淺談鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂裝方法和質(zhì)量控制

羅明迪，李航運(yùn)

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)橋梁越來越普遍地應(yīng)用在交通基礎(chǔ)建設(shè)當(dāng)中。鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、強(qiáng)度高、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，但也有不耐火和易銹蝕的缺點(diǎn)，直接影響鋼結(jié)構(gòu)橋梁的耐久性。鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于長期暴露在戶外環(huán)境中，不僅受到自身應(yīng)力的作用，還受到自然環(huán)境中各種因素的影響，如酸雨腐蝕、微生物腐蝕、汽車尾氣污染、揚(yáng)塵等，這些都會(huì)影響橋梁安全運(yùn)行以及使用壽命。因此，必須采取正確、合理的防腐保護(hù)措施，緩解外部環(huán)境對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響。

來賓馬灘紅水河特大橋是一座大跨徑中承式鋼管混凝土拱橋，是目前國內(nèi)在建高速公路橋面最寬、用鋼量最大的鋼管混凝土拱橋，該橋所采用的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝工藝既有利于保障橋梁達(dá)到所期望的設(shè)計(jì)壽命，又因使用與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的色調(diào)起到了一定的美觀效果。該橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工工藝的成功實(shí)踐，為今后鋼結(jié)構(gòu)橋梁的防腐涂裝施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，其施工方法和質(zhì)量控制值得借鑒，可為類似鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂裝施工提供參考。

1 工程簡述

來賓馬灘紅水河大橋主橋采用跨徑為320 m的中承式鋼管混凝土拱橋，矢跨比為1/4，拱軸系數(shù)為1.167，大橋總長553 m，分為左右兩幅橋，全寬59.2 m，主體鋼結(jié)構(gòu)約14 500 t，是目前國內(nèi)橋面最寬、用鋼量最大的鋼管混凝土拱橋。單幅橋設(shè)兩片拱肋，單片拱肋采用變高度四管桁式截面設(shè)置，拱腳截面高12 m，拱頂截面高7 m，寬3 m。單根弦管由材質(zhì)為Q345Cφ1 200×32 mm(28，24，22)的鋼管以折代曲拼接而成。單片拱肋同水平兩弦管之間用綴管(綴板)連接。單片拱肋上下弦管之間用Q345Cφ610×16 mm的鋼管連接。單片拱肋共設(shè)置24個(gè)吊裝節(jié)段，全橋共96段。橋面采用組合式鋼格構(gòu)橋面，半幅寬度為29.4 m。拱肋橫向聯(lián)系采用橋面以下X型和橋面以上Δ型+Ⅰ型撐組合橫聯(lián)，單幅橋共設(shè)4道X撐橫聯(lián)和10道上Δ型+Ⅰ型撐組合橫聯(lián)。來賓馬灘紅水河大橋位于來賓市邊緣，馬村附近，橋位正南方向0.5～2 km內(nèi)有多家工業(yè)廠房，環(huán)境氣體類型為A類，據(jù)來賓市氣象站觀測，多年平均氣溫20.7 ℃，年平均濕度在70.3%～79.6%，屬輕腐蝕，腐蝕速度大約為0.025～0.050/mm[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝內(nèi)容和體系

2.1 涂裝的范圍

來賓馬灘紅水河大橋拱肋、橫撐、拱上立柱、格子梁、拱肋檢修梯、橋面格子梁檢修車等外露表面涂裝除具有長效防腐功能外，還應(yīng)具有美觀裝飾功能。

2.2 涂裝體系設(shè)計(jì)

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的不同，其防腐涂裝標(biāo)準(zhǔn)也有所區(qū)別，具體見表1。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)位置及對(duì)應(yīng)防腐涂裝方案表

3 鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工方法

3.1 涂裝施工準(zhǔn)備

為做好來賓馬灘紅水河特大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工質(zhì)量控制，所采用的材料都經(jīng)過嚴(yán)格抽樣送檢合格后方可使用。該橋采用的油漆涂料為目前業(yè)內(nèi)知名度較高的佐敦油漆，鋁層采用的鋁絲，鋁的含量達(dá)到99.6%，直徑3 mm，鋁絲、環(huán)氧封閉漆和環(huán)氧云鐵中間漆涂料等材料性能指標(biāo)均滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)噴砂除銹

