化学防腐材料对建筑领域的应用

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摘要：新时代，中国建筑行业在系统性改革、产业化发展过程中，实施了建筑工业化转型。从改革成果看，当前的建筑产品正在向着集成规模化、功能多样化方向升级。而且，随着新材料、新工艺、新技术的创新研发及应用，建筑产品的品质获得了明显提升。文章以此为出发点，选取化学防腐材料在建筑领域的应用作为研究题目，概述了化学防腐材料，并以此为基础，分别从古建筑文物保护、钢结构建筑防腐、建筑幕墙金属方面，对其应用进行了具体讨论。

关键词：化学防腐材料；建筑领域；应用

目前，在建筑领域引入了工业设计思想，通过运用其中的产业链思维，建筑企业已经构建了内容完整的建筑产品生产制造产业链条。一方面，可以根据建筑产品研发设计、物料采购运输、施工生产建设、订单多元处理、市场渠道销售、售后运维管理等标准环节，开展专业化设计与施工。另一方面，建筑企业能够在整个研发设计过程中，根据实际的建筑产品防腐需求与风险管理要求，选择一些有效的化学防腐材料，提升整个建筑产品的生产品质。

1化学防腐材料概述

化学防腐材料主要是指对防腐对象的化学(或电化学)腐蚀现象进行有效抑制的材料。其中，包括了琉璃钢、涂料、橡胶制品等。需要注意的是，在化学防腐材料应用过程中，除了材料本身的防腐性能获得应用之外，通常伴随有对化学防腐技术的运用[1]。例如在古建筑的腐蚀保护方面，可以选择一些化学防腐剂(如：季铵铜硼化物ACQ、铜铬砷CCA-C等)，进行防腐处理。同时，也可以根据古建筑木质材料的腐蚀情况，针对木腐菌进行氧气、含率、温度、食物方面的条件更新，保障木质材料获得防腐功能，抑制木腐菌繁殖。再如，采用刷防腐漆、加压浸注、浸泡处理等，实现对古建筑的防腐保护目标等。

2化学防腐材料在建筑领域的应用

2.1在古建筑文物保护中的应用

中国是一个拥有五千年文明的古国，也是世界古代文明中唯一没有发生文明存续中断的国家，因而遗留了不计其数的古代建筑文物。由于新时代中国政府十分重视古建筑文物保护，较好的促进了建筑领域化学防腐材料的应用。具体而言，古建筑文物暴露于公共空间之中，木质构架、传统工艺，容易在天气、蛀虫、腐烂等多重因素下遭受破坏。因此，为了有效化解此类问题，通常会采用一些科学的处置方案。以天气因素导致的受潮、发霉、腐蚀、糟朽为例，造成此类腐蚀的直接原因是天气，深层原因是菌类孢子，所以，一般情况下要求对其中的气生菌丝、营养菌丝、直立菌丝等进行有效处理，防止它们被吸收进入木材组织后引发腐烂现象。当前的处理中以化学防腐剂的使用为主，以化学防腐技术为辅，可实现防腐目标[2]。例如通常应用CCA木材防腐剂可以预防白蚁、延长寿命、短时间内杀灭虫害、化解霉菌性腐烂问题。该材料毒性低、抗流失性好、渗透力高，可以在不影响木材料原有性能的情况下，增强其强度、绝缘性、硬度、阻燃性能等。目前对此类材料的使用过程，一般将浓度控制在65%左右。具体应用时，要求根据不同的方法，选择适宜的稀释深度：(1)如果用水将CCA防腐剂稀释到2.0%～3.0%，再通过加压法进行有效处理时，通常情况下压力宜控制在1MPa、时间宜控制在8h以上、吸收量宜控制在50kg/m3。(2)如果采用常压浸泡法，或者喷涂法时，则宜对其稀释浓度进行相应的调整。若选择前一种方法，宜选择7%的稀释后浓度，并在常压之下，将古建筑木材置于盛满防腐剂的设施之中，按照48h以上的时间进行浸泡处理。现阶段的经验值表明，将吸收量控制在100～150kg/m3范围以内，效果相对较好。若选择后一种方法，则宜将稀释后的浓度控制在8%～10%范围以内。这样在涂刷三遍之后可以使其吸收量达到0.5kg/m3，并保障涂刷的有效性。对古建筑的琉璃砖瓦结构，可以使用有机硅树脂涂料进行修复或防腐处理。有机硅树脂无色透明，具有耐日照、耐雨水冲洗及耐老化的特性，经对琉璃砖瓦基部进行简单除创和清理，即可采用喷涂或刷涂的施工方式进行防护处理，涂料固化后在被保护建筑表面形成微薄的有机硅树脂层，涂层与基部结合牢固，质地坚硬不透气，可以减弱或隔绝空气、雨水及日照对建筑物的损伤。

