高速公路環(huán)氧鋅基護(hù)欄技術(shù)應(yīng)用研究

文 / 中交一公局集團(tuán)有限公司 唐源 任曉宇

近年來(lái)，傳統(tǒng)意義上的護(hù)欄防腐技術(shù)已無(wú)法適應(yīng)節(jié)能環(huán)保的要求，所以現(xiàn)階段為了能夠讓高速公路護(hù)欄顯示低碳環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)方面推出了新型環(huán)氧鋅基的技術(shù)應(yīng)用，以提高護(hù)欄的使用年限具有增長(zhǎng)性。本文主要針對(duì)當(dāng)前新型環(huán)氧鋅基材料進(jìn)行概述，將新型護(hù)欄對(duì)當(dāng)前實(shí)際交通帶來(lái)的影響作為切入點(diǎn)，就進(jìn)行高速公路環(huán)氧鋅基護(hù)欄技術(shù)的應(yīng)用作一些探討與效果分析。

新型環(huán)氧鋅基聚酯護(hù)欄

防腐原理

就目前的材料而言，海洋環(huán)氧鋅基粉末是其中使用率最高的防腐蝕材料，而鋅粉作為其主要成分，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.鋅粉具有犧牲陽(yáng)極防護(hù)作用

在護(hù)欄的表面上，常常會(huì)附著有鋅的鍍層，這是由于鋅的電極電位會(huì)比鐵低許多，所以當(dāng)兩者相連接的情況下，鋅粉會(huì)自主吸附至鐵的表面在護(hù)欄表面鍍鋅，鋅粉附著后會(huì)避免鐵轉(zhuǎn)變成Fe2+，繼而可以有效延緩鐵在空氣環(huán)境下的腐蝕現(xiàn)象。

2.鋅粉具有較好的屏蔽效果

鋅的結(jié)構(gòu)形態(tài)多種多樣，可以形成搭接、平行、交替排列的排列方式，最大限度地延長(zhǎng)外界的侵蝕，使被侵蝕的介質(zhì)達(dá)到基體的時(shí)間更長(zhǎng)，達(dá)到與外界的隔離，提高耐腐蝕性。

3.鋅具備自修復(fù)功能

如果涂層在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中，造成了局部的摩擦損壞，那么例如氧化鋅、碳酸鋅將會(huì)在破損處聚集，同時(shí)形成一層緊致的保護(hù)膜，會(huì)防止腐蝕的繼續(xù)，但如果破損的面積過(guò)大，修復(fù)的實(shí)際效果就會(huì)變得難以識(shí)別。

新型環(huán)氧鋅基涂層的應(yīng)用

當(dāng)前中國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)為了能夠順應(yīng)市場(chǎng)需求，在進(jìn)行了詳細(xì)的研究之后，最終確定了環(huán)氧樹脂的配方，并根據(jù)配方的不同，采用雙酚 A型的低相對(duì)分子質(zhì)量的固體環(huán)氧樹脂、復(fù)合作用的雙酚 A型固體環(huán)氧樹脂、高復(fù)配作用的雙酚醛類環(huán)氧樹脂。同時(shí)，在前期的生產(chǎn)過(guò)程中，噴漆的選擇主要有：負(fù)壓吸涂、摩擦、靜電聯(lián)動(dòng)、靜電噴涂三大噴漆方式，并根據(jù)不同的技術(shù)指標(biāo)，提出了靜電噴涂與摩擦噴涂的組合方式。

1.涂層厚度的測(cè)量

一般采用顯微鏡進(jìn)行鍍層厚度的測(cè)量，其工作原理是通過(guò)放大鍍層的截面，利用顯微鏡來(lái)確定剖面的厚度和結(jié)構(gòu)。一般要求切割、造樣、鑲嵌、磨削、化學(xué)加工、放大檢驗(yàn)和資料分析?！督饘俸脱趸锔采w層厚度測(cè)量顯微鏡法》（GB/T6462-2005）也可用于研究氧化鋅粉體在包復(fù)過(guò)程中的均勻分布情況。與常規(guī)的涂層厚度測(cè)量方法相比，該方法更為復(fù)雜。由于以上試驗(yàn)方法中，實(shí)際檢驗(yàn)多依賴于簡(jiǎn)單的手工目測(cè)，以及磁粉、滲透等效率低下的手段。這種方法對(duì)儀器設(shè)備和操作人員的技術(shù)水平都有很高的要求，而且測(cè)試周期長(zhǎng)，費(fèi)用昂貴，不適宜在基層實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。

