《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T 251-2011）编制及解读
胡伦坚， 王 虎， 陈汉昌， 巫学惠
建 筑 技 术
摘 要： 《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T251-2011），编制工作按准备、征求意见、审查和批准4个阶段进行。 该规程由正文、附录和条文说明3部分组成，共有7章及5个附录。 包括总则、术语和符号、设计、施工、验收、安全、卫生和环境保护、维护管理。 《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T251-2011）的颁布会对促进建筑钢结构防腐蚀技术水平的提高，保证建筑钢结构防腐蚀施工质量起到积极作用。
1 编制工作概况
《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T 251-2011）是根据住房和城乡建设部 《2009年工程建设标准规范制订、修订计划》（建标［2009］88号）的通知要求，由河南省第一建筑工程集团有限责任公司、 林州建总建筑工程有限公司会同8个单位共同编制完成。
1.1 准备阶段
2009年4月启动编制准备工作，主编单位在《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T 251-2011） 和工程实践基础上， 草拟编制工作大纲并召开专家座谈会听取对该编制工作大纲的意见。2009年11月4日在郑州市召开了《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（以下简称《规程》）编制组成立暨第一次工作会议。 第一次工作会议对本规程编制工作大纲、主要技术问题和相关试验、编制进度计划及编制组分工等内容进行了讨论。
1.2 调研和实验内容
《规程》编制组对全国范围内钢结构工程进行了调研，走访了北京、西安、武汉、广州及上海等十余个大中型城市， 了解国内代表性钢结构工程采用的防腐蚀技术和防腐蚀效果的基本情况。 针对《规程》中腐蚀性分级和腐蚀预量等重点问题， 征求了中科院青岛海洋研究所等单位专家的意见。从调查表反馈信息得出，大多数工程设计对防腐蚀设计使用年限、 腐蚀环境类型和腐蚀裕量无考虑。防腐蚀措施主要是涂料防护，个别重要工程采用金属热喷涂的防腐蚀工艺。
开展的试验包括钢结构表面除锈等级的工艺试验、表面粗糙度的工艺试验、热喷涂厚度的无损检测方法、有机涂层老化的评级实验和涂膜厚度的测定。实验为规程征求意见稿提供了实验依据。
1.3 征求意见阶段
《规程》编制组在调研和实验的基础上，于2010年1月10日，2010年3月23日召开了调研情况、 专题试验分析会，就若干技术问题达成了统一意见，并编写完成了《规程》初稿征求意见稿，并以书面形式和网上形式在全国征求各方面意见，其中涵盖了高校、科研院所、设计院、行业主管部门、施工企业。
1.4 送审阶段
2010年10月15日， 编制组对征求到的意见进行汇总，并讨论了各方面意见以及对意见的处理和答复，形成了《规程》送审稿。2010年11月30日，本规程送审稿审查会在郑州召开。 审查专家听取了编制组所作的送审报告， 对规程的编制工作和送审稿进行了认真审查并通过了送审稿。
1.5 报批阶段
编制组根据审查会意见， 对送审稿及条文说明进行个别修改，于2011年1月形成了报批稿并完成了报批报告等报批文件。住房和城乡建设部于2011年7月发布公告，《规程》自2012年3月1日起实施。
2 规程主要内容
本规程由正文、附录和条文说明3部分组成，共有7章及5个附录，包括总则、术语和符号、设计、施工、验收、安全、卫生和环境保护、维护管理。
