2009年第1期总第127期
福 建 建 筑
No1・2009
Vol ・127
建筑用彩色涂层压型钢板的选用
何 敏
(福建众合开发建筑设计院 福州 350005)
摘 要:本文详尽探讨了建筑用彩色压型钢板的基板特性、基板类型、涂层类型等方面内容, 对彩涂板设计内容要求提出了具体建议和案例, 供同行参考。关键词:彩涂板
镀层
涂层
板厚
中图分类号:TU51113+8 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2009) 01-0113-04
Application of roll 2prof iled steel sheet for He Min
(FuJian Zhonghe development )
Abstract :This paper discusses the steel sheet type of roll 2profiled steel sheet for building.
The Proposals and examples are K eyw ords :pretainted coating layer sheet
thickness 1 前言
建筑钢结构围护系统目前大量采用彩色压型钢板。压型钢板是采用0. 4～2. 0mm 厚彩色涂层钢板(Pretainted steel
sheet ) (
) 经成型机辊轧冷弯成波型、V 型、U
型等形状的板材, , 在连续机组上用辊涂或覆膜等方法, 涂覆一层或多层有机涂层, 经过烘烤和冷却而形成的, 涂层可, 因之又称为彩色涂层钢板。
设计选择彩色压型钢板应根据使用环境的腐蚀性、设计使用年限、美观寿命、耐久性、加工方式和变形程度等要求, 对彩涂板的牌号、基板力学性能、基板类型及镀层重量、涂层类别及厚度, 板厚、颜色以及压型板板型和连接形式做出明确规定。
结构设计师应充分了解彩涂板的基本物理结构以及各物理结构层的基本性能和作用, 方可做出恰如其分的选择。
图1 彩涂板的物理构造简图
材厚1. 5mm ～3. 0mm 左右。
彩涂板基板一般为冷轧板(板厚≤3mm ) , (当板厚>
3mm , 按热轧板供货) 。表1可知, 热轧板经冷轧成为冷轧硬
2 彩涂板的基本物理结构
图1为彩涂板的基本物理结构示意图
由图1可知, 彩涂板大致可分为钢基材、镀层、化学转化膜和有机涂层四部分。有机涂层则包括了正面面漆、底漆和背面漆。
2. 1 钢基材
板, 硬板经连续退火软化后作为热镀使用的基材。热轧钢卷一般为低碳钢, 但硫、磷含量较普通碳素结构钢低。热轧卷的力学性能由钢的化学成分及温度变形历史确定。冷轧板的力学性能同时还与板的压下率及连续退火制度也有关。一般冷轧板压下率在70～80%左右。退火目的是使得冷轧压扁、破碎的晶粒通过重新生核、长大再结晶为新的均匀、细小的晶体, 消除冷加工硬化, 恢复塑性变形能力。连续退火的加热温度、缓冷温度及快冷温度影响冷轧板的屈服强度[13]。
冷轧基板与普通结构用钢的化学成分及力学性能不同, 冷轧板屈服强度随碳含量增加而增长, 屈服强度越高, 板的延伸率越低, 冷弯加工性能越差。冷轧板的伸长率较普通结构用钢小。基板的力学性能包括屈服强度、抗拉强度、伸长率及冷弯性能等; 级别有250, 350, 550等, 表示最小屈服强度为250
钢基材有热轧板及冷轧板两种。热轧板的牌号与性质与普通结构钢相同, 通常采用碳素结构钢的Q235牌号及低合金结构钢的Q345牌号, 主要用于檩条等冷弯薄壁型钢构件, 基
作者简介:何敏, 男,1968年2月出生, 高级工程师, 一级
注册结构师, 注册岩土工程师, 注册监理工程师。
收稿日期:2008-12-09
2009年第1期总第127期何 敏・建筑用彩色涂层压型钢板的选用・114 ・
MPa ,350MPa ,550MPa 。目前建筑用彩涂板基板主要采用热镀锌板, 但在防腐性能有较高要求, 如在工业污染及沿海潮湿地区, 以及有较高要求的公共建筑中, 也采用热镀铝锌板(AZ ) , 一般要求镀铝锌量在
150g/η以上。目前内热镀锌铝(ZA ) 生产线较少, 故推广使
彩涂板的力学性能一般按基板力学性能确定。
压型钢板的承载力验算按G B50018-2002[3]规定的极限状态设计方法与公式以及构造要求进行设计, 其中250及350级别板强度等设计指标分别按G B50018-2002[3]规定的Q235及Q345钢选用。其它强度级别板的设计指标目前规程及标准尚无明确规定, 值得进一步的探讨, 不能简单套用规范公式。因为同样板型、相同厚度但不同强度等级板的材料抗力分项系数γR 及板件的有效截面模量、有效截面惯性矩等截面特性是不同的。
