钢筋防腐是钢结构设计中不可缺少的重要环节，下面我们将从钢筋防腐的意义、防腐的机理、常用的防护措施等几个方面来解读钢筋防腐的重要性。
01钢筋防腐的意义
建筑用钢材具有强度高、塑性韧性好、重量轻等优点，加之钢结构制造方便、施工周期短，适合于大跨度、高高度、重荷载的结构，因此在建筑工程中得到了广泛的应用。
但钢材的耐腐蚀、防锈性能较差，据不完全统计，每年因钢材腐蚀造成的经济损失约占国民经济产值的4%。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，而且对结构的安全构成很大威胁，因钢材腐蚀引起的工程事故屡见不鲜。因此，钢结构（特别是薄壁钢构件）的防腐处理具有重要的经济和社会意义。
02钢铁防腐机理
要想防止钢结构腐蚀，首先要了解钢结构腐蚀的原因。我们可能对钢结构的防腐方法很熟悉，但是对钢结构腐蚀的机理却不太了解。钢结构腐蚀的原因有哪些呢？
主要有两方面：
一、钢材在室温（100℃以下）下的腐蚀机理。
钢材在常温下的腐蚀主要是[电化学腐蚀]，钢材在常温大气环境中使用时，受到大气中的水分、氧及其他污染物(如未清理的焊渣、锈层、表面污垢)的腐蚀。
当大气相对湿度低于60%时，钢材的腐蚀较轻微；但当相对湿度增大到一定值时，钢材的腐蚀速度就会突然加快。这个相对湿度值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60%~70%。
当空气受到污染或沿海地区空气中含有盐分时，临界湿度很低，钢材表面易形成水膜。这时焊渣和未清理干净的锈层（氧化铁皮）起阴极作用，钢结构件（母材）起阳极作用，在水膜中发生[电化学腐蚀]。大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是钢材腐蚀的决定因素。大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。
二、钢材在高温下（100℃以上）的腐蚀机理。
钢铁在高温下的腐蚀主要是[化学腐蚀]。在高温条件下，水以气态存在，电化学腐蚀很少，成为次要因素。当金属与干燥气体（如O2、H2S、Cl2等）接触时，表面会生成相应的化合物（氯化物、硫化物、氧化物），引起钢铁的化学腐蚀。
03钢筋腐蚀防护方法
了解了钢铁的腐蚀机理之后，我们来分析一下防止钢铁腐蚀的方法。
根据钢筋腐蚀的原理，只要阻止或破坏电化学腐蚀电池的形成，或强力阻止阴极和阳极的产生，就能够防止钢筋的腐蚀。采用防护层防止钢筋腐蚀是目前常用的方法。常用的防护层有以下几种。
一、金属保护层。
金属防护层是由具有阴极或阳极保护功能的金属或合金，通过电镀、喷涂、化学镀、热镀、扩散镀等方法，在需要保护的金属表面形成一层金属保护层（膜），使金属不与腐蚀介质接触，或采用电化学保护的方法使金属免受腐蚀。
二、化学保护层。
利用化学或电化学的方法在钢铁表面生成一层耐腐蚀化合物膜，使腐蚀介质与金属隔离，防止金属腐蚀。
三、非金属保护层。
利用油漆、塑料、搪瓷等材料通过涂刷或喷涂的方式，在金属表面形成一层保护膜，将金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属腐蚀。