2.1 总则
《规程》总则明确了制定本规程的目的、适用范围、共性要求与相关规范的关系。
钢结构防腐蚀的效果与设计、 施工和维护管理密切相关，本规程主要通过规范建筑钢结构防腐蚀设计、施工、验收和维护的技术要求，以保证工程质量。 建筑钢结构主要应用于高层建筑和大跨度建筑， 钢结构主要用于结构承重构件（柱、梁和屋顶），很少用于基础（钢桩），故《规程》适用于大气环境中的新建建筑钢结构的防腐蚀设计、施工、验收和维护。
2.2 设计
2.2.1 一般规定
建筑钢结构的腐蚀与环境条件、材质、结构形式、施工和维护管理条件有直接关系， 进行建筑钢结构防腐蚀设计时应综合考虑上述因素。
根据碳钢在不同大气环境下暴露第一年的腐蚀速率，将腐蚀环境类型分为6个等级。 一般情况下进行建筑钢结构防腐蚀设计时， 只需根据建设地的大气环境和年平均环境相对湿度，通过查阅《规程》就可确定建筑钢结构的腐蚀性等级。 当建设地的环境气体情况较复杂时，设计人员可根据《规程》附录，通过检测腐蚀性物质含量划分大气环境类型。
由于建筑钢结构主要用于结构承重构件， 规定当钢结构可能与液态腐蚀性物质或固态腐蚀性物质接触时，应采取隔离措施，这样可达到经济、实用的目的。
目前各常规的防腐蚀措施均难以确保100％的保护度。涂层和金属热喷涂层即使在设计使用年限以内，也会因针孔或机械破损而造成钢材局部腐蚀。因此，对于使用中难于检查、又不能重新涂装的钢结构部位，当防腐蚀措施失效后，必然造成钢结构的腐蚀。调查情况表明， 当环境腐蚀性等级大于Ⅳ级时， 该危害更为严重。为减少上述问题对建筑钢结构防腐蚀效果的影响，《规程》规定使用年限不小于25年、环境腐蚀性等级大于Ⅳ级，且使用期间不能重新涂装的钢结构部位，其结构设计应留有适当的腐蚀裕量。 腐蚀裕量指防腐蚀措施失效后， 使用期内可能产生的腐蚀损耗而增加的相应厚度。
鉴于国内建筑钢结构防腐蚀技术的现状， 以安全可靠和经济可行为原则，《规程》 提出了建筑钢结构防腐蚀方法即防腐蚀涂料涂层保护和金属热喷涂保护。
2.2.2 表面处理
涂层与基体金属的结合力主要依靠涂料极性基团与金属表面极性分子之间的相互吸引， 粗糙度的增加可加大金属的表面积，从而提高涂膜的附着力。但粗糙度过大也会带来不利的影响。当涂层厚度不足时，尖端处常会成为早期腐蚀的起点， 在一般情况下表面粗糙度不宜超过涂装系统总干膜厚度的1/3。 因此，防腐蚀设计文件应提出表面处理的质量要求， 并对表面除锈等级和表面粗糙度作出明确规定。 规定钢结构在涂装前的除锈等级除应符合现行国家标准 《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB 8923－1988）的有关规定外，还应不低于《规程》表3.2.4的规定。
2.2.3 涂层保护
防腐蚀涂料涂层按涂层配套原则进行设计， 应满足腐蚀环境、工况条件和防腐蚀年限要求，并综合考虑底涂层与基材的适应性， 涂料各层之间的相容性和适应性，涂料品种与施工方法的适应性。建筑钢结构常用防腐蚀保护层配套方案可按《规程》附录B选用。
防腐蚀涂装配套中的底漆、 中间漆和面漆因使用功能不同，对主要性能的要求也有所差异，但同一配套中的底漆、中间漆、面漆应有良好的相容性。 为避免各厂家同类产品的成分配合比差别造成漆层之间不相容，因此宜选用同一厂家的涂料产品。
钢结构防腐蚀涂料涂层的厚度应根据构件的防护层使用年限及腐蚀性等级确定。 因防护层使用年限改为10～15年， 故所规定的涂层厚度比目前实际涂层稍厚，室外构件还应适当增加涂层厚度。为使防腐蚀涂料涂层与钢结构附着牢固， 保证防护效果，《规程》 规定涂层与钢结构基层的附着力不宜低于5 MPa。
2.2.4 金属热喷涂