2. 2 镀层
用不多。表1为不同腐蚀环境的基板类型及镀层重量要求, 表
2为各种镀层板性能比较:
表1 基板类型及镀层重量
基板类型
低
热镀锌基板Z
热镀锌铁合金基板ZF 热镀铝锌合金基板AZ 热镀锌铝合金基板ZA
电镀锌基板ZE
90/9060/6050/5065/6540/镀层重量g/η使用环境腐蚀性
中
125/12575/7560/6090/9060/60
高
140/14090/9075/75110/110
彩涂板的镀层按制造方法分为热镀法与电镀法, 将钢卷连续浸渍在融熔镀液中进行镀层, (锌) 熔液温度430～
460, (锌) (Hot 2Dip Galvanized ) 。电镀法为
将钢卷连续送入镀槽中, 以钢板为阴极, 锌板为阳极, 以硫酸锌为溶液, 通电镀锌, 也称为冷镀。
彩涂板按镀层材料可分为热镀锌、热镀铝锌(55%铝) 镀锌铝(5%铝) 及电镀锌, 。
, 500～550℃左右, δ相FeZn7锌铁合金层, 在镀层表面形成稳定的针状组织, 因此与漆层附着性好, 同时因表面为锌铁合金, 电阻大, 且镀锌钢板焊接时, 镀层不会融化, 电极可不受污染, 故点焊性能优良, 所以合金化热镀锌板(ZF ) 主要用于家电、汽车及电脑外壳等。一般建筑用热镀锌板不经过合金化处理。热镀锌板的防锈蚀原理主要为锌层的牺牲保护, 所以镀锌板的防锈蚀能力与镀锌量成正比关系。
镀锌量按双面镀层重量表示, 如Z180表示双面镀锌层的镀锌重量为180g/η, ZF150表示锌铁合金镀层重量为
150g/η。镀锌量的选择根据彩涂板所处的使用环境确定, 一般
裸板耐腐蚀性
加工成型性能切边牺牲性保护成型后耐腐蚀性漆膜附着力涂漆后耐腐蚀性
可焊性耐热性/反射性相对成本
总评价
(Z ) 335344434
热镀铝热镀
锌铝电镀锌热镀铝
合金化(锌合金
55%铝) (5%铝) ()
(ZF ) 235355524
(AZ ) 533344243
(ZA ) 455555433
ZE 355354532
521223153
点焊性成型性成型性
牺牲保好、涂耐腐蚀好、耐腐好、镀护性好装性好性好、耐蚀性好、层较耐热性成本低成型性热性好涂装性薄、耐好
注:5-最好4-良好3-合格2-差1-最差
由表2可知, 热镀锌板的价格较低, 耐腐蚀性一般。热镀
铝锌及热镀锌铝耐腐蚀性较好, 但成本也较高。
2. 3
情况下要求镀锌量为180g/η, 在腐蚀性较高的环境中要求镀锌量275g/η。
热镀铝锌板(AZ ) 镀层由55%铝,43. 5%锌及1. 5%硅组成。镀铝锌板的防腐蚀性包括铝的障碍层保护功能及锌的牺牲保护。基板在切边、刮痕及镀层擦伤部分, 形成了不能溶解的氧化物层, 发挥屏障保护功能, 因此在相同镀层的情况下, 热镀铝锌(AZ ) 比热镀锌(Z ) 耐腐蚀性高2～6倍。
热镀锌铝板(ZA ) 镀层含95%锌,5%铝及微量的镧铈合金成分, 是一种铝锌合金镀层, 具有远超传统热镀锌的特点, 镀锌铝层首先由95%锌与5%铝形成二相共晶组织, 均匀且致密防止杂质接触钢材的表面, 同时锌层也提供牺牲保护功能。热镀锌铝较传统的热镀锌提高3倍的耐腐蚀性能。热镀锌铝板有极好的成型性。
电镀锌钢板(Electro galvanized steel sheet ,ZE ) 由于工艺原因镀锌量少, 锌层牺牲保护功能差, 在冲孔及剪断时, 剪断面受锌的保护不足易生红锈, 故电镀板一般只用于室内隔板及汽车家电外壳用途, 较少用于围护结构。
化学转化膜
化学转化膜指金属外层原子和选配介质的阴离子反应而
在金属表面产生不溶性的化合物覆盖层, 通常把这种经过化学处理而形成的覆盖膜, 称为化学转化膜。化学转化膜呈连续分布, 与基板具有可靠的联系并与基板表面形成整体, 其主要作用为增强基板与涂层的附着力, 并改善彩板的抗冲击与压型弯曲加工性能, 同时也能提高基板的抗腐蚀性能。
彩涂板基板化学转化膜工艺一般有磷化、络合氧化、铬化工艺三种。常用的为磷化及铬化工艺。磷酸盐转化膜附着性和耐腐蚀性方面较为优越, 铬酸转化膜成型性较好。2. 4涂层
由图1可知, 彩涂板的涂层可分为底漆、正面面漆和背面面漆。
底漆采用环氧树脂(Epoxy ) , 聚氨基甲酸酯树脂(聚氨酯) (Polyurethane ,PU ) 及聚脂树脂(Polyester ,PE ) 。
环氧树脂涂料与基板附着性好, 耐腐蚀性较好, 但柔韧性较差。
