水性涂料施工受天气因素影响的分析与对策

李 锐 中国铁路上海局集团有限公司上海房建公寓段

1 概况

1.1 工程实例一：虹桥站钢结构涂装整治

虹桥火车站钢结构雨棚从2009年投入使用至今，已快十年时间，钢结构表面保护涂层部分失效、脱落。上海房建公寓段借迎18年进博会的契机，完成了对虹桥钢结构防腐涂装整治。本次历时8、9两个月。施工过程发现同一施工队伍在部分天窗作业时间内漆膜质量起伏较差，通过记录分析，出现漆膜质量较差的天窗点前有大到暴雨现象。由此可见湿度对漆膜质量有着较大的影响。

1.2 工程实例二：金山园区雨棚屋面板涂装整治

2018年上海房建公寓段对金山园区站屋面板锈蚀情况进行了整治。该工程于2018年10月25日开工正式作业4个天窗点，施工中发现涂料无法成膜，油漆流淌现象严重。最终工程停工。通过对比，临近的金山卫站屋面锈蚀整治工程，在屋面板材质上，车站所处的气候均一致。而9月开工的金山卫站雨棚涂装整治未出现无法成膜现象。9月金山卫日均最低气温160C，而10月25日后几日最低气温达到了50C至70C。由此可以判断温度对油漆成膜的质量有着较大的影响。

1.3 研究方向

通过以上两个工程实例施工因素变化的分析，判断出温度和湿度对钢结构涂装漆膜质量的有着较大的影响。对油漆涂装合适的温度、湿度等天气因素进行研究对合理指导钢结构涂装施工有着重大意义。

2 钢结构锈蚀因素的分析

2.1 雨水

降雨后会在钢结构表面形成富积氧电解质薄膜，氧气作为阴极与钢结构形成一个基本的腐蚀原电池，使大气腐蚀以优先的氧去极化进行腐蚀。氧在有水的环境中与铁反应，生成氧化铁，即铁锈。

2.2 湿度

上海年平均气温高于金属70%的临界相对湿度。已知实验结果表明钢铁在相对湿度大于70%的环境时开始明显腐蚀。

2.3 行车产生的油污

列车行进产生的静电油灰在钢材上形成了一层很厚的污染带，这些腐蚀性很强的污染带对钢结构会造成不同程度的腐蚀。

2.4 空气的盐含量

上海市靠海，大气里的盐含量相对内陆城市要高许多，空气中的盐离子溶于钢结构表面的水膜。形成腐蚀性很强的电解质，加速钢结构的腐蚀。

2.5 原涂装施工工艺不到位

钢结构杆件焊接处容易出现锈蚀。焊接缝部位是现场施工很容易导致涂装施工不到位。所以焊接缝处是锈蚀的多发部位。

3 油漆涂料的选择

由于雨棚钢结构涂装施工大多在线路上方。必须天窗点作业。天窗施工时间较短对油漆的干燥时间有着较高的要求，所以高铁钢结构涂装施工必须寻求新型涂料。目前车站钢结构设备维护大多使用水性钢结构涂料。该涂料具有下列适合车站钢结构涂装天窗作业的优点。

3.1 漆膜表干速度快

传统油性涂料进行防腐处理过程中，普通涂料对二次施工的间隔时间一般都在4 h以上，需要等待底漆干燥后才能进行二次涂装，在较短的时间内很难完成2次覆涂。有效作业利用时间短，工作效率低。水性钢结构涂料表干时间小于30 min，一个天窗点可以保证2至3遍涂装。

3.2 允许带湿作业

由于“天窗点”作业都是在夜间施工，昼夜温差，钢结构表面产生很容易凝露，严重影响了涂料覆盖效果。水性钢结构涂料对擦拭过的湿底材具有优异的附着力，并对残留的水膜具有一定的容忍性。