金属热喷涂是利用热源将欲喷涂的金属涂层材料加热至熔化， 借助高速气流的雾化效果使其形成微细熔滴， 喷射沉积到已处理的基体表面形成金属涂层的技术。钢结构金属热喷涂主要有喷锌和喷铝两种，作为钢结构的防腐蚀底层，耐腐蚀性能好。在大气环境中喷铝层和喷锌层是长效保护系统的首要选择。 大气环境中的钢结构选用喷铝层较多， 喷铝层与钢铁的结合力强，工艺灵活，可现场施工，适用于重要的不易维修的钢结构工程（如汉口铁路新客站）。实践证明，金属热喷涂层的寿命可达15年以上。
处于腐蚀性等级为Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ级环境中的钢结构腐蚀速率较高 （例如海口的钢结构腐蚀速率是腐蚀性等级Ⅲ级时的数十倍），涂料防护层的有效使用年限也受到限制， 为保证中腐蚀以上腐蚀性等级环境中钢结构防腐蚀的有效性，《规程》规定宜采用金属热喷涂。
大气环境下金属热喷涂系统最小局部厚度根据金属热喷涂系统组成和防护层使用年限确定。 热喷涂金属材料宜选用铝、铝镁合金或锌铝合金。
金属热喷涂的外面根据金属热喷涂系统组成的不同，应做封闭层和涂装层。 热喷涂金属材料宜选用铝、铝镁合金或锌铝合金。封闭剂应具有较低粘度，并应与金属涂层有良好相容性。 涂装层涂料应与封闭层有相容性，并应有良好耐腐蚀性。金属热喷涂防腐蚀所用封闭剂、封闭涂料和涂层涂料可按《规程》附录进行选用。
2.3 施工
2.3.1 一般规定
建筑钢结构防腐蚀工程的质量由高质量施工来保证。因此，建筑钢结构防腐蚀工程应编制完善的施工方案。钢结构防腐蚀工程施工使用的设备、仪器应性能良好，计量准确。
建筑工程钢结构防腐蚀施工中所使用的材料、设备和工艺可能对作业人员的身体健康和人身安全有不利影响， 也可能对施工环境和使用环境造成污染，因此，钢结构防腐蚀材料的品种、规格、性能除了满足设计要求外，还应符合国家现行产品标准的规定。
2.3.2 表面处理
表面处理方法应根据钢结构防腐蚀设计要求的除锈等级、粗糙度和涂层材料、结构特点及基体表面的原始状况等因素确定。
钢结构表面的焊渣、 毛刺及飞溅物等附着物会造成防腐蚀保护层的局部缺陷， 钢结构在除锈前应将其清除干净，对边角进行钝化处理。基体表面的油脂和机加工润滑剂等污物会严重影响涂层的附着力， 并污染喷(抛)射处理时所用的磨料，应使用清洁剂或碱液擦洗、火焰燃烧等方法清除钢结构表面油污，并用淡水冲洗至中性。多数溶剂都易燃且带有毒性，操作时应采取相应的防护措施，如通风、防火、呼吸保护和防止皮肤直接接触溶剂等。
为防止钢结构表面结露， 造成处理过的钢结构返锈， 要求表面处理工作环境应满足空气相对湿度低于85％，施工时钢结构表面温度应高于露点3 ℃以上。
喷射清理用空压机所提供的压缩空气含油和水，油会严重影响涂层的附着力，水会加速钢结构锈蚀。空压机出口的压缩空气温度较高（70～80 ℃），用未经冷却的空气直接喷射温度较低的钢结构表面会产生冷凝现象。所以，压缩空气应经过冷却装置和油水分离器处理。 油水分离器内部的过滤材料经一段时间使用后会失效，应定期清理或更换。
同时还规定了还对喷砂机的工作压力、 喷嘴与被喷射钢结构表面的距离和喷射角度、 磨料的种类和粒度、喷射清理工作的安全防护。
表面清理后，应采用吸尘器或干燥、洁净的压缩空气清除浮尘和碎屑，清理后的表面不得用手触摸。清理后的钢结构表面应及时用涂层保护或金属热喷涂，以防止钢结构表面被污染或返锈。 涂装前若发现表面被污染或返锈，应重新清理至原要求的表面清洁度等级。
2.3.3 涂层施工
由于钢结构涂层施工易受环境影响， 施工时应注意环境条件。为防止钢结构表面结露，影响涂层的附着力， 要求施工温度宜为5～38 ℃， 相对湿度不宜大于85％，钢材表面温度应高于露点3 ℃以上，雨、雾或雪天不宜进行室外施工；为防止粉尘污染，在大风、有较严重灰尘时， 不宜进行室外施工； 为保证施工人员的健康，当施工环境通风较差时，应采取强制通风。