聚酯树脂涂料与基板附着性好, 柔韧性较好, 但耐腐蚀较
2009年第1期总第127期何 敏・建筑用彩色涂层压型钢板的选用・115 ・
差。
聚氨酯涂料是综合性能较好的底漆, 所以目前彩涂板底漆多采用聚氨酯。
背面面漆在无特殊要求情况下一般采用聚酯涂料。
彩涂板的涂层类型通常以正面漆命名, 常用的面漆种类有聚酯(PE ) , 硅改性聚酯(Silicone Modified Polyester ,SMP ) , 高耐久性聚酯(High Durable Polyester , HDP ) , 聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride ,PVDF ) , 有时也称为氟碳漆。
聚脂涂料(PE ) 是目前使用量最大的面漆, 耐久性一般, 涂层的硬度和柔韧性好, 价格较低, 美观寿命7～8年。
硅改性聚酯(SMP ) 耐久性和光泽、颜色的保持性有所提高, 但涂层的柔韧性略差, 价格比PE 略高, 美观寿命10～12年。
高耐久性聚酯(HDP ) 具有优良的颜色保持性和抗紫外线性能, 优良的室外耐久性和抗粉化性, 漆膜附着力好, 性价比高, 美观寿命15年。
聚偏二氟乙烯(PVDF ) 耐久性优异, 颜色保持性和抗紫外线性能优异, 具有优良的抗溶剂性和良好的成型性, 级别的产品, 但价格较高。美观寿命可达要应用于一些大型公共建筑。
, 总厚度不小于5um , , 12um 。目前常用的彩涂板面漆为PE , 大约占到市场总量的85%以上。
图2 015mm 厚彩涂板分层层厚示意图
接。搭接式连接紧固件外露, 咬合式及扣合式板紧固件隐藏,
也称为隐藏板。图3为目前常用的三种典型的压型板型YX -28-820, YX -51-360及YX -51-760, 其中820型为搭接式连接,360型为咬合式连接,760型为咬合式+
扣合式连接。
3 彩涂板的牌号
彩涂板的牌号由彩涂代号、基板特性代号和基板类型代号三个部分组成, 其中基板特性代号和基板类型代号之间用加号“+”连接。
以TS350G D +Z 为例, T 代表“涂”字汉语拼音第一个字母,S 代表结构用钢,350代表最小屈服强度为350MPa , G 代表热处理,D 代表热镀, Z 代表热镀锌。一般建筑用压型板宜选用TS250G D 、TS280G D 、TS350G D 牌号, 不宜选用更高强度板。TS550G D 板主要应用于扣合连接板型。
图3 压型钢板典型板型示意图
4 彩涂板板厚的讨论
彩涂板的设计板厚的要求目前较为混乱, 有按基材(钢板)
厚设计的, 也有按基板(钢板+镀层) 厚设计的, 有些甚至按包括涂层厚度在内设计板厚。不同的要求, 厚度有时相差近15%。例如按《地震灾区过渡安置房建设技术导则》第3. 3. 2条规定, 用于承重的彩钢板厚度不应小于0. 4mm , 非承重的彩钢板厚度不应小于0. 3mm , 不同的企业采用了三种不同的算法, 造成了质量的差异, 影响了灾区安置房的建造质量。
国标G B/T12754-2006规定彩板的厚度为基板厚度即钢板+镀层厚, 但不含涂层。仅日本工业标准(J IS ) 按基材即钢板厚不含镀层和涂层的厚度。图2为按G B/T12754-2006规定,0. 5mm 厚热镀锌彩板分层层厚示意图。彩涂板为二涂二烤, 镀锌量为180g/η, 它的厚度构成应为钢基材厚0. 474mm (474um ) , 镀层厚0. 026mm (26um ) , 涂层厚0. 035mm (35um ) , 包括涂层的彩涂板总厚度为0. 535mm (535um ) 。设计确定彩涂板厚度时, 必须明确板厚包含的构成, 板厚一般应按国标G B/T12754-2006指为基板(钢基材+镀层) 厚度。
搭接式连接即用自攻螺钉直接将压型板固定在檩条上。咬合式及扣合式连接通过支架连接压型板, 支架由自攻螺钉固定在檩条上。图4分别为上述三种连接构造。
紧固件隐藏式连接具有较好的防水及防腐蚀性能, 但与搭接式连接相比, 压型钢板与檩条的连接较为薄弱, 对檩条的约束作用及蒙皮效应有所削弱。一般屋面板采用扣合及咬合式连接, 墙面板采用搭接连接。
搭接型连接压型钢板的连接件抗风承载力验算按G B50018-2002[3]第6. 1. 7条进行, 咬合式及扣合式连接目前无相关规范公式计算, 应针对不同的基板强度、板型、板厚以及支架类型和风载标准值做风洞试验确定其抗风承载能力。在沿海台风地区, 应注意选择恰当的板材、板厚、板型, 避免围护结构的破坏。
6 压型彩涂钢板选用实例
