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1、方法一:人工除锈使用刮刀、钢丝球、砂布等工具对生锈钢筋进行处理,但劳动强度大,除锈质量差。
2、方法二:化学除锈亦称酸洗除锈,利用酸洗液中的酸与金属氧化物进行化学反应。
3、方法三:机械除锈,利用空压机、储砂罐、喷砂管、喷头等设备,适用于大量除锈工作,且能达到较好的除锈效果。
4、方法四:火焰除锈,利用气焊枪对少量手工难以清除的较深的锈蚀斑,进行烧红,让高温使铁锈的氧化物改变化学成份而达到除锈目的。
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关键词:钢结构、锈蚀、除锈、防锈处理方法
目前建筑领域原材料费用尤其是其中的金属材料费用比例是比较高的,因此对所用金属材料的合理选材、优化材料组合及质量控制、应用效果、减少中间维护费用等,是建筑设计工作中日益关注的重点。同时针对某些钢结构件在使用过程中表面状态的改变还应充分考虑材料的耐用性、持久性、耐磨损及维修防护性能。以上就是现代建筑在某些结构中大量采用钢材料及防锈工作重要性的基础。
1 钢结构锈蚀的分类
钢结构的锈蚀根据周围的环境、空气中的有害成分(如酸、盐及其他气体等)及温、湿度和通风情况的不同,可分为两类:(1)化学锈蚀;(2)电化学锈蚀。
(1)钢结构表面与周围介质直接起化学反应而产生的锈蚀称为化学锈蚀。如钢在高温环境中与干燥的O2、NO、SO2、H2S等气体以及和非电解质的液体发生化学反应,导致在钢结构的表面生成钝化能力很弱的氧化保护薄膜FeO、FeS等,其腐蚀程度随时间和温度的增加而增加,从而导致钢结构的化学锈蚀。
(2)钢结构在存放和使用的过程中与周围介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀属于电化学锈蚀。在潮湿的环境中,钢结构表面由于显微组织不同、杂质分布不均以及受力变形、表面平整度差异等原因,使钢结构的局部相邻质点间产生电极电位差,形成许多“微电池”。
2 锈蚀的积度和锈蚀检查
锈蚀处理的对象往往是已经作过防护、涂层良好或部分良好,而发生不同程度锈蚀损坏的钢结构,要有效地处理好锈蚀的结构,就必须对钢结构得锈蚀程度作仔细检查,才能针对具体情况加以有效处理。钢材的锈蚀形态可分为(1)全面锈蚀(普遍性锈蚀)和(2)局部锈蚀;全面锈蚀是表面均匀的锈蚀,而间隙锈蚀、孔蚀、沟蚀及接触处腐蚀漆膜脱落锈蚀均属局部锈蚀。
钢结构锈蚀检查要注意以下6点:
①埋人地下构建的地面附近部位;②可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位,尤其是可能的积水部位;③经常干、湿交替又未包砼构件;④易积灰又湿度大的构件部位;⑤组合截面梁净空小于12 mm,难于涂刷油漆的部位;⑥屋盖结构,柱与屋架节点,吊车梁与柱节点部位。
3 钢结构的除锈、防锈及防锈涂料
钢结构在涂刷防锈蚀涂料前,必须彻底除锈,应将构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净,否则将严重影响涂料的附着力。并使漆膜下的金属表面继续生锈扩展,使涂层破坏失效,达不到预期的防护效果。目前钢结构常用的除锈方法在工厂中多为人工除锈,如喷砂、喷丸。随着国家标准及相关行业标准的陆续制定,钢结构表面除锈的质量控制已有相应的规定,如《钢结构工程施工质量验收规范GB 50205―2001》对喷射、抛射或手工、动力工具等划分了相应的技术要求。