涂装方法和涂刷工艺应根据所选涂料的物理性能、施工条件和被涂钢结构的形状进行确定，并应符合涂料规格书或产品说明书规定。 每次涂装应在前一层涂膜干燥后进行，钢结构防腐蚀涂料涂装结束，涂层待自然养护后方可使用，自然养护期间应采取防尘、防撞击和防摩擦措施。
需在工地拼装焊接的钢结构， 其焊缝两侧应先涂刷不影响焊接性能的底漆， 工地拼装焊接完毕后应对焊缝热影响区进行二次表面清理， 并按设计要求重新进行涂装。
2.3.4 金属热喷涂
金属热喷涂方法可采用气喷涂或电喷涂法。 火焰喷涂法是气喷涂的代表方法（图1），该方法用氧气和乙炔焰熔化金属丝，由压缩空气吹送至待喷涂结构表面，是目前在工地上常用的热喷涂方法； 电弧喷涂技术是一种电喷涂法（图2），在电弧喷涂过程中，两根金属丝被加载至18～40 V的直流电压， 每根丝带有不同的极性。 它们作为自耗电极，彼此绝缘，并同时被送丝机构送进。 在喷涂枪的前端两根金属丝相遇并可引燃产生电弧，电弧使两金属丝的尖端熔化，用压缩空气把熔化的金属雾化， 并对雾化的金属细滴加速使它们喷向工件形成涂层。在大面积钢结构热喷涂防腐蚀施工中，电弧喷涂的独特优越性是其他方法所不及的。
金属热喷涂层对表面处理的要求高， 表面处理与热喷涂施工的间隔时间比涂层施工严格， 金属热喷涂作业时应注意。
为防止钢结构表面结露，热喷涂时露水汽化，作业的环境条件与涂层施工应一致， 以防止金属热喷涂层的附着力下降。要求施工环境温度宜为5～38℃，相对湿度不宜大于85％，钢材表面温度应高于露点3℃以上。金属热喷涂所用的压缩空气应干燥、洁净；喷枪与被喷射钢结构表面宜成直角， 最大倾斜角度不得大于45°，喷枪的移动速度应均匀，各喷涂层之间的喷枪走向应相互垂直、 交叉覆盖； 一次喷涂厚度宜为25～80 μm，同一层内各喷涂带之间应有1 ／ 3的重叠宽度。
金属热喷涂层的封闭剂或首道封闭涂料施工宜在喷涂层尚有余温时进行， 应注意喷涂层的温度过高会对封闭材料的性能产生不良影响， 温度过低会影响渗透封闭效果。
钢构件的现场焊缝两侧应预留100～150 mm涂刷车间底漆用于临时保护，待工地拼装焊接后，对预留部分应按相同的技术要求重新进行表面清理和喷涂施工处理。
2.4 验收
建筑钢结构的防腐蚀工程是钢结构工程的分项工程。
（1） 主控项目：涂装前钢材表面除锈质量；涂装前钢材表面粗糙度检验；涂料、涂装遍数和涂层厚度；涂层的附着力；金属热喷涂的涂层厚度；金属热喷涂的涂层结合性能。
（2） 一般项目：涂装施工前外观质量；表面清理和涂装作业施工环境的温度和湿度，涂料涂层外观质量；金属热喷涂的涂层外观质量；构件表面质量。
2.5 安全、卫生和环境保护
建筑钢结构防腐蚀施工和所使用的材料可能会对作业人员的身体健康有不利影响， 也可能对环境造成污染，因此《规程》提出了相应的安全、卫生和环境保护规定。
2.6 维护管理
维护管理是保证建筑钢结构防腐蚀寿命的重要环节，工作内容包括检查、修复、建立钢结构防腐蚀维护管理档案。
定期检查内容为防腐蚀保护层外观检查、 防腐蚀性能检查和腐蚀量检测， 以此判断钢结构和防腐蚀保护层的状态，是否需要进行修复或补强的依据。
特殊检查的检查项目和内容可根据具体情况确定，选择定期检查项目中的一项或几项。 每次重大自然灾害后（地震、台风等）应对钢结构防腐蚀进行全面检查。
3 结语
随着国内钢结构建筑增多，使用寿命延长，建筑钢结构防腐蚀技术会得到快速发展。《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T251-2011）的颁布会促进建筑钢结构防腐蚀技术水平的提高， 对保证建筑钢结构防腐蚀施工质量起到积极作用。
参考文献略
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