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[摘 要]相对而言，海洋的整体环境较为苛刻。而且，很多钢结构在海洋中容易遭受腐蚀。为能够使钢铁等金属材料的整体抗腐蚀性能得到显著性的增强。其需要采用多种不同的形式使得其钢结构的耐腐蚀性得到显著的提高。本文拟通过水固化树脂合成条件的优化研究，以及涂料颜填料、助剂的选择研究，得到性能较好的水固化涂料，并且以无纺布为载体制备防腐修复材料，可用于海洋复杂钢结构的防腐修复。
[关键词]海洋环境；钢结构；防腐修复
中图分类号：TS926 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0096-01
1 引言
近年来，随着我国建筑业的快速发展，以钢结构为承重构件的建筑逐渐增多。钢结构具有自重轻，强度高，抗震性能好等优点。同时，钢结构建筑还具有造型美观，施工方便，建设工期短，投资小等特点。因此，钢结构在建筑领域运用比例逐年增涨。本文以二羟基聚醚、三羟基聚醚、甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料合成了聚氨酯预聚体，对合成反应参数进行了研究，以水固化树脂为基料，研究了水固化涂料的颜填料和助剂。
2 海洋钢结构的腐蚀形式
2.1 均匀腐蚀
均匀腐蚀的形式主要是对海洋钢结构的表面进行相应的腐蚀。其表层一般会产生不同的锈蚀痕迹。而且，在整体的腐蚀过程中，其阴阳两级也会发生一定的差异性。该腐蚀情况被腐蚀的区域通常在阴阳两极难分轩轾的地方。所以，在进行防腐蚀技术的整体应用过程中，其需要对钢结构阴阳两级进行均匀性的防护，可以采用复合型材料进行相应的预防，最终达到良好的抗腐蚀效果。
2.2 任意性腐蚀
当海水进行冲击时，其会出现任意性腐蚀的情况。通常产生这种腐蚀情况的发生是因为钢结构表层受来自不同环境的各类物质以及环境条件所造成的，尤其是当海水中出现一定的金属性物质，其会与飞溅区的钢结构发生一定的化学反应。因此，在进行防腐蚀技术的整体应用中，其需要对水质进行相应的检测，对缝隙腐蚀极强的敏感性，极大提高缝隙腐蚀情况发生的概率。
2.3 气泡腐蚀
当海水进行高速的流动过程中，其气泡会形成一个循环的趋势。并在逐步地压缩中发生破裂。为了能够使得海洋钢结构的抗腐蚀能力得到显著性的增强。其需要对气魄腐蚀的本质进行相应的研究。其是从机体上对钢结构进行相应的破坏。因此，在进行海洋钢结构的整体预防中，其需要对钢结构的表层进行加固。可以采用复合金属材料来增强钢结构的整体韧性。最终使得防腐蚀技术的应用效果逐渐地发挥出来。
3 研究海洋钢结构防腐修复材料的意义
钢结构是海洋工程的主要构成结构，很好地解决了海洋工程的承重问题，使得海洋工程能够更加广泛的使用，扩大了海洋工程的使用范围。但是众所周知，钢结构最大的问题就是抗腐蚀性能不好，容易被空气中的氧气和水分腐蚀，造成钢结构的损坏，降低桥梁的使用寿命，这是海洋工程在使用中最大的问题，也是最需要解决的问题。如果忽视海洋工程的防腐施工，那么就会造成海洋工程腐蚀程度的增加，这是不利于海洋工程的长期使用的，一旦海洋工程受到严重的腐蚀，就不能再发挥正常的作用，这是就需要耗费资金来进行修整，这是一种对资金的浪费。为了保证海洋平台等钢结构的安全运行，海洋钢结构物服役2-3年时就要进行防腐修复。由于一些钢结构物不具备进坞修理的条件，所以需要在现场对腐蚀破坏部位进行维修。在现场修复时，海洋环境湿度大，要求修复材料具有良好的防腐性能和施工性能，同时可在潮湿环境下，甚至在水中进行修复施工。
4 钢结构防腐措施
4.1 基本防腐措施
钢结构的基本防腐措施，主要指在设计时预加腐蚀富裕量，即对泥面以上区段或整个钢结构预留一定的厚度，以提高钢结构的使用年限。根据规范《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》（JTS153-3-2007），钢结构在不同部位的单面腐蚀裕量△δ（mm）可按下式计算：
