钢筋粉末涂装工艺的方法与各种性能要求
2008/12/22 13:45:30 作者:admin
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
剥离量，% 普通钢筋，a 环氧涂层钢筋，a
1 8 20
2.5 9 27
5 14 33
10 28 42
20 35 49
30 38 54
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/T18593-2001《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。
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。
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。
（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
测试性能 测试条件 实际指标 参考标准
耐化学稳定性 3M CaCl2、 3M NaOH、3M Ca(OH)2饱和溶液（24±2℃，45d） 涂层不起泡，不软化，不失去粘着性 JG3042-1997
GB/T 18593-2001
3% NaCl、0.3N KOH、0.05N NaOH（55±4℃，28d） 钢筋弯曲前或弯曲后涂层不起泡，不失去粘着性，不返锈 ISO14656:1999(E)
阴极剥离 3% NaCl（24±2℃，1.5V，168h） ＜4 mm
≤8 mm JG3042-1997
GB/T18593-2001
3% NaCl（23±2℃，1.5V，168h） ＜2 mm ISO14656:1999(E)
抗弯曲性 Ф100mm，180° 无裂缝 JG3042-1997
GB/T18593-2001
Ф100mm，180°，6d 无裂缝 ISO14656:1999(E)
盐雾试验 5% NaCl(35±2℃，800±20h) 不起泡，不返锈 JG3042-1997
GB/T18593-2001
5% NaCl(35±2℃，400±10h) 不起泡，不返锈 ISO14656:1999(E)
冲击性 (24±2℃) 9J JG3042-1997
GB/T18593-2001
(23±2℃) 10J ISO14656:1999(E)
表4 原立东公司钢筋用粉末涂料性能
项目 技术指标
外观 色泽均匀，无结块
密度，g/cm3 1.30~1.48
不挥发物含量，% ≥99.5
胶化时间，s 可按用户要求
粒度分布 150µm ≤0.1%
250µm ≤0.01%
磁性物含量 ≤0.002
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
剥离量，% 普通钢筋，a 环氧涂层钢筋，a
1 8 20
2.5 9 27
5 14 33
10 28 42
20 35 49
30 38 54
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/T18593-2001《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。
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。
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。
（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
测试性能 测试条件 实际指标 参考标准
耐化学稳定性 3M CaCl2、 3M NaOH、3M Ca(OH)2饱和溶液（24±2℃，45d） 涂层不起泡，不软化，不失去粘着性 JG3042-1997
GB/T 18593-2001
3% NaCl、0.3N KOH、0.05N NaOH（55±4℃，28d） 钢筋弯曲前或弯曲后涂层不起泡，不失去粘着性，不返锈 ISO14656:1999(E)
阴极剥离 3% NaCl（24±2℃，1.5V，168h） ＜4 mm
≤8 mm JG3042-1997
GB/T18593-2001
3% NaCl（23±2℃，1.5V，168h） ＜2 mm ISO14656:1999(E)
抗弯曲性 Ф100mm，180° 无裂缝 JG3042-1997
GB/T18593-2001
Ф100mm，180°，6d 无裂缝 ISO14656:1999(E)
盐雾试验 5% NaCl(35±2℃，800±20h) 不起泡，不返锈 JG3042-1997
GB/T18593-2001
5% NaCl(35±2℃，400±10h) 不起泡，不返锈 ISO14656:1999(E)
冲击性 (24±2℃) 9J JG3042-1997
GB/T18593-2001
(23±2℃) 10J ISO14656:1999(E)
表4 原立东公司钢筋用粉末涂料性能
项目 技术指标
外观 色泽均匀，无结块
密度，g/cm3 1.30~1.48
不挥发物含量，% ≥99.5
胶化时间，s 可按用户要求
粒度分布 150µm ≤0.1%
250µm ≤0.01%
磁性物含量 ≤0.002
表5 原立东公司不同固化速度的粉末
粉末牌号 固化速度型式 200℃胶化时间，s
LDP-800 标准型 12~18
LDP-801 快速固化型 6~12
LDP-802 慢速固化型 18~28
4 国内涂层钢筋生产状况
国内涂层钢筋已在建筑交通行业开始应用，这是粉末涂装行业迈出的喜人一步。但涂层质量还存在一些不足之处，有待解决和进一步提高。目前涂层钢筋存在的质量问题主要反映在钢筋的主肋附近针孔数超过JG3042标准规定的数目（每米长度上不超过3个针孔）。表6为国内权威机构对涂层钢筋进行连续性检测的结果。
表6 涂层钢筋的涂层连续性检测结果
厂家 样品 针孔位置及数量
厂家甲 甲-1 主肋附近有较多针孔
甲-2 主肋附近有较多针孔
厂家乙 乙-3 一侧有针孔
乙-4 一处有针孔
厂家丙 丙-5 一侧主肋附近沿主肋有大量针孔
丙-6 有一个针孔
丙-7 一侧主肋附近沿主肋有大量针孔
粉末牌号 固化速度型式 200℃胶化时间，s
LDP-800 标准型 12~18
LDP-801 快速固化型 6~12
LDP-802 慢速固化型 18~28
4 国内涂层钢筋生产状况
国内涂层钢筋已在建筑交通行业开始应用，这是粉末涂装行业迈出的喜人一步。但涂层质量还存在一些不足之处，有待解决和进一步提高。目前涂层钢筋存在的质量问题主要反映在钢筋的主肋附近针孔数超过JG3042标准规定的数目（每米长度上不超过3个针孔）。表6为国内权威机构对涂层钢筋进行连续性检测的结果。
表6 涂层钢筋的涂层连续性检测结果
厂家 样品 针孔位置及数量
厂家甲 甲-1 主肋附近有较多针孔
甲-2 主肋附近有较多针孔
厂家乙 乙-3 一侧有针孔
乙-4 一处有针孔
厂家丙 丙-5 一侧主肋附近沿主肋有大量针孔
丙-6 有一个针孔
丙-7 一侧主肋附近沿主肋有大量针孔