但如果使用熱水的浸泡方式對(duì)其進(jìn)行涂覆，在使用脫塑劑時(shí)，會(huì)發(fā)生溶劑溶解，繼而造成涂層的溶解，則主要由于環(huán)氧鋅基漆中存在大量環(huán)氧物質(zhì)，且由于環(huán)氧樹脂和聚酯制品同為熱固性粉末涂料，因而很難將其剝離。但內(nèi)層環(huán)氧鋅基涂料按照 GB/T18226-2015 《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》對(duì)其性能指標(biāo)提出了許多要求，據(jù)目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀而言，我國(guó)的檢驗(yàn)部門尚未具備脫除環(huán)氧鋅基 PU涂層的能力，只有在同一批產(chǎn)品中，對(duì)特定的樣品進(jìn)行環(huán)氧鋅基漆的噴漆，得到只有環(huán)氧鋅基涂料的樣品，以來(lái)實(shí)現(xiàn)涂料厚度的測(cè)定。因此，在實(shí)際工程中，需要對(duì) PET涂層的各層厚度進(jìn)行檢測(cè)。

2.涂料技術(shù)勘測(cè)

按照綠色、低碳、資源節(jié)約的原則，對(duì)環(huán)氧鋅基 PET涂料的各層厚度進(jìn)行了下限，但實(shí)際測(cè)量的涂層厚度一般比標(biāo)準(zhǔn)上限要高。為解決這一問(wèn)題需要進(jìn)行技術(shù)的有效控制：

一是一些生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品與涂料的標(biāo)準(zhǔn)厚度不符；二是有些廠商可以對(duì)涂料的厚度進(jìn)行控制，但如果對(duì)涂料厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，就會(huì)相應(yīng)地加大投資，節(jié)省資源，提高生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)精確控制；三是各廠商在心理上都參照了其它防腐方式的厚度，認(rèn)為厚度越厚越好，但鍍層的厚度總是小于鍍層的。

與傳統(tǒng)護(hù)欄性能的優(yōu)劣對(duì)比

熱浸鍍鋅護(hù)欄將材料浸入金屬熔化后，可以形成一層金屬包覆層，同時(shí)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和粉末狀鋅的擴(kuò)散，逐漸形成復(fù)合合金層。

優(yōu)點(diǎn)： 鋅具有自我修復(fù)的功能，護(hù)欄性能堅(jiān)固，抵抗陽(yáng)光紫外線的效果也是極佳的。

缺點(diǎn)：在熱浸鍍鋅過(guò)程中具有酸洗和高溫加熱的特點(diǎn)。其不僅對(duì)環(huán)境污染較大且前期的資金的投入也非常大。此外，它不耐酸、堿、鹽和濕熱環(huán)境。無(wú)法應(yīng)對(duì)海洋的水生環(huán)境，而且在道路交通的土壤中，腐蝕的速度較快。

采用熱浸鋅+噴涂的方法，將該塑料粉末經(jīng)高壓靜電裝置傳送。

采用靜電噴涂機(jī)將粉末涂料噴涂到工件的表面。大多數(shù)粉體在靜電力作用下會(huì)被均勻的吸附到極性相對(duì)的工件上。當(dāng)粉體粘著較多時(shí)，其負(fù)荷積累也會(huì)隨之增大。在鋅粉厚度達(dá)到一定程度后，會(huì)形成一種典型的“拒收”現(xiàn)象，這樣就不會(huì)繼續(xù)對(duì)鋅粉進(jìn)行吸附，在整個(gè)工件上形成一層保護(hù)膜。隨后，在高溫下，將粉末涂層熔化，使涂層的硬度增加，隨后，塑料粒子也隨之融化，形成致密、高防護(hù)涂層。噴塑制品牢固地附著在工件的表面，主要是用在內(nèi)盒上。

優(yōu)點(diǎn)：抗紫外線、耐酸、耐鹽、耐濕熱腐蝕。缺點(diǎn)：熱浸鍍鋅有酸洗和高溫。

加熱，污染嚴(yán)重，能耗高。涂層薄，不怕碰撞。柱內(nèi)壁無(wú)噴涂工藝，很快就會(huì)腐蝕到地面。

熱浸鍍鋅+塑料浸塑聚乙烯作為一種采用塑料材料的涂層工藝，主要原理就是將其預(yù)熱至脫脂，以來(lái)達(dá)到粉末涂層的熔點(diǎn)。在流化床中，塑料粉體會(huì)被均勻地吸附，再經(jīng)過(guò)塑化交聯(lián)劑，形成一種鋼塑復(fù)合制品。大多數(shù)的扶手，都是由熱塑性的液體浸泡而成。熱塑性薄膜具有預(yù)熱、軟化、冷卻后可形成膜的特性。這是一個(gè)基本的物理過(guò)程，也就是薄膜的融化和塑化。經(jīng)處理后的產(chǎn)品厚度大于涂料，其使用壽命可延長(zhǎng)1～2倍。

優(yōu)點(diǎn)：抗紫外線、耐酸、堿、鹽、濕熱環(huán)境、抗拍打性和優(yōu)良的土壤保護(hù)性。

缺點(diǎn)：熱浸鍍鋅有酸洗和高溫加熱，污染嚴(yán)重，能耗高。

三代產(chǎn)品的共同點(diǎn)在于都具有高溫酸洗和加熱，而且屬于傳統(tǒng)的工藝方式，這種作業(yè)方式勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作條件惡劣，且員工在生產(chǎn)方面的效率也會(huì)更低。

