PDF《热浸镀锌 在土木建筑之应用概况》

31 土木营建材料专辑 Vol.

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2016 土木水利 第四十三卷 第四期 热浸镀锌 热浸镀锌(hot dip galvanizing) ,是针对钢铁材料 做防蚀的方法,是利用锌的腐蚀速率及牺牲保护的防 蚀特性,将钢铁或钢筋浸在熔融锌里反应形成锌铁合 金层后,锌再披覆在外层以保护钢铁或钢筋生锈,因 此热浸镀锌层也具有软中带硬的耐碰撞效果.热浸镀 锌工法,自发明后运用在工业上已有

170 年以上的历 史,而在台湾至少也有

46 年的历史,是个值得信赖的 方法.热浸镀锌工法之施工可依照 CNS

8503 作业方 法施作,事先将钢铁经脱脂、酸洗等步骤将其表面清 洁;

而其镀锌品质可依照 CNS

10007 之规定施作,以 达稳定品质. 热浸镀锌,除具有防蚀佳之性质外,尚有环保 及施工可靠之特性.热浸镀锌之防蚀佳,是因热浸镀 锌暴露於空气中,会逐渐与空气中氧、水及二氧化碳 形成氧化锌(ZnO) 、氢氧化锌(Zn(OH)2) 、碳酸锌 (ZnCO3 )腐蚀生成物,成为致密的薄膜保护锌及底 下钢材.因为热浸镀锌足以长时间保护钢铁以致不必 时常维修,所以热浸镀锌具长期经济效益及优异之 周期寿命,相较於其他防蚀方法更具环保,更不会造 成环境污染.根依 VTT Technical Research 研究 显示,以一热浸镀锌处理平台架经

60 年后之周期寿 命(Life-cycle)为例,其包含钢铁制作及期间维修 之所需要能源为 23,700M 焦耳,为其他处理方法之 36.6%.在全球变暖潜能值(Global warming potential, GWP) 、酸化潜能值(Aciddification potential, AP)和 光化学臭氧生成潜能值(Photochemical ozone creation potential, POCP)指标也一样,热浸镀锌的影响是比较 油漆小,如图

1 所示. 另外,热浸镀锌的施工性也比其他方式佳.以天 候及施工角度为例来谈,热浸镀锌在厂房施工,操作 温度在 450q C 浸入熔融锌液中不受湿度、天候及角度 影响.其他表面处理方法之前处理的喷砂及工法施作 时皆必须控制在相对湿度 85% 以下,否则水气会在常 温下的钢铁喷砂面结露,钢铁表面会很快产生红锈而 影响施工品质,甚至影像后续之防蚀性.台湾,年平 均相对湿度皆达 80% 以上,甚至有些地区高达 85% 或90%.以105 年

2、3 月为例,北部的雨季长达一个多 月且湿度又高,因此可想而知,一年可施工天数应极 为有限;

施工角度而言,其他处理方法之角落、孔径 内、板厚端或管内是特别难施工,施工角度须特别注 意否则容易疏忽产生缺陷. 热浸镀锌并不是完美无缺的工法,构件的尺寸及 重量会受镀锌设备而有所限制,但从上面施工性的分 析,热浸镀锌是值得信赖的防蚀工法. 在 土木建筑 之应用概况 热浸镀锌 蔡明达 中华民国热浸镀锌协会秘书长 李v承 台镀科技股份有限公司业务专员 钢铁具省能源、环保、耐震等特性,是土木建筑中重要的材料.台湾每年可生产约2,000万吨的粗 钢,且运用在建筑结构将近100万吨,但台湾受大陆及海洋的气候影响,秋冬吹著东北季风为台湾带来海 中的氯离子且湿度高,而夏季则吹著西南风带来高温及多湿,这种型态气候为钢筋及钢结构带来生锈、 损坏的危机.虽然这些材料长期受混凝土或油漆的保护,但常因其施工性因素而致使防蚀能力略显不 足,因此更需要施工简单且防蚀性佳的方法,热浸镀锌正是可运用的方法.

