OTC防腐蝕技術(shù)在壩陵河大橋錨室鋼構(gòu)件銹蝕防護(hù)處治中的應(yīng)用

顧永標(biāo)

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司營運(yùn)事業(yè)部安順中心，貴州安順561000）

0 引言

金屬材料在大氣環(huán)境中因濕度、鹽分及其他酸性物質(zhì)的影響很容易發(fā)生銹蝕，使金屬結(jié)構(gòu)物使用壽命大大降低，使用性能下降。作為金屬結(jié)構(gòu)物主要受力部位的橋梁鋼索、吊桿、螺栓螺母、球形節(jié)點(diǎn)、法蘭等異形節(jié)點(diǎn)因形狀缺乏規(guī)則性，縫隙、棱角、凹凸起伏、缺陷較多，更容易積存水分和鹽分等腐蝕性介質(zhì)，發(fā)生電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕的可能性更大。

橋梁鋼索等部位在荷載作用下?lián)隙群驼饎?dòng)較大，在溫度、載荷及紫外線等的協(xié)同作用下，吊桿和拉索處發(fā)生腐蝕的可能性較大。為避免橋梁金屬構(gòu)件發(fā)生腐蝕，及時(shí)處治已經(jīng)發(fā)生的腐蝕，保證結(jié)構(gòu)運(yùn)行安全，必須采取有效的防腐蝕處治技術(shù)。

1 OTC 防腐蝕技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

OTC 防腐蝕技術(shù)也就是氧化聚合型包覆防腐技術(shù)，其防腐結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外分別為防蝕膏、防蝕帶和外防腐劑層以及用于異性部位塑形的防蝕膠泥（見圖1）。該防腐材料主要通過將聚酯無紡布浸潤至特殊調(diào)和化合物后而制成，工程應(yīng)用后防腐帶表面的化合物將暴露在外界環(huán)境中，并在無紡布表面氧化聚合形成皮膜，抗老化性能優(yōu)良，主要黏附于鋼結(jié)構(gòu)表面一側(cè)保持柔軟狀態(tài)。

圖1 防腐結(jié)構(gòu)

考慮到該防腐材料柔韌性較好，可撫平后粘貼在任何形狀表面，所以對于各種復(fù)雜形狀的金屬設(shè)施設(shè)備均較為適用，能有效解決各類建筑結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件腐蝕難題。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

氧化聚合型包覆防腐涂層具有良好的耐腐蝕性和抗老化性，剝離強(qiáng)度高，伸縮性能優(yōu)良。具體情況如下：一是耐腐蝕性。根據(jù)《人造氣氛腐蝕試驗(yàn)-鹽霧試驗(yàn)》（GB/T10125─2012）相關(guān)規(guī)定進(jìn)行防蝕膏材料耐腐蝕性能檢測，基材采用長×寬×高為140mm×65mm×2mm 的A3 碳鋼試片，并通過400 號(hào)砂紙將表面打磨光滑，再將一層厚度250～300μm 的防蝕膏均勻涂抹在鋼板基材表面，經(jīng)過168h 中性鹽霧試驗(yàn)后，鋼板基材并未出現(xiàn)任何銹蝕跡象。在測試鋼管表面纏繞兩層防蝕帶，并放置于中性鹽霧環(huán)境中試驗(yàn)2000h，取出后將防蝕帶去除，通過肉眼可以觀察到鋼管結(jié)構(gòu)表面色澤依舊光亮如新，而未纏繞防蝕帶的區(qū)域則出現(xiàn)明顯的銹蝕。二是抗老化性。結(jié)合《色漆和清漆-人工氣候老化和人工輻射曝露濾過的氙弧輻射》（GB/T1865—2009）相關(guān)要求進(jìn)行鋼構(gòu)件氧化聚合型包覆防腐處治后拉伸強(qiáng)度檢驗(yàn)，以表征防蝕帶抗老化性能[1]，試驗(yàn)1000h 后，防蝕帶拉伸強(qiáng)度維持率均不低于65%，完全符合相關(guān)規(guī)范要求。三是伸縮性。對于螺栓等規(guī)格不一、形狀各異的異形鋼構(gòu)件，防腐體系必須具備一定伸縮性，以貼合基材結(jié)構(gòu)形狀；與此同時(shí)，在自然環(huán)境下，隨著溫度的變化鋼構(gòu)件也會(huì)發(fā)生輕微變形。防蝕膏對于鋼結(jié)構(gòu)基材形狀具有較好的適應(yīng)性，為實(shí)施試驗(yàn)，通過400 號(hào)砂紙打磨出1mm 厚的鋼板，并通過螺釘固定后裹覆防蝕帶，置于露天環(huán)境下2 周左右表皮膜完全硬化時(shí)展開彎曲疲勞試驗(yàn)，按照1mm 和2mm 的伸縮距離、5 次/mm 的伸縮頻次共試驗(yàn)1000 次。試驗(yàn)結(jié)果表明，防蝕帶表面并無任何斷裂、刮傷及掀起，且防蝕帶貼合在鋼構(gòu)件表面后伸縮性良好，能有效抵御鋼構(gòu)件變形。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

