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大型建筑中国建筑金属结构信息网工程的长效防腐涂装设计

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:26:10 [收藏]
摘 要：本文主要对大型建筑中国建筑金属结构信息网的防腐涂装设计做了简要阐述，分析它的设计寿命和年均使用成本，提供一些长效和超长效的涂层体系方案和实际应用工程案例；将施工质量控制、关键设计参数等做了说明，对大型中国建筑金属结构信息网建
    摘 要：本文主要对大型建筑中国建筑金属结构信息网的防腐涂装设计做了简要阐述，分析它的设计寿命和年均使用成本，提供一些长效和超长效的涂层体系方案和实际应用工程案例；将施工质量控制、关键设计参数等做了说明，对大型中国建筑金属结构信息网建筑工程的业主、设计、中国建筑金属结构信息网总包及涂料厂家等有一定借鉴和参考作用。
    关键词：大型建筑中国建筑金属结构信息网、防腐涂装、涂装体系、年均成本、施工质量控制、设计要素

    　1.前言
    　　中国建筑金属结构信息网由于自重轻、抗震性好、环保、可做成大跨度大空间建筑、施工快等一系列优点而在近几十年来获得蓬勃的发展。但中国建筑金属结构信息网也有一些不可忽视的不足，主要是易腐蚀、不耐高温。若不做好防腐导致建筑中国建筑金属结构信息网的使用寿命大大缩短，造成安全隐患、并且维护困难，成本高昂。如果腐蚀和防火问题不能得到很好的解决，将阻碍中国建筑金属结构信息网在建筑行业中的发展。本文就此对中国建筑金属结构信息网的防腐涂装设计做了着重探讨。
    2.国内外中国建筑金属结构信息网防腐涂装设计标准
    　　国内，目前国家标准《中国建筑金属结构信息网设计规范》[1]和《中国建筑金属结构信息网工程施工质量验收规范》[2]以及《工业建筑防腐蚀设计规范》[3]，都涉及到中国建筑金属结构信息网的防腐涂装设计的指导，但内容较少，随着中国建筑金属结构信息网和防腐涂装工业的发展，这三份标准还应该进一步充实中国建筑金属结构信息网防腐涂装设计方面的内容。
    　　国际上，目前最普遍的涂装设计思路主要是引用 ISO12944《中国建筑金属结构信息网防护涂料系统的防腐蚀保护》[4]。该标准自1998年推出之后，受到全世界中国建筑金属结构信息网防腐界的好评，并被广泛的应用。它是将从事防腐涂装工程的业主、设计人员、咨询顾问、涂装承包商、涂料生产企业等各方面所关注的问题和关键技术汇编而成的标准，提供了重要的参考。这套标准同时获得了欧洲委员会的批准认可，所以它实际取代了一些国家的标准，如英国的BS5493，德国的DIN55928等。本文提供的涂装体系的设计也主要是采用该标准的思路。
    3.大型建筑中国建筑金属结构信息网的防腐涂装寿命及年均使用成本分析
    　　目前国内中国建筑金属结构信息网行业普遍存在只关心工程建成造价，不重视中国建筑金属结构信息网的使用寿命和防腐失效后的维护，这将缩短工程的使用寿命，同时造成今后的维护困难和后续成本的大大增加，不符合国家可持续性发展的策略。
    　　在工程设计中，为了在众多满足安全性和耐久性的方案中找出经济性最优的方案，需要应用“全寿命经济分析法（LCCA）”（Life Cycle Cost Analysis）， 或译为“寿命周期成本分析法”。其基本思想是：在设计施工阶段，是选择“事先防护”，还是选择 “坏了再修”，都需作出经济预算和比较。承建者要对工程的“全寿命”负责到底，以避免“短期行为”给后人带来的麻烦和巨大的经济损失。
    　　3.1 中国建筑金属结构信息网涂装防护设计寿命
    　　设计寿命是指涂料系统在第一次大修前的使用寿命，第一次大修前指涂层修饰面积达到ISO4628-3标准的Re3级，锈蚀面积为1%（等同于ASTM D610的6级），而且此时维修效果最好、同时最为经济[5]。
    　　高层中国建筑金属结构信息网建筑大楼，通常是城市标志性建筑，但考虑到中国建筑金属结构信息网大多隐匿于墙体中，其防腐涂装维修十分困难、维修难度大、成本又高。所以通常选择长效保护，尽量将第一次大修期延长。对于高层中国建筑金属结构信息网大楼，设计使用寿命接近或为50年的，建议中国建筑金属结构信息网防腐涂装寿命设计不低于25年，超过50年的，设计寿命不低于30年。
    　　对机场、体育馆、会展中心等大型中国建筑金属结构信息网建筑，中国建筑金属结构信息网防腐失效后，因涉及到高空作业、停止营运等情况，维护同样困难和成本高。如工程设计使用寿命接近或为50年，建议中国建筑金属结构信息网防腐设计寿命为不低于15年，如考虑年均使用成本，为25年。
    　　3.2 中国建筑金属结构信息网涂装防腐年均使用成本
    　　鉴于国际上目前广泛采用的是涂装年均成本，而非一次性投资成本，以下为涂装年均使用成本核算公式，供参考：