通过以上的讲解，我们对钢筋防腐的机理和防护方法有了初步的了解。
涂漆前钢材表面该如何处理？
钢材从加工到出厂，构件表面不可避免地会沾染油污、水分、灰尘等污染物，并产生毛刺、氧化铁皮、锈层等表面缺陷。从钢结构腐蚀的主要原因可以看出，污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素，而表面污垢会严重影响油漆在钢材表面的附着力，使漆膜下锈蚀不断扩展，导致涂层失效或损坏，达不到预期的防护效果。因此，钢材表面处理的质量对涂层的防护效果和寿命的影响比涂层本身的性能差异更大，应引起重视。日本出版的《腐蚀防护技术》一书认为，影响涂装质量的诸多因素所占比例如表1-1所示。
表1-1 防腐涂层各因素对涂层质量的影响
影响质量的因素
影响程度(%)
表面处理（除锈质量）
49.5
涂层厚度（涂层数）
19.1
油漆类型
4.9
其他（建设、管理等）
26.5
钢结构的表面处理方法有手工工具除锈、滚钢丝轮除锈、酸洗除锈、喷砂（丸）除锈、化学转化膜、热浸镀、电镀、表面合金化、射流控制真空除锈、激光除锈等。
对于处于中度腐蚀环境中的承重钢构件，当形状复杂或体型特殊时，可采用酸洗除锈。酸洗应有特殊的工艺控制来保证（不能使用盐酸），添加缓蚀剂，清理到位，保证拐角处、凹处不积酸，避免材料产生氢脆。
各类部件的物理除锈方法及等级可按表1-2选择。
表1-2 各类部件的物理除锈方法及等级
组件类型
除锈方法
除锈等级
通用部件无腐蚀
手动和电动工具除锈
Sa2（彻底）或 Sa3（非常彻底）
腐蚀较弱的承重部件
喷砂（喷丸、打磨）除锈
Sa2（彻底）或 Sa2 1/2（非常彻底）
承受中度腐蚀的承重部件
喷砂（喷丸、打磨）除锈
Sa2 1/2（非常彻底）
注：①对于使用期内难以修复的承重构件，应适当提高除锈等级（不超过Sa2 1/2级）。②除锈前后，应认真清除油污、毛刺、涂层、飞溅物及氧化铁皮。③除锈、涂装工程质量验收应符合《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。
防腐涂层的工作原理和分类有哪些？
钢构件的防腐涂层根据具体情况可采用不同的形式，如金属保护层(镀锌等)、油漆涂层、复合保护层(即金属保护层和油漆涂层同时采用)。
目前钢结构防腐最常见的方法是涂刷防腐漆，防腐漆是一种含油或不含油的胶体溶液，涂刷在钢材表面后能形成一层薄膜，对钢结构起到保护作用。
防腐涂层一般由底漆和面漆组成。
底漆中粉末较多，基材较少，涂膜粗糙。底漆的作用是使漆膜与底漆和面漆结合牢固，即要有良好的附着力。底漆中有防腐颜料，可防止生锈，有的还能对金属起钝化和电化学保护作用，防止生锈。
面漆含粉量少，基料多，成型后有光泽的涂膜，主要作用是保护下层底漆。因此，面漆必须具有不透大气、不透湿和耐风化引起的物理、化学分解作用。目前的趋势是采用合成树脂来提高介质的耐风化性能。耐大气性的防腐涂料一般只耐大气中的气相腐蚀。对于受酸碱介质腐蚀的场所，必须采用耐酸碱涂料。
防腐涂料按防护作用可分为底漆、中层漆和面漆，各层漆各有特点、各负其责，各层结合起来就形成复合涂层，可以提高防腐性能，延长使用寿命。
1. 底漆
常用的防腐涂层底漆有富锌底漆、环氧铁红底漆等。