某轻钢厂房位于霞浦地区, 主体钢构设计使用年限50年, 围护结构设计使用年限20年, 风载标准值0. 8MPa 。
屋面板选用TS280G D +AZ , 镀铝锌彩板, 板厚0. 53mm (含镀层) , 镀铝锌重量150g/η, 正面面漆PE , 板型为YX -51-760(隐藏式) , 颜色为白色。墙面板选用TS280G D +AZ 镀
5 压型钢板的横向连接与板型的选择
压型钢板的横向连接方式分为搭接式、
咬合式及扣合式连
2009年第1期总第127期何 敏・建筑用彩色涂层压型钢板的选用・116 ・
构围护系统中大量应用, 由于原国家标准[4][5]内容较为简单, 许多设计人员对基板特性、基板类型、涂层类型等方面内容了解不深, 设计时未能就设计使用年限、彩涂板力学性能、镀层重量、板厚、板型的指标提出恰如其分的要求, 造成围护结构的构造安装不合理, 质量达不到使用要求。本文较为详尽地探讨了上述相关内容, 供同行参考。
参考文献
[1]G B/T2518-2004, 连续热镀锌钢板及钢带[S].[2]G B/T12754-2006, 彩色涂层钢板及钢带[S].[3]G B50018-2002, 冷弯薄壁型钢结构技术规范[S].[4]G B/T12755-91, 建筑用压型钢板[S].[5]Y BJ 216-88, 压型金属板设计施工规程[S].
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南[M ].
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钢结构,2007122(1) :23-26.
[10]徐宏伟. 彩色涂层钢板及钢带国家标准G B/T12754-2006的理解和实施[J].建筑钢结构进展,2007,9(4) :57-62.
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钢板寿命特性[J].中国建筑金属结构2007/1:37-41.
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技术问题探讨[J].四川建筑学研究,2002,28(3) :48-50.
[13]袁龙兵, 吴文林, 詹华, 赵云龙. 连续退火温度对马钢CSP 流程IF 钢冷轧板屈服强度的影响[J].中国材料科技与设
图4 压型钢板横向连接示意图
备,2008, 第3期:93-95.
[14]魏潮文, 弓晓芸, 陈友泉. 轻型房屋钢结构应用技术手
铝锌板, 板厚0. 476mm (含镀层) , 镀铝锌重量150g/η, 正面
面漆PE , 板型YX -28-820, 颜色为海蓝色。
7 结语
自上世纪80～90年代从国外引进彩涂板, 近年来在钢结
册[M ].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[15]中华人民共和国住房和城乡建设部. 地震灾区过渡安
置房建设技术导则(试行) [S].
施建筑节能设计标准, 并对既有建筑有步骤地推行节能改造,
才有可能实现快速建设“节约型”社会的目标, 也是可持续发展的保证。我国虽然幅员辽阔, 但毕竟不是资源大国, 再加上人口众多, 根本经受不起巨大的浪费, 因此, 坚定不移的走建设节约型社会的路子是当今城市建设发展领域的重要研究课题。
(上接第89页) 从设计过程中看, 应地尽其用、配合发展土地上的限制和结合地形地势, 以及提高建筑及结构效能。遵循“实而不华”的发展思路, 减少资源损耗, 减少可能对环境造成破坏的建筑工艺。调高使用钢筋混凝土预制品组建的比率, 采用高效的机械化建筑法, 达到高质高效低成本的目标。
环境方面, 善用自然通风、采光, 有效促进污染扩散, 提高温湿度, 改善地区性风环境、绿化工程以及建筑设备设施的能效比, 确定合适的交通设计, 采取针对噪音源的缓解措施, 并平衡各方面的表现, 拿出最佳方案; 社会方面, 要求规划设计考虑四个主要元素:社区凝聚力、健康生活居所、社区绿化和交通便[5-6]利。
我国目前每年的房屋建筑面积建设量是十分巨大的, 建筑能耗亦随之呈现出高速增长趋势。我国已颁布实施了居住建筑节能设计标准, 它们分别适用于北方严寒、寒冷地区, 中部夏热冬冷地区和南方夏热冬暖地区。严格实施建筑节能标准, 是保证我国可持续发展的重要措施之一, 对新建建筑全面强制实
参考文献
[1][美]埃德温1曼斯费尔德, 黄显峰等译—9版1微观经济学[M ]1北京:中国人民出版社11999.