四個(gè)替代方案：

采用預(yù)處理拋丸代替酸洗，不產(chǎn)生三廢；

采用多層防腐粉末涂層取代傳統(tǒng)的熱鍍鋅工藝，無(wú)需對(duì)鋅錠、鋁錠進(jìn)行加熱，降低了熱損失，降低了尾氣、煙塵的排放量；

利用環(huán)境友好的防腐粉末替代熱鍍鋅，對(duì)土壤、地下水造成的重金屬污染；

以智能化的自動(dòng)化廠房代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工作坊，實(shí)現(xiàn)綠色、無(wú)三廢的生產(chǎn)。

新型護(hù)欄對(duì)于道路交通安全的影響

隨著我國(guó)城市交通的不斷發(fā)展，人們的出行變得越來(lái)越方便，同時(shí)也帶來(lái)了一些交通安全問(wèn)題，因此，為避免交通事故的發(fā)生，一般都會(huì)設(shè)置一些護(hù)欄。

交通事故對(duì)正常交通的影響

在道路交通進(jìn)程中，任何影響交通安全的車身碰撞行為，都有可能導(dǎo)致護(hù)欄的保護(hù)層氧化。長(zhǎng)此以往，極有可能引發(fā)車禍。

每一階段或多階段的改進(jìn)，對(duì)預(yù)防事故、減少事故的影響、提高公路交通安全水平都是有益的。公路是造成交通事故的主要原因，而護(hù)欄在公路交通安全中扮演著舉足輕重的角色。經(jīng)由對(duì)護(hù)欄防護(hù)技術(shù)的改良，從而有效確保道路通行者的安全。

新建護(hù)欄事故分析

通過(guò)對(duì)事故的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判定，道路交通事故危險(xiǎn)的分類可以分為三種：輕微事故、一般事故和嚴(yán)重事故。本文依據(jù)《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》DB33/704-2008標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)、整理了護(hù)欄碰撞事故。根據(jù)對(duì)護(hù)欄事故的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)波形梁護(hù)欄的事故占90%以上，其中最嚴(yán)重的為3.6%。在普通交通事故中，與中心隔離區(qū)域的波形梁護(hù)欄相撞的汽車占87.8%，嚴(yán)重的交通事故占10%。

護(hù)欄能否有效地達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范及結(jié)構(gòu)的需要，充分發(fā)揮其使用的最佳效果。就要關(guān)注護(hù)欄在此過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)的老化磨損現(xiàn)象，例如，護(hù)欄的銹蝕、抗碰撞性能下降、保護(hù)作用下降等。當(dāng)汽車撞擊護(hù)欄時(shí)，如果發(fā)生相撞，將會(huì)造成嚴(yán)重的交通事故，從而造成嚴(yán)重的交通安全隱患。因此，根據(jù)護(hù)欄的類型來(lái)選擇，也是影響道路交通安全的一個(gè)重要因素。

就目前的情況而言，我國(guó)在公路交通事故中的死傷人數(shù)較多，因此，對(duì)于高速公路的安全問(wèn)題，在公路及配套設(shè)施建設(shè)的諸多方面提出了更高的要求。新一代環(huán)氧鋅護(hù)欄的使用，可以說(shuō)是一種先期的危險(xiǎn)，可以排除一次危險(xiǎn)，提高行車安全。而且，它還能使橋梁結(jié)構(gòu)更加美觀、更加明亮，在預(yù)警、堵塞、預(yù)防交通事故中發(fā)揮重要作用。

新型護(hù)欄與傳統(tǒng)護(hù)欄相比的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)與傳統(tǒng)的環(huán)氧鋅基護(hù)欄進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其性能指標(biāo)得到了顯著的改善。對(duì)高溫和強(qiáng)烈紫外線具有良好的抗性。其使用年限較普通產(chǎn)品長(zhǎng)5～10年，整體使用時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)高達(dá)25年。因此，它的實(shí)用性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的護(hù)欄技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)

總之，經(jīng)過(guò)上述內(nèi)容的探討以及應(yīng)用技術(shù)的研究，可以清晰地知道新型的環(huán)氧鋅樹脂護(hù)欄不僅耐腐蝕，而且其使用壽命也遠(yuǎn)超一般的護(hù)欄，同時(shí)采用節(jié)能、低碳、創(chuàng)新的配方及專業(yè)的制作技術(shù)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)，在高速公路上設(shè)置護(hù)欄，對(duì)改善高速公路的安全性、降低交通事故、提升行車安全具有重要意義。這一環(huán)保節(jié)能的復(fù)合型材料對(duì)未來(lái)的公路建設(shè)而言，具有良好的可持續(xù)性發(fā)展?jié)摿Α?/p>