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2016 土木水利 第四十三卷 第四期 热浸镀锌之应用

1970 年,台湾即有热浸镀锌产业,早期只镀一些 外销货柜用或管用配件.1972 年,台湾第一家输电铁 塔公司成立后先设立

7 m 长镀锌槽,从此进入新的热 浸镀锌时代.当时,适逢十大建设及基础建设开始建 造,热浸镀锌陆续运用在护栏板、号志架、标志架、 路灯灯杆、铁路电气化电杆等,但输电铁塔尚未生产 还是从日本进口镀锌角钢构件来安装,直到

1975 年 输电铁塔公司才自行制作及镀锌;

至於螺栓螺帽,亦至1977 年经专业热浸镀锌厂自日本引进关键技术后於

1979 年开始镀作.台湾於

1982 年有厂商设立 10,500 u 1,000 u 1,200 镀锌槽后,才开始镀作较大钢结构件. 热浸镀锌之应用,是多方面的,可说有钢材的 地方即可运用,除非一些特殊环境有所限制外.应用 上,可概分为土木建筑、交通设施、电力电信、农业 园艺、机械设备、家居生活、五金配件等方面,如表

1 所示.臣谱柿,台湾

2015 年约有 30.3 万的钢铁 经热浸镀锌处理,其中营建相关工程之钢构约有 7.2 万吨,约占全部热浸镀量的 24%,如图

2 所示.建筑工 程可以运用热浸镀锌防蚀的有很多,有钢筋、钢构、 配件、设备、栏杆等,若以大宗而言则以厂房钢构为 主,至於钢结构大楼,除非外露部分采用热浸镀锌防 蚀,否则位於内部则直接涂覆防火披覆或防火漆.以 下就以土木建筑方面分项概述. 建筑 厂房 厂房结构以钢结构为主,因热浸镀锌具有防蚀 性强及高经济效益且方便,故利用作为表面之防蚀工 作.厂房结构利用热浸镀锌防蚀已很普遍,特别是石 化业及滨海地区厂房,甚至於热浸镀锌表面再涂上三 道或五道油漆做双重保护,以抵抗严苛的腐蚀环境, 例如位於临海

3 ~

500 公尺区域内的外露厂房、管架. 厂房、管架结构可以以 H 型钢或箱型梁为主结构再经 热浸镀锌处理,其他如基础螺栓、C 型钢、A325 高强 度螺栓亦经热浸锌处理,如图

3 ~

5 所示. 钢构大楼 钢构大楼室内钢结构大多於其表面直接涂覆防火 披覆或防火漆,而外露钢构、制震器、帷幕墙配件、 机械设施、消防系统、艺术栏杆等采用热浸镀锌防 蚀,如图

6 ~

10 所示. 高架车站 近年来,捷运路线、铁路改建部分采用高架路 段,高架路段车站钢构多数为开放式,因而因篓空强 风吹袭而钢构防蚀功效容易被打折,如图

11 所示.因而,包括文湖线内湖段、机场捷运、环状线、台中捷 图1热浸镀锌阳台与油漆之比较 分类 钢铁制品 土木建筑 钢铁结构型钢、钢筋、基础 交通设施 铁公路之标志、 灯杆、 护栏、 隔音墙柱、 电杆、钢桥 电力电信 输电铁塔、电杆、4G 信号架、太阳能架 农业园艺 栅栏、温室 机械设备 机械支座、汽车底盘、船用配管 家居生活 中庭大门、灯具、花台、栏杆、公园设施 五金配件 螺丝、螺帽、铁钉、扣环 ..... 等图2台湾

2015 年钢铁热浸镀锌统计分析 表1热浸镀锌应用概分

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2016 土木水利 第四十三卷 第四期 图3热浸镀锌厂房(1),H 型钢为主(上) ,柱子采用H型钢封版当箱梁(下) 图4热浸镀锌厂房 (2),柱子采用箱梁 ,A325 螺栓经热浸镀锌(上) ,H 型钢为主,RC 包覆 H 钢柱(下) 图5公共管架 H 型钢及高强度螺栓经热浸镀锌 再喷涂防火漆 图6外露钢构采用热浸镀锌 图7921 地震灾后重建采热浸镀锌钢构房屋 图8大楼空调系统冷却水塔一律采用热浸镀锌 图9大楼制震器固定座,经热浸镀锌处理 图10 大楼帷幕墙预埋件、消防系统、配件采用热浸镀锌防蚀

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2016 土木水利 第四十三卷 第四期 图11 高铁苗栗站月台钢架采用热浸镀锌处理 运(G3 ~ G9 站) 、台铁台中高架化及高铁新增三站等 采用热浸镀锌、防火漆及面漆之双重保护,图11 为高 铁苗栗站月台钢架(基础段未经热浸镀锌) ,其油漆系 统如表

2 所示. 防蚀系统 乾膜厚 (Pm) 备注

1 热浸镀锌

85 2 环氧合金底漆

50 3 防火漆

3 ~

4000 视钢材厚度,2 hr 防火时效

4 环氧中涂漆

50 5 氟树脂面漆

30 6 氟树脂面漆

30 表2高铁苗栗站月台钢架油漆系统 道路桥梁 台湾於

1991 年在台

2 甲线阳金公路建造第一座 热浸镀锌桥梁-马槽桥(SRC 结构,钢构

800 吨、钢筋1,500 吨) ,由於当地潮湿又位於含硫........