[2]曹振良等著1房地产经济学通论[M ].北京:北京大学出版社,200316.
[3]崔千祥1工程事故分析与处理[M ]1北京:科学出版社120021
[4]廖代广1建筑施工技术[M ]1武汉:武汉工业大学出版社,200119.
[5]吴振华, 程方1我国建筑物“短命现象”分析与应对策略研究[J]1科技资讯12007年16期:122.
[6]黄兰兰, 柳士伟1如何利用建筑物进行屏蔽保护[J]1河南气象12006年04期:75.
2009年第1期总第127期
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建筑用彩色涂层压型钢板的选用
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摘 要:本文详尽探讨了建筑用彩色压型钢板的基板特性、基板类型、涂层类型等方面内容, 对彩涂板设计内容要求提出了具体建议和案例, 供同行参考。关键词:彩涂板
镀层
涂层
板厚
中图分类号:TU51113+8 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2009) 01-0113-04
Application of roll 2prof iled steel sheet for He Min
(FuJian Zhonghe development )
Abstract :This paper discusses the steel sheet type of roll 2profiled steel sheet for building.
The Proposals and examples are K eyw ords :pretainted coating layer sheet
thickness 1 前言
建筑钢结构围护系统目前大量采用彩色压型钢板。压型钢板是采用0. 4～2. 0mm 厚彩色涂层钢板(Pretainted steel
sheet ) (
) 经成型机辊轧冷弯成波型、V 型、U
型等形状的板材, , 在连续机组上用辊涂或覆膜等方法, 涂覆一层或多层有机涂层, 经过烘烤和冷却而形成的, 涂层可, 因之又称为彩色涂层钢板。
设计选择彩色压型钢板应根据使用环境的腐蚀性、设计使用年限、美观寿命、耐久性、加工方式和变形程度等要求, 对彩涂板的牌号、基板力学性能、基板类型及镀层重量、涂层类别及厚度, 板厚、颜色以及压型板板型和连接形式做出明确规定。
结构设计师应充分了解彩涂板的基本物理结构以及各物理结构层的基本性能和作用, 方可做出恰如其分的选择。
图1 彩涂板的物理构造简图
材厚1. 5mm ～3. 0mm 左右。
彩涂板基板一般为冷轧板(板厚≤3mm ) , (当板厚>
3mm , 按热轧板供货) 。表1可知, 热轧板经冷轧成为冷轧硬
2 彩涂板的基本物理结构
图1为彩涂板的基本物理结构示意图
由图1可知, 彩涂板大致可分为钢基材、镀层、化学转化膜和有机涂层四部分。有机涂层则包括了正面面漆、底漆和背面漆。
2. 1 钢基材
板, 硬板经连续退火软化后作为热镀使用的基材。热轧钢卷一般为低碳钢, 但硫、磷含量较普通碳素结构钢低。热轧卷的力学性能由钢的化学成分及温度变形历史确定。冷轧板的力学性能同时还与板的压下率及连续退火制度也有关。一般冷轧板压下率在70～80%左右。退火目的是使得冷轧压扁、破碎的晶粒通过重新生核、长大再结晶为新的均匀、细小的晶体, 消除冷加工硬化, 恢复塑性变形能力。连续退火的加热温度、缓冷温度及快冷温度影响冷轧板的屈服强度[13]。
冷轧基板与普通结构用钢的化学成分及力学性能不同, 冷轧板屈服强度随碳含量增加而增长, 屈服强度越高, 板的延伸率越低, 冷弯加工性能越差。冷轧板的伸长率较普通结构用钢小。基板的力学性能包括屈服强度、抗拉强度、伸长率及冷弯性能等; 级别有250, 350, 550等, 表示最小屈服强度为250
钢基材有热轧板及冷轧板两种。热轧板的牌号与性质与普通结构钢相同, 通常采用碳素结构钢的Q235牌号及低合金结构钢的Q345牌号, 主要用于檩条等冷弯薄壁型钢构件, 基
作者简介:何敏, 男,1968年2月出生, 高级工程师, 一级
注册结构师, 注册岩土工程师, 注册监理工程师。
收稿日期:2008-12-09
