剧增,对涂层的厚度和均匀性的严格要求,传统的生产工艺显然不能有效适应。我公司在工程实践中对传统的生产工艺作了一系列的研究和改进。
1将喷枪的固定布局改进为喷枪的扫描式喷涂。
由于螺纹钢筋表面有凸起的筋条,所以钢筋在喷涂过程中不能象表面光滑的钢管那样以均匀的速率自转式地前进并通过喷粉区域,在钢筋表面形成厚度均匀的粉末涂层。所以在传统的钢筋喷涂工艺中,大多采用在每一根钢筋的上、下方,各布局一把固定的静电喷粉枪,形成了N根钢筋需配置2N把喷枪的"常规"。
随着人们对生产效率的高要求,已不再满足一套生产机台并列排布8根螺纹钢筋,而提出了12根、16根、20根甚至更多的螺纹钢筋排布数量要求,若按照传统的老工艺,则需要分别配置24把、32把、40把静电喷粉枪。而过多的喷枪配置,必然导致喷粉房内粉末浓度大大超过粉末爆燃的最高控制标准,对安全生产形成威胁,同时大量的过喷粉末造成一次上粉率降低,给粉末的自动筛分循环系统形成很大的回收压力。
我们在16根钢筋的喷粉项目中,将喷枪装载在一台专用的、具有水平往复功能的机构上,实现了喷枪对螺纹钢筋的扫描式静电喷粉。扫描的速度和幅度可以根据不同规格的螺纹钢筋、不同的钢筋排布数量、不同的生产线速度和不同的涂层厚度要求等,通过变频器进行调整和控制。其优越性显而易见:
①由于喷枪作扫描运动,使钢筋的二个侧面能够获得比喷枪固定时更多的上粉机会,获得更均匀的涂层厚度。
②喷枪配置数16把,仅为传统工艺的50%,一次上粉率大大提高,设备投资大为降底。
③喷房内粉末浓度,仅为传统工艺的50%,安全生产系数大大提高。
2采用复合式粉末回收装置
受钢筋喷粉工艺特殊性的限制,钢筋喷粉房的长度不宜过长,一般都设计得比较短,这就形成了喷房内的几个特点:空间小、上粉区域短、粉末浓度高、粉末回收量大。如果按照通常的抽风回收方式,强气流容易形成对喷房内上粉区域的干扰,直接影响钢筋的涂层质量。如果抽风量偏小,势必形成喷房内粉末的外溢,影响周边环境。所以既要保证狭小的喷粉区域内不受抽风气流的干扰,保持粉末浓度的稳定和均匀,又要保证喷房进、出口处粉末不外溢,为此我们专门设计了适合钢筋喷涂用的复合式锥型回收小车,使喷房上粉区域内的气流相对稳定,喷房进、出口处的气流形成气幕效应,防止粉末外溢,较好地解决了这一问题。
3在生产实践中,由于小规格钢筋(如∮8)需求量大,要求的生产线速度高。由于此类小钢筋的机械平直性强度差,所以在喷房内其自然下垂弯曲度直接影响静电喷粉枪的安全,而且钢筋表面的粉末涂层在未胶化前,不宜同传送机构有直接的接触和滚动性摩擦。为此,我们专门在喷房内设计了承接小钢筋下垂的机构,保证了∮8类小规格螺纹钢筋的正常生产。