寶鋼彩涂——新型、綠色建材
與傳統混凝土以及其他傳統建筑材料相比,彩涂鋼板符合綠色建材的要求。造型美觀新穎、色彩豐富、裝飾性強組合靈活多變、可表達不同的建筑風格,屬于環境友好型材料強度高(厘服強度高可達550MPa},具有良好的家皮剛度,防水性能好?？拐鹦阅?由于彩涂鋼板在屋面是長向連續鋪設,緊固件連接。材料強度高,韌性好,鋼材可延展,可適用不同方向的地震力的作用,與其他建筑材料的脆性和不可變形相比優勢明顯。另外,由于屋頂自重輕,整體建筑物的重心下移,對減少震害有利。工廠化預制,可以使精度到2毫米內,比傳統混凝士現洚施工精度提高3-4倍,同時減少建筑垃圾。施工安裝方便,減少安裝及運輸的工作量,縮短施工工期,可以減少碳排放節約土地、水及其他資源使用量:輕鋼圍護結構(彩涂鋼板)自重為6-12公方米,鋼混結構為250-300公斤/平方米,磚墻為400公斤/平方米。因此,在材料的選擇上使用彩涂能大量節約水泥、磚、瓦等,從而大大降低對耕地的使用,大大降低對水資源的占用。由于量面及墻面自重的大大降低,建筑物的地下基層也可以相應降低,承重結構也可以采用輕型鋼結構(尤其是單層無車的廠房更明顯}可再生使用;鋼鐵材料大的優點就是可回爐進行再冶煉,實現可循環,可持續發展,而磚、瓦或混凝土只能增添建筑垃圾。根據 ORUS的研究,普通彩涂板做為冶煉廢鋼,在一般的轉爐中是可以使用的,但如果是PVC溶膠的彩涂,則由于會產生DOXN,用做電爐廢鋼比較合適。彩涂鋼板的發展趨勢也是往“3R制造”[(減少原料reduce)、重新利用euse和物品回收 recycle)],或綠色鋼鐵的三個替代(用新鋼種替代老鋼種、用鋼鐵材料替代其他材料、用新月途替代老的用途)方向發展(在后面的彩涂產品發展趨勢中洋述}。

國內彩涂鋼板選擇上用戶相對不關心的就是鋼種。因為國內大多數彩涂鋼板生產廠只有一種鋼種,那就是DC51因為他們采購來的熱軋板還是軋硬卷基本就是一個鋼種},有些有熱鋅產線的彩涂鋼板廠試圖通過熱鍍鋅退火來生產全硬鋼(S550}或高強鋼(S350等),但難度很大,因為他們對基板的質量、化學成分無法控制,因此,質量穩定性就差、穩定性差導致性能波動大,性能波動大會引起壓型板板材變差對建筑物來說,承載重量(風載荷、雪載荷、施工人員和機械)、建筑物的跨度、櫬距的設計等都依賴于鋼板的強度,對于建筑維護結構用彩涂和鍍鋁鋅板來說,國外均有相應的標準。如美國的ASTM653、ASTM792,日本的JSG3302、JSG3321,歐州的EN10215、EN10147等。按鋼種大類分成CQ(普通商用級)、DQ(一般沖壓用)、HsS(高強結構鋼)、FH(全硬鋼).
CQ(普通商用級):現使用普遍,如寶鋼所生產的TST01Z、TDC51或 TSGCC等,它的涂漆前的屈服強度在260-320MPa之間。經彩涂后如基板是鋁鋼,終強度會有所提高,同時伴隨著延伸率的劣化。這種鋼的抗拉強度在350-40MPa之間,相對于結構鋼來說,其屈強比DQ(一般沖壓用}:由于一般建筑用彩板均是輥壓成型或復合夾芯,對材料的沖壓性能要求不高,因此很少在建筑領域使用(部分門窗類彩板除外)。
HSS(高強結構鋼):按歐標HSS可分成4-5種不同強度的鋼種,但由于普通CQ級材料已經能夠取代低強度的HSS鋼,因此,市場上用得較多的是屈服強度280MPa和345MPa的鋼種,寶鋼所生產的TS280GD和TS350GD就是這兩個鋼種。與普通CQ相比,HSS鋼有幾大優勢:
1、由于屈強比較低因此該鋼種的耐火及抗震性好;
2、對較厚的鋼板,它可以制造大跨度拱型板;3、對一般的外墻和屋面板型,它可以比CQ材料適當減薄,從而可節約材料消耗。