3.1 除锈方法:手工除锈尽管工效低、劳动条件差、除锈不彻底,但因其人工除锈费用低,在漆种对钢结构表面处理要求不高的情况下,此种方法仍可采用。但在除锈质量要求较高的情况下,就要采用喷砂除锈。喷砂除锈是一种较为先进的除锈方法,对于同一种油漆,同样条件下,喷砂除锈较手工除锈的漆膜寿命可延长3~5倍,它不仅除锈较彻底,而且工效高、操作简便,目前已被广泛采用。酸洗除锈及酸洗磷化处理虽然除锈彻底、工效高,但仅适用于形状复杂及小型和薄壁型钢结构件。因酸洗槽设备的限制,目前大型构件尚应用不多。
3.2 除锈中应注意的问题:①综合考虑厂房的整体布置,隔离散发侵蚀性介质的区域(即改进工艺设备和生产过程),采用有利于自然通风的厂房布置方案,以降低有害物的含量;②尽可能选用含有适量合金元素的耐大气腐蚀的低合金钢材和正确配套的涂料;③ 在结构选型上采用不易锈蚀的合理方案。如在构造上选取合理的截面形式,以避免积灰、积水,易于清理和涂漆;节点构造要简单;在加工制作的过程中保证焊接质量,避免焊缝夹渣;尽量避免或减少涂刷油漆后进行焊接,以防止破坏漆膜的完整性;对施工过程中破坏的漆膜应及时补涂油漆;④采用先进、科学的管理方法和合理的防腐措施。
3.3 钢结构防锈蚀方法很多,有使用耐蚀钢材,钢材表面氧化处理,表面用金属镀层保护和涂层涂料保护等。防锈蚀的最有效手段是涂抹防锈漆。
(1)红丹防锈漆。在一般的钢结构工程中,常选用防锈能力强,有较好的坚韧性、防水性和附着力的油性红丹防锈漆作为防锈底漆,醇酸磁漆为面漆。红丹防锈漆处于晶格外层的铅离子与腐蚀初始始阶段的铁离子产生离子置换生成难溶物质,红丹在水和氧的存在下与油基漆生成铅皂,其裂解的单羟酸铅、二羟酸铅盐具有缓蚀作用。铅离子与许多腐蚀介质生成如硫酸铅等不溶性盐,铅皂的封闭作用随时间生成物愈来愈致密和结实,这是油性红丹漆的特性[2] 。
(2)环氧富锌和尤机富锌漆:环氧富锌即有机富锌,由锌粉、环氧树脂和固化剂配制而成。主要用于钢结构的重防腐涂装体系作长效通用底漆,也可用作镀锌件的防锈漆,其应用的适宜温度为l0~35℃,并避免在雨、雾、雪天施工涂刷。无机富锌漆主要以水玻璃为基料,加人锌粉、漂浮剂和固化剂等配制而成。此漆具有与镀锌层相同的阴极保护作用,为可焊漆,其耐候性及耐老化性能良好,可耐450℃的温度,但耐酸碱度差[2]。这种涂料对钢结构表面处理要求较高,在低温、高温情况下,该涂料不可施工。它与钢结构表面之间有优异的物理、力学性能,结合力牢固。漆膜中富含锌,在机械加工及运输和安装过程中漆膜划伤处铁锈不蔓延。作为保养底漆,室内或露天均能达到半年以上的防锈效果。切割、焊接加工时烧伤面积小,带漆焊接后,焊接强度不受影响。由于防护效果及可焊性均佳,将其用于钢结构出厂前的防腐底漆涂刷,可保护钢结构在运输过程中不致锈蚀,又不影响工地现场的焊接和安装。一般涂刷厚度为100 左右(即面漆和底漆各两道),且厚度均匀,连续完整,无针孔,干膜厚度不小于50 。
纵观车身修复工艺的发展历程,常见的除漆除锈工艺有以下5种:
1.纯手工法
就是用铲刀、砂纸等把旧漆、铁锈除掉,并用钢丝刷将铲后留在表面的漆层打磨干净的一种方法(见图1)。此法是最古老、最原始的方法,目前已经不再使用。
优点:对作业工具、工艺要求不高。
缺点:效率低、劳动强度大。
2.火烧法
利用火焰(或烤灯)的高温使旧漆膜软化或碳化(烧焦)从而配合铲刀等工具清除旧漆的一种方法。火焰可由喷灯、气焊枪产生。由于高温对钢板结构损伤大。已经很少再用了。
优点:去漆快,无须特别的设备
缺点:设备笨重、加热程度不易把控、钢板受热后易氧化或改变强度存在一定的安全隐患。
