鋼橋防腐現(xiàn)狀和發(fā)展

孟祥勇

摘 要：隨著中國交通事業(yè)不斷不發(fā)展，對于大跨徑橋梁需求逐漸增加，由于鋼橋強(qiáng)度高，自重輕，鋼橋的應(yīng)用也日益增加。鋼橋的腐蝕嚴(yán)重制約著橋梁的使用壽命。本文將根據(jù)工程實(shí)踐中常用的鋼橋防腐措施，對橋梁防腐涂層進(jìn)行論述分析。

關(guān)鍵詞：橋梁;鋼橋;防腐;耐久性

0 引言

大多數(shù)橋梁設(shè)計者認(rèn)為，鋼橋防腐對于橋梁工程來說是占比很小的一部分，但事實(shí)并非如此，在20世紀(jì)30年代，最早開始建造了鋼結(jié)構(gòu)橋梁的歐美發(fā)達(dá)國家，因其自身防腐技術(shù)不夠成熟，不能對當(dāng)時鋼結(jié)構(gòu)橋梁提供長效保護(hù)，使橋梁在通車運(yùn)營后很短的時間內(nèi)，便發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，即使進(jìn)行定期刷漆維護(hù)，依舊達(dá)不到良好的防護(hù)效果，對此不得不重新建造橋梁，對于人力物力造成了極大的浪費(fèi)。在美國橋梁中，因?yàn)楦g已造成4 000多座不能使用，也曾發(fā)生過因?yàn)楦g造成橋梁坍塌的事故。故鋼橋的防腐成為了日益重要的課題。

1 鋼橋的防腐措施

1.1 重防腐油漆涂裝防腐

防腐涂裝工藝中比較簡單的當(dāng)屬重防腐涂料，所以重防腐油漆涂裝防腐便逐漸應(yīng)用各個領(lǐng)域，因其工藝的發(fā)展和進(jìn)步，其工藝便逐漸應(yīng)用于鋼橋之上。在重防腐涂料中，無論何種油漆，其施工工藝非常相似，先涂裝與金屬直接接觸的為底漆，在底漆完成后對中間漆進(jìn)行涂裝，最后一層便是面漆。油漆品種也大致相同，底漆均為環(huán)氧（無機(jī)）富鋅底漆，中間漆為環(huán)氧云母氧化鐵中間漆，面漆主要有三種，環(huán)氧聚氨酯面漆、環(huán)氧各色面漆、氯化橡膠面漆。油漆涂裝體系中底漆的作用主要是對鋼鐵有鈍化緩蝕的作用，增加油漆附著力，幾乎沒有防腐作用。油漆對鋼橋的保護(hù)還是以隔離防護(hù)為主，油漆層的老化使這種隔離層的保護(hù)作用減弱。其次大氣中的鹽霧、氯離子、水分子通過油漆涂層的微孔腐蝕金屬，導(dǎo)致金屬體積膨脹，油漆層剝落，從而使鋼橋在短短運(yùn)營10年左右的時間，整個鋼橋防腐體系便會失效，將會產(chǎn)生大量鋼橋防腐維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用。

1.2 熱浸鍍鋅防腐

到目前為止對于鋼結(jié)構(gòu)防腐有很多方法，熱浸鍍鋅防腐蝕技術(shù)是因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)效益和防腐效果較好，是目前較為先進(jìn)的一種方法，而且其應(yīng)用的領(lǐng)域也較為廣泛。熱浸鍍鋅防腐是鋅在液體狀態(tài)下，將構(gòu)件浸入600℃金屬鋅槽中，經(jīng)過物理和化學(xué)反應(yīng)后，在金屬表面形成一層保護(hù)層。

熱浸鍍鋅防腐法在實(shí)際應(yīng)用中，因先將構(gòu)件浸入金屬鋅槽中，所以尺寸較大的鋼橋部件不能用此類方法進(jìn)行防腐，其次此類防腐方法只能在工廠進(jìn)行操作，不能到現(xiàn)場進(jìn)行熱浸鋅防腐，會產(chǎn)生大量的運(yùn)輸費(fèi)用，再者熱浸鋅涂層致密而且也非常的薄，鋅鍍層碰上后自身無法修復(fù)，因此熱浸鋅防腐對鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐有很大的局限性，鋼橋上應(yīng)用并不廣泛。

1.3 熱噴涂防腐

熱噴涂技術(shù)是利用某種熱源對噴涂材料進(jìn)行加熱，用壓縮空氣將熔融的粒子噴射并沉積到金屬表面上，形成表面涂層的方法。熱噴涂根據(jù)熱源的不同將噴涂分為電弧噴涂、等離子噴涂和火焰噴涂，用于防腐領(lǐng)域的主要有火焰噴涂和電弧噴涂。

（1）火焰噴涂?；鹧鎳娡考夹g(shù)作為一種新工藝新技術(shù)，在近年來得到了迅速發(fā)展，已成為金屬防腐領(lǐng)域占領(lǐng)一席之地。其原理是將火焰作為熱源，將加熱到熔融狀態(tài)金屬或非金屬材料，在高速氣流的作用下形成霧流，噴射到金屬上，這一過程稱為火焰噴涂。此類防腐方法在歐美國家的鋼橋應(yīng)用上，取得了較好的防腐效果。 但其也有一定的局限性：①火焰噴涂生產(chǎn)效率低，無法大規(guī)模大面積鋼結(jié)構(gòu)噴涂;②噴涂層與鋼橋表面結(jié)合強(qiáng)度較低，不能較好地承受車輛的沖擊荷載;③對鋼橋表面要求高;④火焰噴涂工藝受約束的條件比較多，涂層質(zhì)量尚無法做出準(zhǔn)確的檢測。