FH(全硬鋼);是通過控制退火溫度來提高鋼板屈服強度的一類鋼種,按國際通用標準,屈服強度≥550MPa,抗拉強度≥570MPa。這類材料強度高,延伸率低,適用于板型較淺的成型鋼板使用,大大節約了材料的使用,也是各國爭先研究開發的鋼種。對強度高又要求延伸率好的材料,在國外標準中也有描述。采用HSLA(低合金高強度)在煉鋼時加入強化合金元素,但由于強度高在鋼鐵廠進行軋制時加大壓下率就有限制,因此作為圍護結構的較薄的彩涂板很少采用HSLA鋼種(另一缺點是成本高)。
根據寶鋼多年的鋼種使用經驗,為了保證彩涂鋼板終產品的板型,鋼板的強度等級、壓型鋼板的板型以及加工機器等密切相關。總的來說,加二道次越多,板型越好,加工速度越侵,板型越好。壓型鋼板板型來說,淺波板的板型優于高波板。對鋼板強度來說,強度越大,加工后的板型變差的趨勢越明顯。高強鋼的板型相對較差還有另外一個原因就是很多彩涂生產廠僅靠降低熱鍍鋅的退火溫度來提高材料的屈服強度,這樣就會導致鋼板寬度方向上力學性能的不均衡原因就是整個寬度方向帶鋼溫度是不均勻的,溫度下降可能導致部分部位溫度低于鋼板再結晶退火溫度。

寶鋼彩鋼卷相對酸洗環境選擇鍍鋁鋅基板,相對堿性環境選擇鍍鋅基板;高溫高濕地區(南方地區)必須采用相對鍍層厚度大的鍍鋅或鍍鋁鋅基板,具體指標為:鋅層重量≥140克/平方米,鋁鋅層重量≥100克平方米
沿海地區由于氯高子的因素,涂層、鍍層厚度都要求相對較高,這樣才能防止切口或膜下腐蝕的發生日照或紫外線強烈的地區(西部或高海拔}選擇涂層耐久性好的氟碳或高耐候聚酯等公用及民用建筑不僅要考慮耐腐蝕性,外觀性能也很重要因此,采用涂層更加細膩的PVDF或HDP是不錯的選擇在顏色可以選擇的情況下,從腐蝕角度講選擇淺顏色的彩涂鋼板,耐久性更強室外用彩涂鋼板涂層光澤度應選擇中低光澤的涂層在相對坡度比較小的屋面,直接采用鍍鋁鋅光板,又經濟又實用鋼種的選擇和板型及鋼板厚度有關采用高強鋼在同樣的荷載情況下可以減少鋼板厚度或采用相對更淺的板型,可以減少材料的使用量。
無論是建設資源節約型社會,還是節能減排要求,建筑物都承擔著重要的任務。據美國相關行業協會統計,建筑物占有652%的電耗,大于36%的一次能源消耗,30%的溫室氣體排放。每年產生136億噸的建筑垃圾,消耗12%的飲用水,40%的原材料使用(年超過30億噸)。而我國每年新增建筑面積20多億平方米,相當于全球的一半。因此:早在2006年就講建筑節能是資源節約型、環境友好型社會主要的抓手。美國在這方面比較,早在2005年美國就簽暑過能源政策,其中第1332和133條款對節能建筑給以稅收上的優惠政策。
美國還有很多和民間機構在推進這項工作,如 THE ENERGY STARPROGRAM. COOL ROOF RATING COUNCIL. UNITED STATES GREEN
BUILDING COUNCIL. LEADERSHIP IN enerGY ENVIRONMENTAL
DESIGN等,其中LEED的推薦和論證體系正在被廣泛采用。我們國家在前幾年也了綠色建筑評價標準,彩涂鋼板作為新型建材已經廣泛使用,但是,在節能、減排、綠色、環保方面還有許多工作要做。
鋼種
和其他鋼鐵材料(汽車、家電等一樣,彩涂鋼板也在向高強度方向發展,高強度、薄規格彩涂鋼板是整個彩涂鋼板的發展趨勢。鋼板強度提高可以在保證載荷的情況下減低鋼板的厚度(當然,不能無限制降低,要保證鋼板的擾度,材料厚度不能低于0.35mm),鋼板強度提高可以用低波度的壓型鋼板來達到低強度鋼板的高波度才能達到的載荷,這樣,材料的使用效率就提高了。鋼板強度提高可以加大建筑物的跨度,減少懊條或龍骨的使用。鋼板強度提高可以革命性地使用鋼板的強度功能進行板與板的連接,減少材料連接的禁固件,既節約了材料,又使建筑物的美觀大大改善。鋼板強度提高減少材料使用的同時也減少建筑物的自重,使建筑物重心下移。因此,可以說提高鋼板強度有百利而無一害,當然,在我們國家大量推廣高