2009年第1期总第127期何 敏・建筑用彩色涂层压型钢板的选用・114 ・
MPa ,350MPa ,550MPa 。目前建筑用彩涂板基板主要采用热镀锌板, 但在防腐性能有较高要求, 如在工业污染及沿海潮湿地区, 以及有较高要求的公共建筑中, 也采用热镀铝锌板(AZ ) , 一般要求镀铝锌量在
150g/η以上。目前内热镀锌铝(ZA ) 生产线较少, 故推广使
彩涂板的力学性能一般按基板力学性能确定。
压型钢板的承载力验算按G B50018-2002[3]规定的极限状态设计方法与公式以及构造要求进行设计, 其中250及350级别板强度等设计指标分别按G B50018-2002[3]规定的Q235及Q345钢选用。其它强度级别板的设计指标目前规程及标准尚无明确规定, 值得进一步的探讨, 不能简单套用规范公式。因为同样板型、相同厚度但不同强度等级板的材料抗力分项系数γR 及板件的有效截面模量、有效截面惯性矩等截面特性是不同的。
2. 2 镀层
用不多。表1为不同腐蚀环境的基板类型及镀层重量要求, 表
2为各种镀层板性能比较:
表1 基板类型及镀层重量
基板类型
低
热镀锌基板Z
热镀锌铁合金基板ZF 热镀铝锌合金基板AZ 热镀锌铝合金基板ZA
电镀锌基板ZE
90/9060/6050/5065/6540/镀层重量g/η使用环境腐蚀性
中
125/12575/7560/6090/9060/60
高
140/14090/9075/75110/110
彩涂板的镀层按制造方法分为热镀法与电镀法, 将钢卷连续浸渍在融熔镀液中进行镀层, (锌) 熔液温度430～
460, (锌) (Hot 2Dip Galvanized ) 。电镀法为
将钢卷连续送入镀槽中, 以钢板为阴极, 锌板为阳极, 以硫酸锌为溶液, 通电镀锌, 也称为冷镀。
彩涂板按镀层材料可分为热镀锌、热镀铝锌(55%铝) 镀锌铝(5%铝) 及电镀锌, 。
, 500～550℃左右, δ相FeZn7锌铁合金层, 在镀层表面形成稳定的针状组织, 因此与漆层附着性好, 同时因表面为锌铁合金, 电阻大, 且镀锌钢板焊接时, 镀层不会融化, 电极可不受污染, 故点焊性能优良, 所以合金化热镀锌板(ZF ) 主要用于家电、汽车及电脑外壳等。一般建筑用热镀锌板不经过合金化处理。热镀锌板的防锈蚀原理主要为锌层的牺牲保护, 所以镀锌板的防锈蚀能力与镀锌量成正比关系。
镀锌量按双面镀层重量表示, 如Z180表示双面镀锌层的镀锌重量为180g/η, ZF150表示锌铁合金镀层重量为
150g/η。镀锌量的选择根据彩涂板所处的使用环境确定, 一般
裸板耐腐蚀性
加工成型性能切边牺牲性保护成型后耐腐蚀性漆膜附着力涂漆后耐腐蚀性
可焊性耐热性/反射性相对成本
总评价
(Z ) 335344434
热镀铝热镀
锌铝电镀锌热镀铝
合金化(锌合金
55%铝) (5%铝) ()
(ZF ) 235355524
(AZ ) 533344243
(ZA ) 455555433
ZE 355354532
521223153
点焊性成型性成型性
牺牲保好、涂耐腐蚀好、耐腐好、镀护性好装性好性好、耐蚀性好、层较耐热性成本低成型性热性好涂装性薄、耐好
注:5-最好4-良好3-合格2-差1-最差
由表2可知, 热镀锌板的价格较低, 耐腐蚀性一般。热镀
铝锌及热镀锌铝耐腐蚀性较好, 但成本也较高。
2. 3
情况下要求镀锌量为180g/η, 在腐蚀性较高的环境中要求镀锌量275g/η。
热镀铝锌板(AZ ) 镀层由55%铝,43. 5%锌及1. 5%硅组成。镀铝锌板的防腐蚀性包括铝的障碍层保护功能及锌的牺牲保护。基板在切边、刮痕及镀层擦伤部分, 形成了不能溶解的氧化物层, 发挥屏障保护功能, 因此在相同镀层的情况下, 热镀铝锌(AZ ) 比热镀锌(Z ) 耐腐蚀性高2～6倍。
热镀锌铝板(ZA ) 镀层含95%锌,5%铝及微量的镧铈合金成分, 是一种铝锌合金镀层, 具有远超传统热镀锌的特点, 镀锌铝层首先由95%锌与5%铝形成二相共晶组织, 均匀且致密防止杂质接触钢材的表面, 同时锌层也提供牺牲保护功能。热镀锌铝较传统的热镀锌提高3倍的耐腐蚀性能。热镀锌铝板有极好的成型性。
电镀锌钢板(Electro galvanized steel sheet ,ZE ) 由于工艺原因镀锌量少, 锌层牺牲保护功能差, 在冲孔及剪断时, 剪断面受锌的保护不足易生红锈, 故电镀板一般只用于室内隔板及汽车家电外壳用途, 较少用于围护结构。