（1）富锌底漆：富锌底漆是由大量细小的锌粉与少量的成膜基料组成。锌的电化学性能比钢铁高，当其受腐蚀时，有“自我牺牲”作用，使钢铁受到保护，腐蚀产物氧化锌填充孔隙，使涂层更加致密。常用的富锌底漆有三种：
①水玻璃无机富锌底漆：以水玻璃为基材，添加锌粉，搅拌均匀后涂刷，固化后用水清洗。此种底漆施工工艺复杂，工艺条件苛刻，表面处理须达到Sa2 1/2级以上，对环境温度、湿度也有要求，形成的涂层易开裂、剥落，现已较少采用。
②醇溶性无机富锌底漆：该底漆以正硅酸乙酯和醇为溶剂，经部分水解聚合，涂装前加入锌粉搅拌均匀，成膜。主要用于钢管、储罐、桥梁、集装箱、船舶、海上平台、港口设施及恶劣腐蚀环境的底涂，并起阴极保护作用。
③有机富锌底漆：以环氧树脂为成膜基料，添加锌粉，经固化形成涂膜。环氧富锌底漆不仅防腐性能优良，而且附着力强，与下一道涂装环氧云铁中层漆结合力好。主要用于一般大气环境下的钢架结构、石油化工设备的防腐。
（2）环氧铁红底漆：此底漆为双组份油漆，为罐装。A组份（油漆）由环氧树脂、氧化铁红及其他防锈颜料增韧剂、防沉剂等配制而成；B组份为固化剂，施工时按比例混合。氧化铁红为物理防锈颜料，性质稳定，遮盖力强，颗粒细小，在漆膜中能起到很好的屏蔽作用，防锈性能好。环氧铁红底漆对钢板和上层环氧面漆均有很好的附着力，常温下干燥速度快，不渗入上层面漆，目前广泛应用于钢质管道、储罐、钢结构等防腐工程。
2. 中漆
中涂一般为环氧云铁漆、环氧玻璃鳞片漆、环氧厚浆漆。
（1）环氧云铁漆：此漆由环氧树脂添加云铁而成。云铁的微观结构似片状云母，厚度仅几微米，直径几十微米至100μm。环氧云铁漆耐高温、耐碱、耐酸、无毒，其片状结构能阻止介质渗透，增强防腐性能，且收缩率小，表面粗糙钢材除锈方法，是一种性能优良的中层防腐漆。
（2）环氧玻璃鳞片漆：此漆是以环氧树脂为基料，薄玻璃鳞片为骨料，加入各种助剂组成的厚浆状防腐涂料。玻璃鳞片厚度仅为2~5μm。由于鳞片在涂层中呈多层排列，形成独特的屏蔽结构。
（3）环氧厚浆漆：该漆配套性、协调性好，目前在很多防腐领域都有应用，可与聚氨酯、丙烯酸、氯化橡胶面漆等配套，达到优良的防腐效果，使用寿命可达5~10年。
3.面漆
用于面漆的油漆按其价格可分为以下三个档次：
（1）普通级：普通级涂料有环氧漆、氯化橡胶漆、氯磺化聚乙烯漆等。
（2）中档：中档涂料包括聚氨酯涂料。
（3）高档油漆：高档油漆有有机硅改性聚氨酯漆、有机硅改性丙烯酸面漆、氟漆等。环氧漆经化学固化后，化学性质稳定，涂膜致密，附着力强，机械性能高，耐酸、碱、盐，能耐多种化学介质的腐蚀。
氯化橡胶漆是以氯化橡胶为成膜物质。氯化橡胶是由天然橡胶与氯气反应而得，是一种惰性树脂，成膜后密封性能非常好，水汽、氧气对漆膜的渗透率极低，耐酸、耐碱、耐水、耐氧化剂、耐各种腐蚀气体。经醇酸树脂改性后耐候性好，使用过程中漆膜的物理化学性能变化很小，可以说是一种经济耐用的防腐材料。
选择防腐油漆（涂料）应考虑哪些因素？
一般而言，选择涂层应考虑以下几点：
1.考虑结构的使用条件和涂层范围的一致性
应根据腐蚀介质、湿热地区或干燥地区的具体情况选择油漆，对于酸性介质，可选用耐酸性好的酚醛树脂漆；对于碱性介质，应选用耐碱性好的环氧树脂漆。
2.考虑施工条件的可能性