因此國內(nèi)在鋼橋上沒有大面積采用火焰噴涂進(jìn)行防腐。

（2）電弧噴涂。電弧噴涂是鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕防腐中最普遍使用的一種噴涂方法。電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲之間的電弧來熔化金屬，在高速氣流的作用下形成霧流，噴射到金屬上形成涂層的技術(shù)。電弧噴涂系統(tǒng)一般是由電弧噴槍、控制裝置、噴涂專用電源、送絲機(jī)及壓縮空氣供給系統(tǒng)等組成。

該噴涂方法的顯著特點(diǎn)：①耐腐蝕壽命長，耐蝕性能是常規(guī)防腐性能2倍，其防腐壽命可達(dá)50年之久，根據(jù)前蘇聯(lián)地下礦井實(shí)驗(yàn)，該防腐層在30年內(nèi)無需其他防腐維護(hù)，使鋼材耐久性和經(jīng)濟(jì)效益到提高;②電弧噴涂層與金屬結(jié)合為機(jī)械熱鑲嵌和微冶金結(jié)合，使其涂膜的密著力是一般鋼材4倍，結(jié)合能力高，涂層質(zhì)量優(yōu)良。涂膜保護(hù)層在沖擊和碰撞的作用下與鋼材結(jié)合緊密;③電弧噴涂同火焰噴涂相比，由于電能的優(yōu)勢，工作的效率和安全性得到了提高。隨著電弧噴涂機(jī)械化設(shè)備的出現(xiàn)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足橋梁建設(shè)工期的要求。電弧噴涂對于鋼橋防腐的優(yōu)越性也愈加顯著。

電弧噴涂防腐技術(shù)于20世紀(jì)30年代開始興起，先后在煤礦、土木工程、機(jī)械、冶金、消防、領(lǐng)域得到應(yīng)用，到20世紀(jì)50年代以后電弧噴涂技術(shù)開始在歐美橋梁上開始應(yīng)用，并取得良好的防護(hù)效果，到21世紀(jì)初發(fā)展中國家才開始把電弧噴涂技術(shù)應(yīng)用于橋梁之上。

2 鋼橋防腐的發(fā)展

近十年來，高速公路和高速鐵路迅速發(fā)展，對于橋梁的防腐也愈加重視，鋼橋防腐的時效性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，也成為日后橋梁防腐關(guān)注的主要因素，國家也在強(qiáng)調(diào)要把經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)文明的建設(shè)結(jié)合起來。

2.1 水性金屬防腐涂料

傳統(tǒng)的金屬防腐涂料不僅在干燥后會產(chǎn)生揮發(fā)性的有害有機(jī)物，而且在生產(chǎn)和使用過程中也會產(chǎn)生有害溶劑和氣體，危害施工人員和使用者的健康，于是具有環(huán)保性的水性金屬土涂料被人們所重視。很快以其低污染、無公害的優(yōu)越性得到市場認(rèn)可。

2.2 高固金屬防腐涂料

一般的防腐涂料含有大量的有機(jī)溶劑，這些溶劑揮發(fā)到大氣中不僅污染環(huán)境，更影響施工人員和使用者的身體健康。現(xiàn)如今國外研發(fā)一種防腐涂料，其固含量在90%以上，已大規(guī)模應(yīng)用在工業(yè)中并取得良好的效果。

2.3 碳纖維復(fù)合材料

對于碳纖維技術(shù)，人們需解決的就是碳纖維的錨固技術(shù)，隨著錨固技術(shù)的提高，此材料在鋼橋中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，碳纖維復(fù)合材料也是未來鋼橋防腐的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

世界各國鋼橋防腐涂裝已經(jīng)歷百年，從早期的簡單防護(hù)，到現(xiàn)代長效防腐，防腐壽命也在不斷提高，對環(huán)境的污染也在減弱，并得到有效控制，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度的加快，大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁不斷涌現(xiàn)。在現(xiàn)代橋梁中建設(shè)中，最有發(fā)展前途的防腐技術(shù)當(dāng)屬重防腐蝕涂裝體系和電弧噴涂涂裝體系，特別是電弧噴涂防腐技術(shù)即使在惡劣的環(huán)境下也可使鋼橋防腐蝕壽命提高到50年以上，是其他任何技術(shù)無法比擬的。未來電弧噴涂技術(shù)在鋼橋上的應(yīng)用也將越來越廣泛，政府部門也將節(jié)約大量的橋梁維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用，同時也減少油漆防腐維護(hù)帶來的環(huán)境污染。因此重視鋼橋防腐涂裝是一項(xiàng)長久的工作，也是必須要重視的工作，研發(fā)新的環(huán)保高效的防腐涂料任重道遠(yuǎn)，對于橋梁設(shè)計來說，選擇合理的防腐措施，對橋梁使用壽命和對環(huán)境影響有著重要的意義。

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