化学转化膜
化学转化膜指金属外层原子和选配介质的阴离子反应而
在金属表面产生不溶性的化合物覆盖层, 通常把这种经过化学处理而形成的覆盖膜, 称为化学转化膜。化学转化膜呈连续分布, 与基板具有可靠的联系并与基板表面形成整体, 其主要作用为增强基板与涂层的附着力, 并改善彩板的抗冲击与压型弯曲加工性能, 同时也能提高基板的抗腐蚀性能。
彩涂板基板化学转化膜工艺一般有磷化、络合氧化、铬化工艺三种。常用的为磷化及铬化工艺。磷酸盐转化膜附着性和耐腐蚀性方面较为优越, 铬酸转化膜成型性较好。2. 4涂层
由图1可知, 彩涂板的涂层可分为底漆、正面面漆和背面面漆。
底漆采用环氧树脂(Epoxy ) , 聚氨基甲酸酯树脂(聚氨酯) (Polyurethane ,PU ) 及聚脂树脂(Polyester ,PE ) 。
环氧树脂涂料与基板附着性好, 耐腐蚀性较好, 但柔韧性较差。
聚酯树脂涂料与基板附着性好, 柔韧性较好, 但耐腐蚀较
2009年第1期总第127期何 敏・建筑用彩色涂层压型钢板的选用・115 ・
差。
聚氨酯涂料是综合性能较好的底漆, 所以目前彩涂板底漆多采用聚氨酯。
背面面漆在无特殊要求情况下一般采用聚酯涂料。
彩涂板的涂层类型通常以正面漆命名, 常用的面漆种类有聚酯(PE ) , 硅改性聚酯(Silicone Modified Polyester ,SMP ) , 高耐久性聚酯(High Durable Polyester , HDP ) , 聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride ,PVDF ) , 有时也称为氟碳漆。
聚脂涂料(PE ) 是目前使用量最大的面漆, 耐久性一般, 涂层的硬度和柔韧性好, 价格较低, 美观寿命7～8年。
硅改性聚酯(SMP ) 耐久性和光泽、颜色的保持性有所提高, 但涂层的柔韧性略差, 价格比PE 略高, 美观寿命10～12年。
高耐久性聚酯(HDP ) 具有优良的颜色保持性和抗紫外线性能, 优良的室外耐久性和抗粉化性, 漆膜附着力好, 性价比高, 美观寿命15年。
聚偏二氟乙烯(PVDF ) 耐久性优异, 颜色保持性和抗紫外线性能优异, 具有优良的抗溶剂性和良好的成型性, 级别的产品, 但价格较高。美观寿命可达要应用于一些大型公共建筑。
, 总厚度不小于5um , , 12um 。目前常用的彩涂板面漆为PE , 大约占到市场总量的85%以上。
图2 015mm 厚彩涂板分层层厚示意图
接。搭接式连接紧固件外露, 咬合式及扣合式板紧固件隐藏,
也称为隐藏板。图3为目前常用的三种典型的压型板型YX -28-820, YX -51-360及YX -51-760, 其中820型为搭接式连接,360型为咬合式连接,760型为咬合式+
扣合式连接。
3 彩涂板的牌号
彩涂板的牌号由彩涂代号、基板特性代号和基板类型代号三个部分组成, 其中基板特性代号和基板类型代号之间用加号“+”连接。
以TS350G D +Z 为例, T 代表“涂”字汉语拼音第一个字母,S 代表结构用钢,350代表最小屈服强度为350MPa , G 代表热处理,D 代表热镀, Z 代表热镀锌。一般建筑用压型板宜选用TS250G D 、TS280G D 、TS350G D 牌号, 不宜选用更高强度板。TS550G D 板主要应用于扣合连接板型。
图3 压型钢板典型板型示意图
4 彩涂板板厚的讨论
彩涂板的设计板厚的要求目前较为混乱, 有按基材(钢板)
厚设计的, 也有按基板(钢板+镀层) 厚设计的, 有些甚至按包括涂层厚度在内设计板厚。不同的要求, 厚度有时相差近15%。例如按《地震灾区过渡安置房建设技术导则》第3. 3. 2条规定, 用于承重的彩钢板厚度不应小于0. 4mm , 非承重的彩钢板厚度不应小于0. 3mm , 不同的企业采用了三种不同的算法, 造成了质量的差异, 影响了灾区安置房的建造质量。
国标G B/T12754-2006规定彩板的厚度为基板厚度即钢板+镀层厚, 但不含涂层。仅日本工业标准(J IS ) 按基材即钢板厚不含镀层和涂层的厚度。图2为按G B/T12754-2006规定,0. 5mm 厚热镀锌彩板分层层厚示意图。彩涂板为二涂二烤, 镀锌量为180g/η, 它的厚度构成应为钢基材厚0. 474mm (474um ) , 镀层厚0. 026mm (26um ) , 涂层厚0. 035mm (35um ) , 包括涂层的彩涂板总厚度为0. 535mm (535um ) 。设计确定彩涂板厚度时, 必须明确板厚包含的构成, 板厚一般应按国标G B/T12754-2006指为基板(钢基材+镀层) 厚度。