修建在貴州省黔西地區(qū)高原重丘區(qū)的壩陵河大橋是滬昆國道主干線上跨越壩陵河大峽谷的首座特大型橋梁。壩陵河大橋主橋跨為1088m 的單跨簡支鋼桁梁懸索橋設(shè)計(jì)，主纜分跨為（248+1088+228）m；東岸引橋?yàn)?47+53+32)m+（4×50）m 的二聯(lián)結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，西岸引橋?yàn)?×50m 的一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，共設(shè)置四個(gè)錨錠，位于鎮(zhèn)寧側(cè)的東錨錠主要由兩個(gè)獨(dú)立重力式錨錠組成，西錨錠錨室內(nèi)鋼構(gòu)件拉桿存在輕微銹蝕跡象。為保證該橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行，避免既有銹蝕病害持續(xù)擴(kuò)大，對大橋西側(cè)隧道錨室鋼構(gòu)件銹蝕區(qū)域擬采用氧化聚合型包覆防腐蝕技術(shù)防治處理。

2.2 橋梁錨室鋼構(gòu)件銹蝕防護(hù)處治

應(yīng)用OTC 防腐蝕技術(shù)進(jìn)行大橋錨室鋼構(gòu)件銹蝕防護(hù)處治施工分為鋼構(gòu)件表面處理、防腐膏涂抹、塑形材料填充、防蝕帶纏繞、防護(hù)膠黏體涂刷等步驟，具體如圖2所示。

圖2 OTC 防腐蝕技術(shù)施工工藝流程

2.2.1 表面處理

鋼構(gòu)件表面處理好壞直接決定著防蝕膏和鋼構(gòu)件表面能否充分結(jié)合以及氧化聚合型包覆防腐技術(shù)的應(yīng)用效果。對于較厚的銹蝕層，由人工通過除銹鏟徹底清理鋼構(gòu)件邊緣板等表面的舊漆皮、松動(dòng)的鐵銹等，除銹等級至少應(yīng)達(dá)到《GB/T8923.1-2011 涂覆涂料前鋼材表面處理》和《GB/T8923.2-2008 涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評定》中規(guī)定的St2 級。此后再改用角磨機(jī)將頑固銹蝕層清理干凈，并重點(diǎn)打磨邊緣板和加強(qiáng)筋連接死角位置及加強(qiáng)筋出螺栓。對于較薄的銹蝕層，則可直接通過80 目砂紙直接磨光或通過鋼絲刷清理后改用砂紙磨光處理。在防腐帶包覆前還應(yīng)對拆除的加強(qiáng)筋涂刷防腐漆，待漆面晾干后再安裝回去。

2.2.2 氧化聚合型防腐施工

在包覆防腐區(qū)域橫豎向抹平防蝕膏，對于鋼構(gòu)件表面的縫隙及坑槽等區(qū)域，應(yīng)填滿防蝕膏，以便在鋼構(gòu)件表面形成一層完整均勻的保護(hù)膜。在起始處包覆兩層防蝕帶，再通過螺栓狀方式纏繞，每層搭接寬度為防蝕帶寬度的55%[2]，以確保各處均覆蓋兩層防蝕帶。防腐施工過程中，必須將防蝕帶拉緊鋪平，壓出其中空氣，垂直結(jié)構(gòu)的鋼面必須從下至上施工。此外，還應(yīng)保證防蝕帶與鋼構(gòu)件表面緊貼，通過掛瓦方式施工，確保水流順流而下。沿防蝕帶纏繞方向二次壓平防蝕帶，保證兩層防蝕帶和搭接處緊密粘貼。

防護(hù)黏膠體在使用前必須充分混勻，通過毛刷均勻涂刷于防蝕帶表面，待其充分干燥后再涂刷一層，兩次涂刷時(shí)間必須至少間隔1h。

2.3 驗(yàn)收情況

待該大橋錨室鋼構(gòu)件OTC 防腐蝕處理后必須重點(diǎn)檢查鋼構(gòu)件表面預(yù)處理質(zhì)量及防腐蝕施工工藝執(zhí)行情況。該橋梁錨室鋼構(gòu)件防腐蝕處理檢測項(xiàng)目主要包括表面、厚度及電火花檢漏等。表面檢測主要通過目測，防腐蝕層搭接均勻，涂刷平整，無氣泡及破損和褶皺。防護(hù)層厚度則通過測厚儀檢測，并按照圓周向均勻設(shè)置四個(gè)測點(diǎn)，所測保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。在傳統(tǒng)的防腐處理方式下，該大橋錨室內(nèi)鋼構(gòu)件防腐每年都要投入大量維護(hù)費(fèi)用，且防護(hù)效果一般，而自2020年6月～8月，壩陵河大橋西側(cè)隧道錨室鋼構(gòu)件實(shí)施完畢OTC 防腐蝕處理以來至今為止，鋼構(gòu)件未出現(xiàn)任何形式的銹蝕破壞，且運(yùn)行期間并未進(jìn)行任何形式的維修處理，使傳統(tǒng)防腐處理方式下高昂的維修費(fèi)用得以節(jié)省，鋼構(gòu)件防腐應(yīng)用效果十分顯著。

3 結(jié)語

綜上所述，OTC 防腐蝕技術(shù)施工過程簡單、鋼構(gòu)件表面處理要求低、維修養(yǎng)護(hù)簡便，防護(hù)效果優(yōu)良。防蝕膏覆蓋在鋼構(gòu)件表面后疏水性和致密性良好，防蝕帶在氧化聚合作用下成膜后耐候性與阻燃性優(yōu)良，氧化聚合型防護(hù)膠黏體可在鋼構(gòu)件表面最外層形成一定強(qiáng)度皮膜，使得整個(gè)裹覆防腐系統(tǒng)抗水性、耐久性及美觀性大大增強(qiáng)，對于復(fù)雜環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)防腐具有較好的綜合應(yīng)用效果。