3.喷砂法
利用压缩空气、机械离心力将磨料、砂子喷射到旧漆、铁锈面上,借冲击和摩擦作用来清除旧漆与铁锈的方法(见图2)。此法在车身修复行业的使用还不广泛。
优点:作业强度小、不伤底材,而且工艺简单;使用范围广、成本低。
缺点:除比较厚的旧涂层时速度比较慢,效率比较低。
4.化学法
利用脱漆剂的化学性质进行清除旧漆的方法(见图3)。本法多用于拆卸件或造船行业的除漆除锈作业。
优点:除漆快,对工具和工艺要求低、板件不会变形。
缺点:劳保要求高,作业区域周围一般要遮蔽;劣质除漆剂易损伤板件,不环保,对人的健康有危害等。
5.机械法
机械法是目前使用最广泛的除漆除锈方法。采用专用电动或气动打磨机进行清除旧漆、铁锈的方法(见图4)。具有劳动强度小、效率高,可选用的设备样式多等优点。同时由于对设备的依赖性高,而且要求作业者要善于选择合适的工具和操作工艺,因此下面将详细介绍机械除漆除锈的具体操作方法。
(1)打磨操作前注意事项
①注意佩戴防尘眼镜、防尘口罩和手套;
②检查打磨机打磨头规格是否与当前作业要求一致;
⑧检查气源或电源是否在该产品所规定的范围内;
④将电源插头插入电源插座之前应仔细检查磨灰机的电源开关是否关闭;
⑤更换托盘时,务必断气断电,认真按照说明书的要求进行操作;
⑥打磨前与打磨过程要注意周围的人不要靠近。
(2)打磨操作(以电动除漆机为例)
①穿戴好安全劳保用品,然后连接电源并开动开关,检查打磨机是否完好;
②戴好手套,然后轻轻地摸一遍待打磨表面,以便决定如何进行打磨;
③握紧打磨机,打开开关并将其以大约5°~10°角并低速向待加工表面靠近就;
④使打磨机向右移动,让打磨头左上方的1/4对准加工表面; ⑤当打磨机从右向左移动时。托盘右上方的1/4对准加工表面;
⑥对于较小的凹穴处,应换用砂带机或微型除漆除锈机进行作业;
⑦以扎马步或蹲下的姿势打磨;
⑧在自然的打磨下,身体离板件远一点;
⑨以0.2m/s的速度做左右移动打磨。
化学植筋后锚固相对于钢筋预埋(即先锚固),具有施工方便,使用灵活等优点,其连接技术得到较快发展,已成为目前不可缺少的一种新型施工技术。其工程原理是:在已有的混凝土结构或构件上根据工程拟需用的拉结钢筋位置,钻适当的钻孔和深度,用高强度的化学粘合剂,使拉结钢筋或螺杆等与混凝土通过粘结达到锁键植筋作用。化学植筋不会产生植筋位移,其密封性能好,也无需作防水处理。由于其通过化学粘合固定,不会对基层产生膨胀破坏,更适合边距、间距小的部位的拉结需要。施工简便迅速,是建筑工程中钢筋混凝土结构加固、结构变更、追加连结的最有效的方法。
化学植筋,其工程原理不复杂,施工工艺简单,但拉结植筋对建筑工程的质量、房屋抗震设防非常重要,涉及群众的生命财产安全。必须对其施工工艺、工程质量给予高度的重视。
实际工程中,常出现植筋定位不准确、孔深和孔径不足、钻孔不清理、数量不足、锚固胶的质量达不到规范要求;锚固后现场拉拔检测结果不合格等质量问题。因此,必须十分重视化学植筋的施工工艺和施工过程,加强锚固质量检查与验收,确保建筑工程化学植筋的工程质量。
1化学植筋的施工方法和质量控制
1.1钻孔和质量控制。(1)施工前的准备:熟悉施工图要求,认真清理干净结构表面,按图纸要求,准确放线标明钢筋锚固点的钻孔位置,钻孔位置标明后由现场质量负责人验收。(2)孔径及锚固深度:根据钢筋或螺栓的锚固位置,确定成孔的直径及锚固深度。若孔位处有受力钢筋,钻孔位置可适当调整,但均应植在箍筋内侧或分布筋内侧(若产生废孔,应清净废孔后用植筋胶填实)。钻孔直径为D+4~10mm(小直径钢筋取低值,大直径钢筋取高值),同时,最小锚固深度应满足《混凝土结构加固技术规范》(CECS25:90)和《混凝土结构后锚固技术规程》JGJl45-2004的要求。
