防結(jié)冰涂料在斜拉橋防結(jié)冰工程中的試用

陳耀井

摘要：本文介紹了斜拉橋斜拉索如何防止在冬天結(jié)冰傷人的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同規(guī)格和性能的防結(jié)冰涂料做對(duì)比試驗(yàn)，優(yōu)選了一種防結(jié)冰涂料進(jìn)行試做，從工程交工驗(yàn)收后一年來(lái)的觀察，確實(shí)起到了防止冬季雨雪結(jié)冰的效果，對(duì)于涂料的耐久性等性能還需要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的觀察研究。供有興趣的同仁探討，指正。

關(guān)鍵詞：防結(jié)冰涂料；斜拉索；防結(jié)冰；應(yīng)用

1.工程概況

1.1工程概括

本工程是宿淮鹽高速公路上的淮安大橋，是一座特大型橋梁，也是淮安市一座標(biāo)志性建筑?；窗泊髽蚰习蛾懮糠治挥诨窗彩星迤謪^(qū)城南鄉(xiāng)新閘村范圍內(nèi)，大橋從新閘村中間穿過(guò)。有群眾反映，淮安大橋斜拉索在冬天雨雪天氣過(guò)后，容易形成冰棱，冰棱在融化過(guò)程中會(huì)掉落，在風(fēng)的作用下會(huì)飄落到大橋附近居民的生產(chǎn)生活區(qū)造成一定的安全隱患。

1.2橋梁現(xiàn)狀

業(yè)主要求想辦法采取措施，預(yù)防斜拉索在冬季結(jié)冰傷人事件。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有類(lèi)似工程的施工案例。如果在表面纏繞電阻絲發(fā)熱，不僅工作量大，也不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)后期維護(hù)較為困難，我們想借用高壓線及風(fēng)力發(fā)電葉片上使用的特殊納米涂料做表面處理，在表面形成荷葉效應(yīng)，雨水能在結(jié)冰前就已滾落。市場(chǎng)上能用的涂料不多，經(jīng)多方尋找。確定有3個(gè)品牌涂料可能會(huì)適用。為了檢驗(yàn)市場(chǎng)上不同品種的防結(jié)冰涂料使用效果，我們模擬工程使用現(xiàn)場(chǎng)情況。租賃冷庫(kù)做環(huán)境模擬試驗(yàn)。

2.防結(jié)冰涂料試驗(yàn)

三家單位生產(chǎn)的產(chǎn)品編號(hào)分別是：石家莊的是WZGI-07、北京的是ZS-611、煙臺(tái)的是ZXL-DS-03。這三種涂料均是防結(jié)冰納米涂料，WZGI-07涂料和ZXL-DS-03涂料是透明的，無(wú)刺激性氣味，涂刷后不改變?cè)蓄伾脖容^環(huán)保。而ZS-611涂料呈米黃色，且氣味較大，環(huán)保性差。它們的原理都是一樣的，都是在涂刷層表面形成荷葉效應(yīng)，使表面自潔，不粘灰塵、不粘水。親水性和憎水性材料表面水接觸角示意圖如下：

考察中三家單位都進(jìn)行了演示，演示過(guò)程中發(fā)現(xiàn)表面水接觸角較大，憎水性較好的是煙臺(tái)的ZXL-DS-03納米超疏水自潔涂料。為了進(jìn)一步驗(yàn)證三種涂料的防結(jié)冰陛能，我們分別購(gòu)買(mǎi)了三份樣品，做低溫下防結(jié)冰試驗(yàn)和常溫下滴水試驗(yàn)。

2.1在低溫下防結(jié)冰試驗(yàn)

2.1.1試驗(yàn)準(zhǔn)備

本次試驗(yàn)樣品為三種不同涂料，我們?cè)?根110PVC管材上纏繞螺旋狀繩子，模擬現(xiàn)場(chǎng)PE護(hù)管接縫。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，在冬季容易結(jié)冰的地方就是PE護(hù)管接縫。纏繞繩子之前，要將管材擦拭干凈晾干，纏繞繩子以后，重新擦拭、晾干，并編號(hào)。

2.1.2管材涂裝

試驗(yàn)時(shí)。4跟PVC管材，其中3根分別涂刷三種涂料，1根不刷涂料，做對(duì)比試驗(yàn)。三種涂料規(guī)格分別為WZGI-07、ZS-611、ZXL-DS-03。根據(jù)幾種涂料的配比要求，特選用精確度0.2g的架盤(pán)天平進(jìn)行稱(chēng)量、混合。對(duì)于三種涂料均采取屆4涂的涂裝方法。涂裝后。將管材放在室外晾曬。以達(dá)到試驗(yàn)要求。

2.1.3冷庫(kù)準(zhǔn)備

本次試驗(yàn)為租賃冷庫(kù)進(jìn)行，試驗(yàn)前將4根PVC管材用繩子固定在冷庫(kù)墻面上，在溫度低于0℃以后。進(jìn)入冷庫(kù)淋水。由于在冷庫(kù)中改裝噴淋水管有較大難度，本試驗(yàn)采用人工淋水的方法。

2.1.4不同溫度下的試驗(yàn)情況

（1）環(huán)境溫度為-3℃左右時(shí)

此時(shí)由于溫度還不是很低，且淋水時(shí)間較短，四根管材均未結(jié)冰，只是在表面有部分水滴凝結(jié)。

（2）環(huán)境溫度為-10℃左右時(shí)