3.3 适应低打磨处理的底材

由于车站钢结构雨棚净空高度都在20 m以上，高空作业严重影响了作业人员的活动空间，只能使用手持电动工具对底材表面进行清理。手工除锈的方式作业面积有限，锈蚀面很难彻底清除，基底处理难以达到溶剂型涂料的施工要求。水性钢结构涂料对打磨过仍存在锈坑的底材有一定的容忍性。

3.4 与旧涂层结合较好

传统涂装涂料与旧层涂料的覆盖率的不匹配，会造成覆涂后的地方，在较短的时间内就容易产生二次脱落。水性涂料为生物性纳米材料化学螯合的单组份特殊改性的丙烯酸树脂，为弱性介质涂料，不会与溶剂型旧涂层发生咬底、脱落及空鼓等问题。

4 温度因素对水性涂料表干时间的分析

温度对于涂装来说是一个重要的因素。对于涂料，在气温较高的时候涂装，由于涂料中的水挥发太快，膜层表面很快地结成一层薄的干皮，形成了一个封闭层，使下面涂料中的水不能完全挥发。这样就会出现绉皮，或起泡。由于干燥太快，涂膜表面来不及流平，使涂层表面不平滑。因此一般在温度高于35℃时不应进行涂装。如果气温太低，就可能使涂膜的干燥性大大降低。在垂直的表面会产生流挂现象。另外，当温度太低时，即使是常规油性涂料也会出现粘度增加，如果水性涂料勉强进行施工，就需要多加入一些水，以获得较好的涂装性。但是这样将会造成水的额外增加和涂膜变薄的现象，影响涂层质量。

图1 水性钢结构涂料受温度影响表干时间的变化图（湿度RH60%）

由图1可以看出涂装的表干速度随温度的降低不断增长，低温环境下不但对漆膜质量造成影响，也不利于时间有限的高铁天窗修施工。

5 湿度因素对水性涂料表干时间的分析

钢结构涂装质量和施工时空气中的湿度有直接关系。大气中地面的相对湿度一般在40%～90%之间变化。在涂装施工中，按常规，当相对湿度超过85%时，是不应进行的，这是因为湿度太高将会产生水分而凝聚在物体表面，不但会使刚除锈清洁的钢铁表面很快重新生锈，从而降低油漆的附着力，而且对己涂过底漆的表面，也会降低面漆的附着力，影响涂层质量。

表1 水性钢结构涂料受湿度影响表干时间的变化图（温度30℃）

从表1中看出相对湿度越高，空气中的水分越接近于饱和，涂层中的水分不易向空气中逸出，涂层的表干及效果就会受到相应的影响，表干时长增加。相应的湿度越低越有利于漆膜的表干速度的增加。

6 总结

在这里以上海市的平均气温及湿度作为参考，图2是上海市全年每月平均温度、降水总量、湿度的统计表。

图2 上海市全年每月平均温度、降水总量、湿度的统计表

由于高铁雨棚涂装天窗修夜间施工作业的情况，日平均最低气温更具参考意义，通过前文温度对水性钢结构涂料涂装的研究得出，350C以上及50C以下对水性涂料的涂装施工都是比较极限的情况，单一从温度因素考虑4月到10月都是合适的施工时间。通过前文湿度对水性钢结构涂料涂装的研究得出，湿度越大，水性涂料的成膜时间会急剧增长。从上海市全年每月平均湿度来看上海市每月平均湿度波动不大，而受降雨影响的湿度的激增对涂装的影响就尤为关键，上海市属北亚热带季风性气候，全年70%左右的雨量集中在5至8月的汛期。5月至8月的平均降水总量也远高于其余月份。

从温度和湿度两种因素综合考虑。4月、9月、10月是比较适合水性涂料涂装施工的时间，考虑到不少大型高铁车站的高铁雨棚涂装施工体量较大，一个月天窗施工时间不够，4月至5月，9月至10月都是较为合适的施工时间。