1.2锚固孔的清孔。(1)钻孔完成后,将孔周围半径0.5米范围内灰尘清理干净。用气泵和毛刷清孔,要作到三吹两刷,清刷完毕后,用棉丝沾丙酮液清刷孔洞内壁,使钻孔洞内达到清洁干燥;如遇较潮湿的情况,还须用加热棒,进行干燥处理。(2)若为水钻孔,用清水将孔内泥浆冲刷干净,用棉丝将孔擦净,等孔晾干、干燥后(可用加热棒进行干燥处理),再进行下一道工序。(3)钻孔工作完后,用干净棉丝将清洁过的孔洞封堵,防止灰尘和异物落入。(4)现场质量负责人检查清孔工作,请监理验收,做好隐检记录。
1.3拉结钢筋清理。(1)在钢筋端部相应位置上做好标记,标示出除锈清理的长度范围(除锈清理的长度大于锚固深度50mm)。(2)用磨光机或用钢丝刷将除锈清理长度内的钢筋表面打磨出金属光泽为止。(3)将除锈清理好的钢筋加垫整齐码放在干燥处。(4)用棉丝蘸丙酮,将除锈清理长度范围内的钢筋表面擦拭干净,将所有处理好的钢筋码放整齐。(5)拉结钢筋清理完,报请现场质量负责人检查。
1.4钢筋埋植。(1)钢筋锚固用胶的配制和使用方法,按照锚固用胶产品说明,并根据现场技术质量负责人要求,按比例配制且搅拌均匀。(2)盲孔钢筋埋植:先将锚固用胶注入孔深2/3;将处理好的钢筋的除锈清理端朝向孔洞,边向同一方向旋转,边缓慢将钢筋插入洞内,直至到达孔的洞底部为止。插筋到底,如无锚固胶从孔内溢出,说明注胶量不够,须将钢筋拔出,重新注胶,再次插入钢筋,直至有锚固胶溢出洞口为止。(3)通孔钢筋埋植:先将处理好的钢筋插入孔内,孔的两端用环氧砂浆封堵(封堵时,须在一端留出注胶孔,另一端留出出气孔);待环氧砂浆凝固后进行高压注胶。将配制好的锚固用胶装入打胶筒内,安装打胶嘴;将锚固用胶通过注胶孔注入孔洞内,直至另一端出气孔溢出胶为止;然后,用环氧砂浆或其它材料将注胶孔及出气孔封堵死。(4)垂直通孔植筋:方法同通孔钢筋埋植,只是注胶时应从孔底部的注胶口向上注胶,以孔上部出气口出胶为止。(5)已埋植好的钢筋要做好保护工作,埋植完成,挂明显标志牌,以防锚固胶在固化时间内,钢筋被摇摆动或碰撞,影响埋植的效果。(6)用棉丝蘸少许丙酮,清理孔周围遗留的胶,清理工作面的垃圾。(7)植筋胶有一个固化过程,具体时间以植筋胶的品种而定,在锚固用胶固化前,应对埋植好的钢筋进行必要的围挡保护。(8)钢筋埋植工作完成,报请现场质量负责人检查验收。
1.5施工中需注意的事项。(1)植筋胶在每次使用前应检查包装桶内胶有无沉淀现象。(2)施工过程中要注意:孔内尘屑是否清净、钢筋是否除锈、植筋胶配合比是否准确、搅拌是否均匀。孔内植筋胶是否密实充溢,决定锚固效果的好坏,要特别注意。(3)施工现场温度过低时,应对植筋胶及锚固位置预热。
2化学植筋的质量检查与验收
2.1植筋施工时必须严格遵守《混凝土结构加固技术规范》和《混凝土结构后锚固技术规程》的施工要求进行施工。
2.2钻孔位置中心线偏差应符合规定、深度不得低于设计要求。
2.3植筋数量不得低于设计数量。
2.4如受结构构件的尺寸、钢筋、预埋件等影响,钻孔位置、深度、数量不能满足设计要求时,应及时向监理、设计单位反映,做相应的调整。
2.5严格按照施工图和相关规范的质量要求进行施工。
2.6各项技术指标应达到规范规定的数值。
2.7锚固用胶应有产品合格证,质量要有保证。
2.8钢筋锚固工作完成后,自检合格,并填写分项工程报验单报请监理、总包单位验收。