搭接式连接即用自攻螺钉直接将压型板固定在檩条上。咬合式及扣合式连接通过支架连接压型板, 支架由自攻螺钉固定在檩条上。图4分别为上述三种连接构造。
紧固件隐藏式连接具有较好的防水及防腐蚀性能, 但与搭接式连接相比, 压型钢板与檩条的连接较为薄弱, 对檩条的约束作用及蒙皮效应有所削弱。一般屋面板采用扣合及咬合式连接, 墙面板采用搭接连接。
搭接型连接压型钢板的连接件抗风承载力验算按G B50018-2002[3]第6. 1. 7条进行, 咬合式及扣合式连接目前无相关规范公式计算, 应针对不同的基板强度、板型、板厚以及支架类型和风载标准值做风洞试验确定其抗风承载能力。在沿海台风地区, 应注意选择恰当的板材、板厚、板型, 避免围护结构的破坏。
6 压型彩涂钢板选用实例
某轻钢厂房位于霞浦地区, 主体钢构设计使用年限50年, 围护结构设计使用年限20年, 风载标准值0. 8MPa 。
屋面板选用TS280G D +AZ , 镀铝锌彩板, 板厚0. 53mm (含镀层) , 镀铝锌重量150g/η, 正面面漆PE , 板型为YX -51-760(隐藏式) , 颜色为白色。墙面板选用TS280G D +AZ 镀
5 压型钢板的横向连接与板型的选择
压型钢板的横向连接方式分为搭接式、
咬合式及扣合式连
2009年第1期总第127期何 敏・建筑用彩色涂层压型钢板的选用・116 ・
构围护系统中大量应用, 由于原国家标准[4][5]内容较为简单, 许多设计人员对基板特性、基板类型、涂层类型等方面内容了解不深, 设计时未能就设计使用年限、彩涂板力学性能、镀层重量、板厚、板型的指标提出恰如其分的要求, 造成围护结构的构造安装不合理, 质量达不到使用要求。本文较为详尽地探讨了上述相关内容, 供同行参考。
参考文献
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图4 压型钢板横向连接示意图
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铝锌板, 板厚0. 476mm (含镀层) , 镀铝锌重量150g/η, 正面
面漆PE , 板型YX -28-820, 颜色为海蓝色。
7 结语
自上世纪80～90年代从国外引进彩涂板, 近年来在钢结
册[M ].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[15]中华人民共和国住房和城乡建设部. 地震灾区过渡安
置房建设技术导则(试行) [S].
施建筑节能设计标准, 并对既有建筑有步骤地推行节能改造,
才有可能实现快速建设“节约型”社会的目标, 也是可持续发展的保证。我国虽然幅员辽阔, 但毕竟不是资源大国, 再加上人口众多, 根本经受不起巨大的浪费, 因此, 坚定不移的走建设节约型社会的路子是当今城市建设发展领域的重要研究课题。
(上接第89页) 从设计过程中看, 应地尽其用、配合发展土地上的限制和结合地形地势, 以及提高建筑及结构效能。遵循“实而不华”的发展思路, 减少资源损耗, 减少可能对环境造成破坏的建筑工艺。调高使用钢筋混凝土预制品组建的比率, 采用高效的机械化建筑法, 达到高质高效低成本的目标。
环境方面, 善用自然通风、采光, 有效促进污染扩散, 提高温湿度, 改善地区性风环境、绿化工程以及建筑设备设施的能效比, 确定合适的交通设计, 采取针对噪音源的缓解措施, 并平衡各方面的表现, 拿出最佳方案; 社会方面, 要求规划设计考虑四个主要元素:社区凝聚力、健康生活居所、社区绿化和交通便[5-6]利。
我国目前每年的房屋建筑面积建设量是十分巨大的, 建筑能耗亦随之呈现出高速增长趋势。我国已颁布实施了居住建筑节能设计标准, 它们分别适用于北方严寒、寒冷地区, 中部夏热冬冷地区和南方夏热冬暖地区。严格实施建筑节能标准, 是保证我国可持续发展的重要措施之一, 对新建建筑全面强制实
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