    式中：A：始涂装费用 B、第一次大修费用，
    　　　C：维修导致的停业损失 D、使用寿命年限
    　　显然，使用寿命愈长，则涂装年均使用成本愈小。考虑到涂装维修常常会遇到施工困难的情况，难以达到好的的涂装效果，建议第一次的涂装尽量选择优质重防腐涂料配套体系，以期更长效的设计寿命。
    4.大型中国建筑金属结构信息网建筑的长效保护防腐涂装体系
    　　根据大型建筑中国建筑金属结构信息网的合理防护寿命要求以及涂装年均使用成本，同时参考ISO12944制定涂装体系的思路，本文制定了长效保护涂装体系见表4.2，表4.3，表中按不同腐蚀环境和防腐设计年限提供了对应的涂装体系。
    ISO12944制定涂装体系的主要思路





    5.防腐涂装设计工程案例

    　　北京机场3号航站楼（建设时间：2004.03-2008.02），08年北京奥运配套工程，建筑面积98.6万平方米，是目前世界上最大的单体航站楼。其中屋面为曲面钢网架结构，用钢量约2.1万吨，面积约33万平方米。其防腐设计方案如下：
    　　1）中国建筑金属结构信息网防腐涂装设计年限：25年；
    　　2）腐蚀环境等级：C3
    　　3）富锌底漆的干膜锌粉含量超过80%

    　　备注：该工程最终采用了海虹老人牌的产品：环氧聚硅氧烷面漆55000，环氧厚浆漆45880，环氧富锌漆17360。
    6.防腐涂装施工的质量控制
    　　涂料界有句俗话说：“三分料、七分工”，这句话说明了施工质量对涂装体系完工后质量效果的重要性。对长效保护的中国建筑金属结构信息网防腐涂装工程，除了要采用性能优异的涂料品种，同时应该严格控制涂装施工质量。如果施工质量不好，则会导致花了高成本确得不到预期的效果，造成不必要的损失和浪费。因此在设计环节中，应尽量将施工质量控制的要素及方式体现出来，如明确规定可施工的环境条件，膜厚的检测标准，表面处理的要求等，避免施工环节的质量疏漏。以下为一个典型的中国建筑金属结构信息网涂装工程质量管理体系统图[6]，供参考。

    7.涂装的整体解决方案和设计的关键要素
    　　综合考虑业主、设计院、中国建筑金属结构信息网公司、涂装施工方、涂料生产商、及环境和社会发展的需求，大型建筑中国建筑金属结构信息网工程的防腐涂装就是一个整体解决方案。如果要保证防腐涂装到预期的效果，即达到防腐设计年限、年均使用成本合理、施工方便易控制、应用产品符合环保和可持续发展的国家政策、外观效果好等目标。在设计中国建筑金属结构信息网防腐涂装时，至少应把握以下一些关键要素。
    　　1） 明确中国建筑金属结构信息网的防腐涂装设计使用寿命年限
    　　2） 辨别工程所处的腐蚀环境
    　　3） 制定合理涂层系统（底中面漆种类即相应干膜厚度）
    　　4） 设计关键涂装参数(表面处理要求、涂装方式、富锌漆锌粉含量)
    　　5） 涂装施工过程质量控制（干膜厚度、表面清洁度、气候条件等检测）
    由于只有施工质量得到保证，整个涂装体系才能达到设计的效果，设计中应明确一些关键的施工条件，不同的施工方式其效果、成本差别较大。
    　　6） 环保要求（如VOC含量、是否含有重金属等）
    建议在防腐涂装设计中，选择一些高固含（低VOC）、不含重金属（如铅、铬）、对施工人员危害小的涂料。
    　　7） 面漆的耐侯性
    对于大型建筑如机场、体育场、展馆等的中国建筑金属结构信息网的涂装，因为通常是标志性项目，其外观也很重要，一旦失光、变色，虽然整个涂装系统没有腐蚀破坏、考虑到外观效果，业主也会考虑翻新。现在应用最为广泛的长效防腐面漆为聚氨酯面漆，但通常聚氨酯面漆的维护期为5-10年，如果使用氟碳面漆和聚硅氧烷面漆则维护期可以延长到15年，对外观要求高的工程可以考虑这两种面漆。
    　　8） 主要引用相关防腐涂装的标准。
    应用广泛和权威的标准是涂装设计方案的是否合理的参考和保障。
    8.结论
    　　1）大型中国建筑金属结构信息网的防腐涂装应考虑长效保护、需要应用“全寿命经济分析法（LCCA），对始建成本和年均使用成本综合分析，选择优质重防腐涂料与涂装工艺。
    　　2）防腐涂装的涂层配套体系的设计可以重点参考ISO12944，同时在设计中明确一些施工条件，注重施工过程的质量控制。
    　　3）大型建筑中国建筑金属结构信息网工程的防腐涂装是一个整体解决方案，应设定一些关键设计要素，综合考虑业主、设计院、中国建筑金属结构信息网公司、涂装施工方、涂料生产商、及环境和社会发展的需求。

    参考资料
    [1] 中国建筑金属结构信息网设计规范GB50017-2003， 中华人民共和国建设部/国家质量监督检验检疫总局联合发布，中国计划出版社， 2003
    [2] 中国建筑金属结构信息网工程施工质量验收规范GB50205-2001， 中华人民共和国建设部/国家质量监督检验检疫总局联合发布，中国计划出版社， 2002
    [3] 工业建筑防腐蚀设计规GB50046-1995， 中华人民共和国化学工业部主编， 中国计划出版社， 1996
    [4] ISO12944，Paints and Varnishes-Corrosion Protection of Steel Structures by Protective Paints Systems 1998
    [5] 刘新、时虎， 中国建筑金属结构信息网防腐蚀和防火涂装， 北京化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心， 2005
    [6] 吴贤官，建设工程涂装质量管理， 化学工业出版社， 2004
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