3化学植筋锚固承载力的现场检验方法
3.1基本规定。(1)混凝土结构后锚固工程质量,应进行抗拔承载力的现场检验。(2)锚固抗拔承载力现场检验可分为非破坏性检验和破坏性检验。对于一般结构及非结构构件,可采用非破坏性检验;对于重要结构构件及生命线工程非结构构件,应采用破坏性检验。
3.2试样选取。(1)锚固抗拔承载力现场非破坏性检验采用随机抽样办法取样。(2)同规格,同型号,基本相同部位的锚栓组成一个检验批。抽样数量按每批锚栓总数的l‰计算,且不少于3根。
3.3检验方法。(1)加荷设备支撑环内径D0。应满足下述要求:化学植筋D0≥max(12d,250mm)。(2)锚栓抗拔检验可选用以下两种加荷方法:a.连续加载:以匀速加载至设定荷载或锚固破坏,总加荷时间为23分钟。b.分级加载:以预计极限荷载的10%为一级,逐级加荷,每级荷载保持1~2分钟,至设定荷载或锚固破坏。
3.4检验结果评定。(1)非破坏性检验荷载下,以混凝土基材无裂缝、锚栓或植筋无滑移等宏观裂损现象,且2min持荷期间荷载降低不大于5%时为合格。当非破坏性检验为不合格时,应另抽不少于3个锚栓做破坏性检验判断。(2)对于破坏性检验,该批锚栓的极限抗拔力满足规范的要求。
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酸的化学性质
主备人:
陈盛婷
教学目标
1.知识与技能
了解稀盐酸、稀硫酸的化学性质及原理,能书写有关的化学方程式。
2.过程与方法
(1)学会运用观察、实验等方法获取信息。
(2)通过对酸的化学性质的梳理,学习归纳方法;感悟对比、推理及联系实际的方法。
3.情感态度与价值观
通过亲自动手实验,获得亲自参与探究的体验,增强探究的兴趣。
教学重点
酸的化学性质。
教学难点
理解酸与金属氧化物的反应及有关方程式的书写。
教学过程
二次备课
教师:通过学习,我们认识了一些常见的酸,如:盐酸、硫酸。它们在我们的生产、生活中有着非常广泛的用途。盐酸、硫酸具有哪些相似的用途?
学生:金属除锈
教师:物质的用途主要由什么决定?
学生:物质的性质。
教师:酸能除锈说明酸具有什么样的性质?我们用实验来体验。
活动探究:用药匙取1个生锈的铁钉(铁锈的主要成分Fe2O3)放入试管中,再倒入约2mL稀盐酸(或稀硫酸),观察现象。
学生:铁锈逐渐消失,溶液变黄。
教师:分析原因,指导书写化学方程式。
教师:氧化铜能与酸发生化学反应吗?
活动探究:取氧化铜粉末(用药匙的柄把一端挑一点)于试管中,再倒入约2mL稀盐酸(或稀硫酸),观察现象。
学生:黑色粉末消失,溶液变蓝。
教师:分析原因。
学生:书写相关化学方程式
教师:小结——酸能与某些金属氧化物反应,生成水。
教师:观察铁锈与酸反应的试管中还有何现象。
学生:铁钉表面有气泡。
教师:引导分析原因。
探究活动:利用上述反应清除铁制品表面的锈时,能否将铁制品长时间浸在酸中?为什么?
学生:当长时间浸泡时,与铁锈反应剩余的酸就会与铁继续反应,造成铁制品的腐蚀。
教师:小结用酸除锈时的注意事项。
教师:联系生活,铁锅的使用。
探究活动:有四种金属分别是镁、铜、铁、锌,现把它们置于稀盐酸中,反应现象如图,请说出与A、B、C、D各代表的是哪种金属。
学生:描述反应现象,并书写相关化学方程式。
教师:小结——酸能与多种活泼金属反应,生成氢气。
探究活动:稀盐酸、稀硫酸分别与紫色石蕊溶液、无色酚酞溶液反应。
学生:描述现象。
教师:小结——酸能使指示剂显示不同的颜色。
教师:总结——酸具有一些相似的化学性质。
活动探究:慧眼识酸
课后作业