Δδ=K[（1-P）t1+（t-t1）]
式中：Δδ为钢结构单面腐蚀裕量，mm；K为钢结构的单面平均腐蚀速度，mm/a；P为采用防腐蚀措施时的保护效率；t1为采用防腐蚀措施时的设计使用年限，a；t为被保护的钢结构设计使用年限，a。预留厚度可以增加钢结构的安全系数，提高钢结构的使用寿命。但是另一方面，预留厚度也增加了钢结构的构造成本。同时，预留厚度无法解决局部腐蚀等问题。因此对于钢结构除了预留合理的厚度外，采取适当的防腐措施也是必要的。
4.2 附加防腐措施
涂层保护是钢结构防腐蚀最普遍采用的方法。钢结构海水腐蚀是氧的去极化电化学腐蚀反应，涂在钢结构上的涂膜，可以在腐蚀反应间加进一定的电阻，使腐蚀反应电流变小，从而抑制腐蚀反应的进行。热喷涂技术是利用热源对金属、非金属、陶瓷等喷涂材料进行加热，将熔融的粒子雾化、喷射并沉积到基材表面上，形成特殊表面涂层的方法。金属热喷涂保护系统包括金属喷涂层和封闭剂或封闭涂料，复合保护系统还包括涂装涂料。对于水下区钢结构，主要是钢管桩，所采取的附加防腐措施还包括电化学保护和包覆保护。涂层和热喷涂对钢结构的保护年限，根据不同的体系和效果范圍在10-25a。
5 海洋复杂钢结构防腐修复材料的研制及性能研究
5.1 原材料及试剂
聚醚多二元醇、聚醚三元醇，工业纯；甲苯二异氰酸酯（TDI），工业纯；催化剂，工业纯；二氧化碳吸收剂，分析纯，市售；颜填料、无纺布，工业级，市售。
5.2 原材料的预处理
对聚醚二元醇（N-220）和聚醚三元醇（聚醚330）进行脱水处理，分别把N-220和聚醚330加入两个四口烧瓶中，开动搅拌，油浴加热升温至100℃，然后抽真空减压脱水3h，确保其含水量（以质量分数计）低于0.1%，冷却后备用。
5.3 聚氨酯预聚体合成及水固化涂料的制备 将一定比例的聚醚N-220和聚醚330加入四口瓶中，加入少量的阻聚剂苯甲酰氯，搅拌l5min左右，然后加入一定量的TDI，继续搅拌升温至设定温度，然后恒温回流反应。待反应完全后抽真空脱气泡，即得到水固化聚氨酯预聚体。完成聚氨酯预聚体合成后，高速搅拌下加入填料和相关助剂后，搅拌30min，待分散均匀即可出料，密封保存。
5.4 水固化防腐修复材料制备及水固化防
腐修复材料的固化利用浸胶机将无纺布浸润水固化聚氨酯涂料。生产时要尽量减少水固化聚氨酯涂料與空气中水蒸气的反应，生产车间的湿度应在40%以下，温度在25℃以下。成品生产后立即进行密封包装。将制备的水固化防腐修复材料浸入水中或者放置在湿度大的地方，使其在水作用下进行固化。
5.5 性能测试
5.5.1 拉伸性能测试
水固化涂料和水固化防腐修复材料的拉伸强度与断裂伸长率测试参考GB/T1040.2—2006《拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》和GB/T30776—2014《胶粘带拉伸强度与断裂伸长率的试验方法》。把试样做成哑玲形，试样长60mm、宽24mm、厚0.5mm。在试样中部划取间距40mm的两条标线为试验段，调整拉伸试验机夹具间距大约为60mm。试验时，保持试验机夹具中心和试件长度方向的中线在一条直线上。记录下断裂时的最大拉力和标线间的距离，测3个试样，取平均值。
5.5.2 —NCO含量测定
预聚体中—NCO含量按照HG/T2409—1992《聚氨酯预聚体中异氰酸酯基含量的测定》要求进行测试，即测定聚合多元醇和过量二异氰酸酯反应生成的聚氨酯预聚体或中间产物中所含的异氰酸酯基。这个方法的原理为聚氨酯预聚体中的—NCO与过量的二正丁胺反应，反应完成后，用盐酸标准溶液滴定过量的二正丁胺。
参考文献
[1] 聂薇，姚晓红，卢本才.海洋工程重防腐技术[J].造船技术，2016，No.33406：82-86.