強鋼在彩涂行業的使用還有大量工作要做,如開發適合高強鋼的壓型機,設計規范的修改等。
在提高鋼板強度的同時也要求降低鋼板的屈強比(服強度抗拉強度),因為屈強比越低材料的加工性越好,抗震性越好,目前已經有彩涂用戶向寶鋼提出了明確的屈強比要求。當然,與熱軋結構鋼來比,彩涂鋼板的屈強比不可能達到0.6,目前也就是085左右,但我們堅信,這是個發展方向。另外,為了提高彩涂鋼板的切口耐腐蝕性能,選用冷軋耐侯鋼作為彩涂基板,提高整個彩涂鋼板的耐腐蝕性能,相信也是下一步基板的趨勢。

寶鋼PVDF彩鋼板類產品要求的涂膜更厚,因為要提供更長的使用年艱保證。對背面涂層的要求視用途而定,夾芯板只要求有層可粘結的底漆,而成型鋼板由于室內腐蝕環境因此也要求涂兩層,厚度至少10um以上。
寶鋼彩涂板涂層顏色的選擇
對顏色的選擇主要是考慮與周圍環境的匹配和的愛好,但從使用技術角度講淺顏色涂料的顏料選擇余地大,可選擇耐久性優越的無機顏料(如鈦白粉等),而且涂料的熱反射能力強(反射系數達到深色涂料的一倍)夏季涂層本身的溫度相對就低,這對涂層壽命延長是有益的。另外,即使涂層變色或粉化,淺顏色涂膜變化后與原顏色的反差小,對外觀的影響就不大。而深顏色(尤其是比較鮮艷的顏色)采用有機顏色的居多,遇索外線照射容易褪色,短的3個月就變顏色。對于彩色涂層鋼板來說,通常涂層和鋼板的受熱膨脹率不同,尤其是金屬基板和有機涂層的線膨脹系數差別較大當環境溫度發生變化時,基板和涂層結合界面就會發生膨脹或收縮應力,如果不能適當釋放就會發生涂層龜裂。另外,在這里要說明兩點目前國內市場上的選擇誤區:其一就是國內目前存在大量白色底漆。采用白色底漆的目的就是可以減少面漆的厚度,因為正常建筑用耐腐蝕底漆是黃綠色的(因此有鉻酸鍶顏料),必須有足夠的面漆厚度才能有好的遮蓋力。這樣,對耐腐蝕性是很危險的,先底漆耐腐蝕性差,再者面漆大大減薄,不足10微米。這樣的彩涂鋼板看上去光鮮,用不了兩年就會在不同地方產生腐蝕(切口、折彎加工處、膜下等)。其二就是建筑工程用彩涂鋼板同一工程采用不同廠商、不同批次的彩涂鋼板,在施工中看似顏色一致,但經過幾年的太陽光照射后,不同涂層不同廠商的顏色變化趨勢不同,導致產生嚴重的色差,這樣的例子實在太多了。即使同一供應商的產品,也強烈建議同一工程一次訂貨,因為不同批號有可能采用不同涂料供應商的產品,增加了色差產生的可能性。
目前大量使用于建筑用彩涂的鍍層是熱鍍鋅和鍍鋁鋅,鍍層厚度越大,耐腐蝕性能越好。鍍層厚度主要是影響到彩涂鋼板的切口腐蝕性能,切口腐蝕是電化學腐蝕,影響因素有預處理層、底漆、基板厚度、鍍層厚度等。在正常情況下,預處理層和底漆相對比較固定,影響切口腐蝕性能的就是基板厚度及鍍層享度了,基板越薄,鍍層越厚,耐切口腐蝕的性能越好。關于這點,國際上有很多研究,目前比較公認的就是鋅比,即鍍層單面每平方米鍍層重量的克數/基板的厚度(以毫米計),認為鋅比≥100是有效防止彩涂鋼板切口腐蝕的保證。舉例說明:如果0.6mm的鋼板,其單面鍍鋅量就要達到60克/平方米。盡管鍍鋁鋅光板的耐腐蝕性能優于熱鍍鋅,但對切匚腐蝕蔓延來說,鏵比也適用于熱鍍鋁鋅。至于鍍層選擇熱鍍純鋅還是熱鍍鋁鋅,則主要取決于使用環境的酸堿度。鋅和鋁均屬于兩性金屬,但它們在酸和堿中的表現還是有差別的,純鋅在堿性介質中的表現優于鋁鋅合金,在酸洗介質中的表現則相反。因此,推薦相對酸性環境中采用鍍鋁鋅彩涂,相對堿性環境則采用熱鍍純鋅彩涂,根據使用經驗,濕的木材、混凝土等不要長時間接觸鍍鋁鋅基板。
鋼種
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