2.2在钢结构建筑防腐中的应用

自装配式建筑工艺应用之后，钢结构建筑产品受到了市场青睐，获得了较好发展。但是，在钢结构建筑中因钢材料本身性能的限制，遇到空气中的水分子与氧后，容易导致锈蚀现象，并在逐渐的发展过程产生腐蚀作用。同时，钢结构建筑材料一般都经过了电化学处理，可是当建筑产品本身暴露于公共空间环境后，部分金属因阴极、阳极的存在，容易形成一种“微电池”现象，从而在其他腐蚀性介质条件下，通过生成的电解溶液达到微电池阴阳两极的连通，进而产生铁锈。具体而言，假定存在阳极：Fe/O2，阴极：H2O/C。那么，在电极反应条件下便可以生成铁锈主要成份脱水化合物Fe2O3。腐蚀电池的总反应议程如下：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(1)2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O由于在钢结构中的腐蚀存在应力、电偶、缝隙，以及腐蚀疲劳现象，因而，在具体的处理过程中，为了减少腐蚀现象，通常会选择适用的化学防腐材料，并配合使用匹配的化学防腐方法。从当前的实践经验看，首先，要求先进行防腐保护方案设计，确保钢结构建筑产品本身在构造形式、布局方面趋于合理化、简单化。这样可以减少表现积、提高防腐效率、增强耐蚀性。其次，需要对磨损腐蚀现象进行严格控制，包括流体流速、方向、截面积、管道液体等方面的控制。在确保钢结构设计佳、耐磨损性能好的情况下，需要按照腐蚀的原因，选择相应的化学防腐材料，并通过实验室试验，最终确定化学防腐材料的类型。例如，在镀层保护方面，通常可以选择电镀材料进行电镀处理，或者选择热镀锌方法进行有效的抗腐蚀处理。目前使用此类方法时，可以选择综合方案，如在使用热镀锌方法时，可以配套的应用喷铝方法，进而在钢结构表现上生成复合涂层，延长防腐时间、提高防腐涂料的使用效果等。除以上方法之外，当前一些建筑企业使用的“有机漆料配套体系”也能够产生较好的防腐效果。如在中国东南沿海地区，由于钢结构金属部位的腐蚀与当地的气候条件、湿度、温度、含盐度、含水率等密切相关，为了达到有效的防腐目标，建筑企业通常会根据不同的影响因素，选择针对性较强的有机漆料，并按照其防腐性能进行合理的配置，确保多种漆料、处理方法联合应用条件下，达到综合防腐目标[3]。

2.3在建筑幕墙金属方面的应用

随着建筑行业、产业、企业经营业务方面的全面转型升级，建筑幕墙的应用频率、应用面积正在快速扩大。可是，现代建筑幕墙之中的常见金属均具有活泼性能，会在饱和空气、中性海水中具备电位序。当金属、合金电位序之间的差值较大、距离较远时，容易发生极化腐蚀现象。例如在金属锰、锌、铝(99.5%)、铅(99.9%)的实际电位序均为负值，而Cu70-Ni30铜镍合金、铬和铬镍钢(钝态的)的实际电位序为正值。并且差异较大、离得较远，此时容易发生极化腐蚀现象。具体而言，建筑幕墙会与土壤、大气接触，大气中也会产生电解质溶液。此时，三种因素下建筑幕墙工程中的金属结构可发生相应的腐蚀现象。目前对这种腐蚀现象的处理过程中，以化学保护层防护法居多，具体应用中多选择化学材料，通过镀的方法、化合的方法、喷涂与刷的方法等，形成化学、金属、非金属保护层[4]。以化学保护层为例，在建筑幕墙金属防腐过程中，主要是通过设置化合物薄膜的方法，使金属与外界环境之间形成一个隔离腐蚀介质，能够起到隔离接触、防止腐蚀的目的。比如，常用的方法中对于建筑幕墙金属铝材的电化学氧化处理、对于金属钢材料的氧化处理等。以金属保护层为例，主要是根据金属性能，采用多元化的镀方法，在金属表面镀一层保护膜，使其起到隔离介质的作用。通常使用的方法中包括了热镀、喷镀、化学镀、渗镀等。比如在建筑幕墙金属铝合金型材的金属保护层设置方面，会应用电泳涂漆、粉沫涂漆的方式达到防腐目标。而在建筑幕墙钢型材方面通常会采用热浸镀锌的方法等。与化学保护层、金属保护层相比，非金属保护层的设置则会选择一些塑料类型的化学防腐材料，包括硬质塑料、软质塑料、搪瓷、涂料等，除常规的涂与刷两种办法之外，也会使用到塑料衬里法等起到内部防腐作用。如对建筑幕墙金属管道类型材的防腐处理中，可以选择松套法衬里施工、黏结法衬里施工、螺栓固定法衬里施工等，使硬质塑料、软件塑料应用到一些金属管道之中，保障建筑幕墙金属管材内部获得有效的防腐处理。需要注意的是，建筑幕墙中通常会用到双金属，此时腐蚀现象相对复杂。因此，在具体的防腐防护过程中，建议在选材方面尽量规避异种材料的选择，以此避免双金属因性能差异、实际电位序差异而产生接触后的腐蚀现象。同时，应该控制好小阳极、大阴极的面积比，并开展适度的保护层处理。目前的实践经验表明，在金属镀层过程中做好电位差的控制，有利于减小对金属的危害。

3结语

总之，在现代建筑领域中应用的化学防腐材料及防腐技术相对较多，为了保障应用的有效性，一方面应该增强加大对应用数据的采集及整理，从中提炼一些应用效用较高的化学防腐材料；另一方面应该加大对化学防腐材料的应用研究，使其能够在方面层面，通过防腐处理的精细化发展，提升防腐效果。通过以上初步分析可以看出，古建筑文物保护、钢结构建筑、建筑幕墙金属中，对化学防腐材料的应用，不仅具有多元化特征，而且有利于化学防腐材料在建筑领域的多样化应用及推广。

参考文献：

[1]狄凯莹，吕佳帅男，冯裕智，等.含环氧基氟树脂防腐涂层的制备及性能[J].精细化工，2020,37(3):629-634.

[2]丁小富，李长成，赵顺增，等.混凝土抗侵蚀防腐剂性能研究[J].低温建筑技术，2020,42(7):59-61.

[3]刘靖银.建筑防腐材料在化工工程设计领域中的应用[J].当代化工研究，2021,14(14):26-27.

[4]张祥锋，张亮.建筑幕墙防腐蚀设计[J].门窗，2017,9(4):19-21.

作者：肖登奎 毛耀泉 唐兴勇 单位：中国建筑第二工程局有限公司