[2] 曾航剑.多元合金表面热喷涂对钢结构防腐性能的影响[J].科技风，2016，No.29614：2.
[3] 张巧霞，许沫，王秀通，李红，韦秦怡.重防腐涂料在海洋工程钢结构中的研究进展[J].装备环境工程，2015，v.1204：60-65.
[关键词]海洋环境；钢结构；防腐修复
中图分类号：TS926 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0096-01
1 引言
近年来，随着我国建筑业的快速发展，以钢结构为承重构件的建筑逐渐增多。钢结构具有自重轻，强度高，抗震性能好等优点。同时，钢结构建筑还具有造型美观，施工方便，建设工期短，投资小等特点。因此，钢结构在建筑领域运用比例逐年增涨。本文以二羟基聚醚、三羟基聚醚、甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料合成了聚氨酯预聚体，对合成反应参数进行了研究，以水固化树脂为基料，研究了水固化涂料的颜填料和助剂。
2 海洋钢结构的腐蚀形式
2.1 均匀腐蚀
均匀腐蚀的形式主要是对海洋钢结构的表面进行相应的腐蚀。其表层一般会产生不同的锈蚀痕迹。而且，在整体的腐蚀过程中，其阴阳两级也会发生一定的差异性。该腐蚀情况被腐蚀的区域通常在阴阳两极难分轩轾的地方。所以，在进行防腐蚀技术的整体应用过程中，其需要对钢结构阴阳两级进行均匀性的防护，可以采用复合型材料进行相应的预防，最终达到良好的抗腐蚀效果。
2.2 任意性腐蚀
当海水进行冲击时，其会出现任意性腐蚀的情况。通常产生这种腐蚀情况的发生是因为钢结构表层受来自不同环境的各类物质以及环境条件所造成的，尤其是当海水中出现一定的金属性物质，其会与飞溅区的钢结构发生一定的化学反应。因此，在进行防腐蚀技术的整体应用中，其需要对水质进行相应的检测，对缝隙腐蚀极强的敏感性，极大提高缝隙腐蚀情况发生的概率。
2.3 气泡腐蚀
当海水进行高速的流动过程中，其气泡会形成一个循环的趋势。并在逐步地压缩中发生破裂。为了能够使得海洋钢结构的抗腐蚀能力得到显著性的增强。其需要对气魄腐蚀的本质进行相应的研究。其是从机体上对钢结构进行相应的破坏。因此，在进行海洋钢结构的整体预防中，其需要对钢结构的表层进行加固。可以采用复合金属材料来增强钢结构的整体韧性。最终使得防腐蚀技术的应用效果逐渐地发挥出来。
3 研究海洋钢结构防腐修复材料的意义
钢结构是海洋工程的主要构成结构，很好地解决了海洋工程的承重问题，使得海洋工程能够更加广泛的使用，扩大了海洋工程的使用范围。但是众所周知，钢结构最大的问题就是抗腐蚀性能不好，容易被空气中的氧气和水分腐蚀，造成钢结构的损坏，降低桥梁的使用寿命，这是海洋工程在使用中最大的问题，也是最需要解决的问题。如果忽视海洋工程的防腐施工，那么就会造成海洋工程腐蚀程度的增加，这是不利于海洋工程的长期使用的，一旦海洋工程受到严重的腐蚀，就不能再发挥正常的作用，这是就需要耗费资金来进行修整，这是一种对资金的浪费。为了保证海洋平台等钢结构的安全运行，海洋钢结构物服役2-3年时就要进行防腐修复。由于一些钢结构物不具备进坞修理的条件，所以需要在现场对腐蚀破坏部位进行维修。在现场修复时，海洋环境湿度大，要求修复材料具有良好的防腐性能和施工性能，同时可在潮湿环境下，甚至在水中进行修复施工。
4 钢结构防腐措施
4.1 基本防腐措施
钢结构的基本防腐措施，主要指在设计时预加腐蚀富裕量，即对泥面以上区段或整个钢结构预留一定的厚度，以提高钢结构的使用年限。根据规范《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》（JTS153-3-2007），钢结构在不同部位的单面腐蚀裕量△δ（mm）可按下式计算：
Δδ=K[（1-P）t1+（t-t1）]