有的适宜刷涂，有的适宜喷涂，有的适宜自然干燥成膜等等，对于一般情况来说，以使用干燥、易喷涂的冷固性涂料为宜。
3.考虑涂层的正确搭配
由于大多数涂料是以有机胶体为基体，每层涂料形成薄膜后，难免会存在许多异常细小的微孔，腐蚀介质仍有可能渗透腐蚀钢材。因此，现在的涂装施工都不是单层，而是多层涂装，目的就是把微孔减少到最低限度。底漆与面漆之间应有良好的适应性。例如过氯乙烯漆要与磷化底漆或铁红醇酸底漆配合使用才能达到良好的效果，但与油性底漆(如油性红丹漆)配合使用效果就不好，因为过氯乙烯漆中含有强溶剂，会破坏底漆膜。
防腐涂层的底漆、中漆、面漆必须配合使用，选择面漆时，除应符合底漆说明书的要求外，底漆、中漆、面漆的一般组合可参考表1-1。
表1-1 钢结构底漆、中漆、面漆组合
序列号
底漆和中漆
面漆
最低除锈底漆
适用环境组件
红丹系列（油性防锈漆、醇酸或酚醛防锈漆）底漆2遍；铁红系列（油性防锈漆、醇酸底漆、酚醛防锈漆）底漆2遍云铁醇酸防锈漆底漆2遍
2~3 层各色醇酸磁漆
萨 2
无侵蚀成分
氯化橡胶底漆1遍
氯化橡胶面漆2~4遍
萨 2
室内外弱侵蚀重要构件中度侵蚀环境中的各类承重结构
2道氯磺化聚乙烯底漆+1~2道氯磺化聚乙烯中漆
氯磺化聚乙烯面漆2~3遍
1道铁红环氧酯底漆+2~3道环氧防锈漆
环氧清（色）漆1~2遍
1道铁红环氧底漆+1~2道环氧云铁中漆
氯化橡胶漆2遍
1道聚氨酯底漆+2~3道聚氨酯磁漆
聚氨酯清漆1~3遍
环氧富锌底漆1遍+环氧云铁中间漆2遍
氯化橡胶面漆2层
1道无机富锌底漆+1道环氧云铁中间漆
氯化橡胶面漆2层
萨 2 1/2
需要特殊加固以防止腐蚀的重要结构
2涂无机富锌底漆+2~3涂环氧中漆 （75-100μm）-（75-125μm）
脂肪族聚氨酯面漆2层（50μm）
注：①第4项（环氧清漆面漆）的配套组合不适用于室外暴露环境。②当要求涂膜厚度较厚（总厚度大于150μm）时，第2项、第5项、第6项的中涂漆和面漆宜采用厚浆型涂料。③第8项、第9项的无机富锌底漆对除锈等级和施工条件要求较严格，一般较少使用。
4.考虑结构的主次关系
根据构件的重要程度，是主要承重构件还是次要承重构件，可相应选择不同的涂层，或采用相同的涂层但涂层厚度有所区别。
选择涂料时，除考虑结构功能、经济性和耐久性外，还应考虑涂料的稳定性、干燥性、速度、毒性以及施工过程中所需的温度条件等。
要达到良好的防腐效果，在选择合适的、高性能的涂层的同时，对涂层的厚度也有一定的要求。如果涂层厚度较薄或不均匀，钢材表面毛刺的尖峰就会暴露出来，涂层就会有针孔。这时水中的氧离子、氯离子、水分子等就会从这些薄弱处穿过，使钢材生锈腐蚀。腐蚀产物体积膨胀，形成锈包钢材除锈方法，锈包会逐渐扩大，最后涂层起泡、脱落。如果涂层太厚，虽然可以增强防护能力，但附着力和力学性能会降低，成本也会增加。
对于涂装要求一般的构件，采用手工和动力工具除锈时，可采用2道底漆、2道面漆；对于涂装要求较高的构件，采用喷雾除锈时，宜采用2道底漆、1~2道中漆、2道面漆。涂层干漆膜总厚度标准：弱腐蚀不小于120μm，中度腐蚀不小于150μm，强腐蚀的重要构件不小于200μm。对于需要加强防腐的区域，涂层厚度可适当增加20~60μm。涂层厚度必须均匀、连续、完整、无针孔，才能达到良好的防腐效果。