鋼結(jié)構(gòu)噴砂除銹是全橋防腐涂裝施工成功的首要環(huán)節(jié)。來賓馬灘紅水河特大橋在鋼結(jié)構(gòu)防銹方面給予了足夠重視，在完成拱肋等拼裝驗(yàn)收合格后，進(jìn)入到噴砂除銹工序。鋼結(jié)構(gòu)噴砂除銹前，首先需對(duì)結(jié)構(gòu)的焊縫缺陷與構(gòu)件邊角等進(jìn)行打磨、去污處理。噴砂除銹采用大功率空壓機(jī)和高效噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂作業(yè)，噴砂完成后，除去噴砂殘?jiān)Ｔ诒砻媲謇硗瓿珊?，?duì)其除銹情況進(jìn)行驗(yàn)收，清潔度和粗糙度等指標(biāo)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序施工。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)電弧噴鋁

鋁層是鋼結(jié)構(gòu)防銹的重要環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)除銹表面清理后應(yīng)在4 h內(nèi)完成鋁層涂裝，否則容易出現(xiàn)返銹。為保證噴鋁施工質(zhì)量，在噴鋁施工前就通過涂裝工藝試驗(yàn)和試噴后，確定了噴涂電壓、電流、霧化氣體壓力、噴涂距離、角度、走絲速度、重疊范圍等參數(shù)指標(biāo)，為后續(xù)施工打下了良好基礎(chǔ)。鋼結(jié)構(gòu)鋁層噴涂采用了大功率二次霧化電弧噴涂機(jī)進(jìn)行施工，涂層外觀均勻致密，無未溶化大顆粒，無漏噴、涂層剝落等缺陷。鋁層噴涂結(jié)束待鋼結(jié)構(gòu)表面溫度冷卻后，對(duì)結(jié)構(gòu)鋁層進(jìn)行驗(yàn)收，鋁層厚度、附著力等指標(biāo)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序施工。

3.4 噴漆涂層

油漆涂層是鋼結(jié)構(gòu)防腐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為確保結(jié)構(gòu)防腐涂裝的施工質(zhì)量，鋼結(jié)構(gòu)大面積無氣噴涂前應(yīng)對(duì)構(gòu)件的邊角、流水孔、焊縫、死角等部位進(jìn)行手工預(yù)涂，手工預(yù)涂采用毛刷或滾筒等工具進(jìn)行刷涂或滾涂。預(yù)涂應(yīng)注意油漆的黏度要適中，刷涂要平整、光滑、均勻。噴漆施工前還須對(duì)前涂層表面進(jìn)行清理，除去污物，修理缺陷，涂裝前應(yīng)保護(hù)涂裝表面，防止二次污染，并在合理的施工時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行噴漆施工。來賓馬灘紅水河特大橋油漆涂層采用高壓無氣噴涂機(jī)噴涂，細(xì)長、小面積以及復(fù)雜形狀構(gòu)件采用空氣噴涂或刷涂施工，刷涂只在預(yù)涂和修補(bǔ)時(shí)采用。噴漆規(guī)則是自上往下，從里往外，先難后易。為保證涂裝干膜厚度，噴涂過程中應(yīng)用濕膜卡連續(xù)自測濕膜厚度，其計(jì)算公式如下：

涂裝施工過程中通過檢測涂層的濕膜厚度，有效控制涂層的最終干膜厚度，同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注死角等部位的遮蓋率。噴涂過程還應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，油漆涂裝后，油漆涂層干燥前絕不允許任何人員在構(gòu)件上行走工作。涂裝施工結(jié)束后對(duì)涂層進(jìn)行驗(yàn)收，鋼結(jié)構(gòu)涂層表面平整、均勻一致，無漏涂、流掛、裂紋、剝落、氣孔、鼓泡、色澤不均、厚度不均等異常情況。各涂層漆膜厚度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并通過試驗(yàn)檢測其附著力，試驗(yàn)結(jié)果附著力符合要求，涂裝施工質(zhì)量得到有效控制。

3.5 現(xiàn)場焊縫及破損處修補(bǔ)

來賓馬灘紅水河特大橋鋼結(jié)構(gòu)梁段在運(yùn)輸和安裝過程中，雖然采取了措施對(duì)構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)，但難免還會(huì)出現(xiàn)油漆涂層損傷現(xiàn)象，而最容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的部位就是焊縫和局部修補(bǔ)的部位，因此需要對(duì)現(xiàn)場焊縫或局部小面積損傷的部位進(jìn)行手工打磨和修補(bǔ)。打磨應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，除銹后用吸塵器清除全部灰塵，并對(duì)施工部位進(jìn)行濕預(yù)涂，徹底濕潤焊縫或修補(bǔ)損傷部位，使后續(xù)噴涂的涂料能夠更好地與鋼材表面接觸，提高涂料涂層的附著力。