式中：Δδ为钢结构单面腐蚀裕量，mm；K为钢结构的单面平均腐蚀速度，mm/a；P为采用防腐蚀措施时的保护效率；t1为采用防腐蚀措施时的设计使用年限，a；t为被保护的钢结构设计使用年限，a。预留厚度可以增加钢结构的安全系数，提高钢结构的使用寿命。但是另一方面，预留厚度也增加了钢结构的构造成本。同时，预留厚度无法解决局部腐蚀等问题。因此对于钢结构除了预留合理的厚度外，采取适当的防腐措施也是必要的。
4.2 附加防腐措施
涂层保护是钢结构防腐蚀最普遍采用的方法。钢结构海水腐蚀是氧的去极化电化学腐蚀反应，涂在钢结构上的涂膜，可以在腐蚀反应间加进一定的电阻，使腐蚀反应电流变小，从而抑制腐蚀反应的进行。热喷涂技术是利用热源对金属、非金属、陶瓷等喷涂材料进行加热，将熔融的粒子雾化、喷射并沉积到基材表面上，形成特殊表面涂层的方法。金属热喷涂保护系统包括金属喷涂层和封闭剂或封闭涂料，复合保护系统还包括涂装涂料。对于水下区钢结构，主要是钢管桩，所采取的附加防腐措施还包括电化学保护和包覆保护。涂层和热喷涂对钢结构的保护年限，根据不同的体系和效果范圍在10-25a。
5 海洋复杂钢结构防腐修复材料的研制及性能研究
5.1 原材料及试剂
聚醚多二元醇、聚醚三元醇，工业纯；甲苯二异氰酸酯（TDI），工业纯；催化剂，工业纯；二氧化碳吸收剂，分析纯，市售；颜填料、无纺布，工业级，市售。
5.2 原材料的预处理
对聚醚二元醇（N-220）和聚醚三元醇（聚醚330）进行脱水处理，分别把N-220和聚醚330加入两个四口烧瓶中，开动搅拌，油浴加热升温至100℃，然后抽真空减压脱水3h，确保其含水量（以质量分数计）低于0.1%，冷却后备用。
5.3 聚氨酯预聚体合成及水固化涂料的制备 将一定比例的聚醚N-220和聚醚330加入四口瓶中，加入少量的阻聚剂苯甲酰氯，搅拌l5min左右，然后加入一定量的TDI，继续搅拌升温至设定温度，然后恒温回流反应。待反应完全后抽真空脱气泡，即得到水固化聚氨酯预聚体。完成聚氨酯预聚体合成后，高速搅拌下加入填料和相关助剂后，搅拌30min，待分散均匀即可出料，密封保存。
5.4 水固化防腐修复材料制备及水固化防
腐修复材料的固化利用浸胶机将无纺布浸润水固化聚氨酯涂料。生产时要尽量减少水固化聚氨酯涂料與空气中水蒸气的反应，生产车间的湿度应在40%以下，温度在25℃以下。成品生产后立即进行密封包装。将制备的水固化防腐修复材料浸入水中或者放置在湿度大的地方，使其在水作用下进行固化。
5.5 性能测试
5.5.1 拉伸性能测试
水固化涂料和水固化防腐修复材料的拉伸强度与断裂伸长率测试参考GB/T1040.2—2006《拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》和GB/T30776—2014《胶粘带拉伸强度与断裂伸长率的试验方法》。把试样做成哑玲形，试样长60mm、宽24mm、厚0.5mm。在试样中部划取间距40mm的两条标线为试验段，调整拉伸试验机夹具间距大约为60mm。试验时，保持试验机夹具中心和试件长度方向的中线在一条直线上。记录下断裂时的最大拉力和标线间的距离，测3个试样，取平均值。
5.5.2 —NCO含量测定
预聚体中—NCO含量按照HG/T2409—1992《聚氨酯预聚体中异氰酸酯基含量的测定》要求进行测试，即测定聚合多元醇和过量二异氰酸酯反应生成的聚氨酯预聚体或中间产物中所含的异氰酸酯基。这个方法的原理为聚氨酯预聚体中的—NCO与过量的二正丁胺反应，反应完成后，用盐酸标准溶液滴定过量的二正丁胺。
参考文献
[1] 聂薇，姚晓红，卢本才.海洋工程重防腐技术[J].造船技术，2016，No.33406：82-86.
[2] 曾航剑.多元合金表面热喷涂对钢结构防腐性能的影响[J].科技风，2016，No.29614：2.
[3] 张巧霞，许沫，王秀通，李红，韦秦怡.重防腐涂料在海洋工程钢结构中的研究进展[J].装备环境工程，2015，v.1204：60-65.