紫外老化作用下钢结构涂层受风沙冲蚀性能研究

摘要

针对内蒙古地区钢结构建筑及构筑物长期受区域特殊环境（高原强紫外环境和风沙环境）影响这一现状，根据内蒙古中西部地区区域自然环境特征，利用人工加速紫外老化试验箱和模拟风沙环境侵蚀实验系统，对钢结构聚氨酯涂层进行紫外老化试验和老化后风沙冲蚀试验，应用纳米压痕仪及漆膜弹性测试仪分析紫外线辐射对钢结构涂层基本力学性能的影响，同时结合傅里叶变换红外光谱FT-IR和扫描电子显微镜SEM分析钢结构涂层在紫外辐照下的老化行为，对紫外老化作用下钢结构涂层受风沙冲蚀性能进行研究。结果表明：未老化钢结构聚氨酯涂层硬度为16.41 MPa，柔韧性为0.5 mm，紫外老化导致钢结构涂层硬度及柔韧性明显降低，紫外老化3 a后钢结构涂层硬度降低为原来的55.63%；紫外老化作用使钢结构聚氨酯涂层化学键发生断裂，其中C—O和C—N键断裂，最终生成氨基自由基，释放出CO₂，且涂层出现了明显的裂纹、起皮、皲裂，并出现了老化残渣和白色结晶物质，涂层的粗糙度增加；钢结构涂层受紫外老化作用后，冲蚀率增加，耐冲蚀性能明显降低，低角度冲蚀时，钢结构涂层破坏的主要原因是水平方向的微切削作用，高角度冲蚀时，钢结构涂层破坏的主要原因是垂直方向的挤压变形作用；紫外老化作用使钢结构涂层最大冲蚀率角度由38°变为30°～35°，紫外老化作用导致钢结构涂层最大冲蚀率角度减小。

关键词

风沙冲蚀 / 紫外老化 / 钢结构聚氨酯涂层 / 冲蚀机理

基金资助

国家自然科学基金项目（11862022;11162011;51468049;11662012）; 内蒙古自治区自然科学基金项目（2018MS05047）; 内蒙古自治区青年科技英才支持计划项目（NJYT–17–A09）; 内蒙古自治区草原英才项目; 内蒙古自治区研究生科研创新项目（BZ2020034）