3.6 整體面漆涂裝

為使橋梁外觀質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果，來賓馬灘紅水河特大橋鋼結(jié)構(gòu)面漆分兩次涂裝，第一次在廠房內(nèi)完成，第二次噴涂待全橋建成再施工。由于第二道面漆是最后一道涂裝工序，決定了整橋防腐效果和外觀質(zhì)量，所以要精心施工，勤于檢查，特別要注重細(xì)節(jié)。在整橋全部建成后，對(duì)整橋外表面進(jìn)行相應(yīng)凈化處理，除去構(gòu)件表面有害鹽分、油污及其它污物，表面處理合格后再整體噴涂最后一道面漆，保證面漆良好，外觀美觀。面漆涂裝前先選取10 m2進(jìn)行試噴，確定工藝參數(shù)后再大面積噴涂，同時(shí)涂裝必須在天氣較好的條件下進(jìn)行，以保證面漆涂層質(zhì)量。

4 質(zhì)量控制

來賓馬灘紅水河特大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工從對(duì)廠房建設(shè)的驗(yàn)收、材料設(shè)備性能的選擇、涂裝施工方案的編制、人員崗前培訓(xùn)、涂料進(jìn)場的檢驗(yàn)、涂料的配制、涂裝工藝的試驗(yàn)評(píng)定、構(gòu)件外表面處理、對(duì)周邊環(huán)境的監(jiān)測、每層涂料的用量計(jì)算以及濕、干膜厚度和附著力的檢測來控制涂裝過程的施工質(zhì)量[2]，使鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4.1 事前監(jiān)控

來賓馬灘紅水河特大橋防腐涂裝材料加工廠房建設(shè)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)化要求，配有專用照明設(shè)備和通風(fēng)除塵系統(tǒng)，單次涂裝施工可以容納整段拱肋或格子梁段。為保證鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)噴砂處理的表面具有符合設(shè)計(jì)要求的粗糙度和清潔度，根據(jù)防腐施工工藝試驗(yàn)選用銅礦砂作為磨料。涂裝所使用的機(jī)械設(shè)備主要有大功率空壓機(jī)、電弧噴涂機(jī)、高壓無氣噴涂機(jī)及其他配套設(shè)備，機(jī)械設(shè)備性能滿足施工要求。同時(shí)編制施工方案，做好技術(shù)交底，施工人員實(shí)行崗前培訓(xùn)，做好涂裝工藝試驗(yàn)評(píng)定，確定施工所需要的參數(shù)。

4.2 事中監(jiān)控

鋼結(jié)構(gòu)涂裝過程中要確保每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都有可能對(duì)涂層的整體質(zhì)量帶來嚴(yán)重的影響。因此，施工過程中要對(duì)現(xiàn)場環(huán)境和相對(duì)濕度進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)每一道涂層進(jìn)行外觀檢查、附著力和厚度檢測。來賓馬灘紅水河特大橋?qū)袄吖?jié)段防腐涂裝的厚度檢測數(shù)據(jù)監(jiān)控如圖1所示。

圖1 96節(jié)拱肋涂料層厚監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)示意圖

從圖1中可以看出，第一段數(shù)據(jù)明顯偏高，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查后發(fā)現(xiàn)其原因?yàn)椴捎玫你~礦砂顆粒過大，在除銹過程中，導(dǎo)致粗糙度偏大而影響涂料整體干膜厚度。在及時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)整后，數(shù)據(jù)趨于平穩(wěn)。

5 結(jié)語

來賓馬灘紅水河特大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工是根據(jù)地區(qū)環(huán)境、使用年限、施工條件以及工程投資等各方面條件因素，選擇合理的施工方案，并從人員的崗前培訓(xùn)、材料設(shè)備性能的選擇、進(jìn)場涂料的檢驗(yàn)、涂料的配制、涂裝工藝的試驗(yàn)評(píng)定、構(gòu)件外表面處理、對(duì)周邊環(huán)境的監(jiān)測、每層涂料的用量計(jì)算以及濕、干膜厚度和附著力的檢測來控制涂裝過程的施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制好鋼結(jié)構(gòu)涂裝的每個(gè)細(xì)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工質(zhì)量在得到有效控制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了橋梁整體外觀美觀協(xié)調(diào)。這一成功的施工方案是通過鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂裝施工經(jīng)驗(yàn)積累總結(jié)出來的，可為今后類似鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝施工提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]金曉鴻.防腐蝕涂裝工程手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]李 鵬.淺析橋梁防腐涂裝方法和施工質(zhì)量控制[J].城市道橋與防洪.2009，12(12)：82-85.