此時(shí)，四根管材的表層已開(kāi)始結(jié)冰，其中，ZXL-DS-03的表層仍未完全結(jié)冰，其余三根管材表層均已完全結(jié)冰，未涂刷防冰涂料的管材和涂刷WZGI-07的管材已開(kāi)始出現(xiàn)小的冰棱。

（3）環(huán)境溫度為-15℃左右時(shí)

此時(shí)溫度已經(jīng)較低，未涂刷涂料的管材和涂刷WZGI-07的管材已出現(xiàn)較多較長(zhǎng)冰棱，涂刷ZXL-DS-03的管材表層也已完全結(jié)冰，但和涂刷zs-611的管材一樣，只是出現(xiàn)了個(gè)別較小冰棱。

2.2在常溫下滴水試驗(yàn)

冷庫(kù)對(duì)比試驗(yàn)后，為了進(jìn)一步證明ZXL-DS-03和ZS-611涂料哪個(gè)荷葉效應(yīng)更好，我們做了滴水試驗(yàn)，選用兩塊材質(zhì)相同的塑料板進(jìn)行滴水試驗(yàn)。

滴水試驗(yàn)分為兩個(gè)階段，第一階段水平放置塑料板，滴水后觀察水滴的表面水接觸角：第二階段傾斜放置，觀察水滴滑落情況。

2.2.1水平放置

（1）通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，水平放置滴水后，涂刷ZXL-DS-03涂料的塑料板上，水滴呈半球狀，表面水接觸角>90°，類(lèi)似荷葉效應(yīng)。廠家在實(shí)驗(yàn)室中做過(guò)檢測(cè)，表面水接觸角>120°。

（2）涂刷ZS-611涂料的塑料板上，水滴沒(méi)有呈有規(guī)則的小圓球，表面水接觸角也較小。

（3）未涂刷任何涂料的塑料板表面，水滴呈扁平狀，表面水接觸角很明顯是<90°。

2.2.2傾斜放置

（1）傾斜放置塑料板滴水后，涂刷ZXL-DS-03涂料的塑料板表面不吸附水滴，水滴滴上后迅速滑落，且基本不留痕跡。

（2）涂刷ZS-611涂料的塑料板雖然吸附水滴較小，但水滴滑落后留下痕跡明顯。

（3）未涂刷涂料的塑料板吸附水滴較大，水滴滑落后痕跡明顯。

2.3試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)本次防結(jié)冰涂料對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)未涂刷涂料和涂刷WZGI-07涂料的管材結(jié)冰和生成冰棱速度均較快，涂刷ZS-611，尤其是涂刷ZXL-DS-03涂料的管材，表面結(jié)冰較慢，在溫度-15℃，長(zhǎng)時(shí)間淋水后，才逐漸生成冰棱，且速度較緩?？紤]到本地冬季實(shí)際溫度很難長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到-15℃，以及在室外風(fēng)力和震動(dòng)的作用下，ZS-611和ZXL-DS-03涂料應(yīng)該可以有效防止斜拉橋拉索結(jié)冰和冰棱的產(chǎn)生，消除安全隱患。而從常溫滴水試驗(yàn)的情況看，ZXL-DS-03涂料更容易形成荷葉效應(yīng)，更有利于雨水的滑落。因此本工程采用ZXL-DS-03涂料對(duì)淮安大橋斜拉索進(jìn)行涂裝。

3.涂裝施工

3.1施工工藝

施工工藝流程：交通管制-斜拉索外護(hù)套表面清理-涂裝-表干驗(yàn)收-拆除交通管制

3.2交通管制

由于在正常通行的道路上進(jìn)行施工，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行交通管制，現(xiàn)場(chǎng)交通管制作業(yè)應(yīng)按經(jīng)路政、交警部門(mén)審批后的方案執(zhí)行，嚴(yán)格規(guī)范操作、擺放、防護(hù)，確保施工期間的高速交通通暢和施工安全。

3.3斜拉索外護(hù)套表面清理

采用外掛鋼絲繩載人的方法，至上而下進(jìn)行油污等可能影響涂料粘結(jié)力的物體清理，表面灰塵先用清水清洗，然后用干凈的布擦干，布不能掉毛。表面清理一根做涂裝一根，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)形成二次污染。

3.4涂料涂裝

為保證一定的涂層厚度，涂料涂裝分兩層進(jìn)行，從上至下第一層涂裝完成后，等到手按表干即可以上第二層涂料，第二層完成后等到表干進(jìn)行外觀檢查和涂層厚度檢查，合格后涂裝結(jié)束。

3.5拆除交通管制

為了保證施工期間施工人員、設(shè)備等安全，交通管制按照要求一直擺放整齊，直到至兩遍涂料涂裝結(jié)束并達(dá)到表干后方可拆除，拆除順序按照現(xiàn)行交通部公路養(yǎng)護(hù)工程安全作業(yè)規(guī)程進(jìn)行。

4.結(jié)語(yǔ)

防結(jié)冰涂料在橋梁上運(yùn)用國(guó)內(nèi)外都較少見(jiàn)過(guò)實(shí)際案例，因此沒(méi)有什么可參照的經(jīng)驗(yàn)，我們也是在摸索著試做，現(xiàn)在離交工驗(yàn)收已一年半時(shí)間，在其中冬季下雪天氣到現(xiàn)場(chǎng)觀察，沒(méi)有形成冰凌。更好的效果還需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)。