现有悬索桥钢桁梁防腐涂层病害修复方案研究

赵广敏刘昭

摘要：随着大跨径悬索桥的大量建成并陆续进入养护期，主桥钢桁梁的涂层脱落基材锈蚀成为悬索桥常见病害；目前，钢结构涂装材料众多，施工方法、适用环境各异。选择一种经济合理的涂层方案能大大增加悬索桥的耐久性。

关键词：钢桁梁；防腐涂层；环境类别；耐候性能

1.工程概况

某特大桥位于巴东县野三关镇，自栗子园岸跨四渡河至水南岸。设计桥型为（114+900+208）m钢桁架悬索桥，垂跨比为1：10。

主桥加劲钢桁梁：共71个节段，每节段由主桁架、上下平联、横向桁架组成。主桁架桁高6.5m，桁宽26.0m，主桥桥面系：采用纵向工字梁与混凝土桥面板的结合形，纵向工字梁简支在主桁横梁上弦杆上，理论跨径6.4m。

2.钢桁梁涂层病害

本桥2009年建成，至今运营近十年，主桥钢桁梁及出现不同程度的锈蚀，主要包括钢桁梁涂层脱落，基材锈蚀；节点板及螺栓涂层脱落基材锈蚀；涂层粉化、失光等病害。分析病害原因如下：

1）基底处理不好，喷漆前钢结构表面出现锈，或者钢结构表面污物未清理干净。

2）喷涂施工环境影响，湿度过大会导致底漆的粘结能力下降。容易产生脱落现象。

3）施工期剐蹭后未及时修复，水汽和空气对基层迅速侵蚀，形成锈迹。

4）涂膜厚度达不到设计要求，涂膜过薄容易造成脱落。

3.防腐设计

3.1设计理念

1）大桥所处环境类别

根据GB/T30790《色漆和清漆防腐涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第二部分环境分类》中有关规定，该桥所处环境污染水平中等类别属于C3级，环境对钢构件腐蚀性较低。

表3-1外部环境分类

2）涂装设计使用年限

该桥设计年限为100年，涂装的耐久性不少于25年，能达到此年限的防腐属于长效性重防腐，其耐久性受涂层体系组成、施工质量优劣、漆膜厚度等影响。

后期运营过程涂层常见病害为涂层脱落，起皮，导致基底钢材锈蚀，这和涂层与基底的粘结力以及涂层的耐久性有关。因此需选择粘结性能强，耐氧化耐紫外线性能好的涂层材料。

根据对桥梁钢结构腐蚀环境与腐蚀因素的分析，所设计的大桥钢结构涂层防腐体系应该具有以下技术特点：

1）底漆具有优异的电化学保护性能与防腐性能；

2）整个涂层体系具有优异的屏蔽性能；

3）面漆具有优异的耐候性能。

3.2涂层设计

3.2.1防腐涂层设计

1）底漆选择：根据《公路桥梁钢结构防腐涂装技术要求》（JTT722-2008）的规定，目前桥梁钢结构外表面长效型防腐涂装配套体系中底漆多选择富锌漆，分为有机富锌漆和无机富锌漆，有机富锌漆施工技术要求较高，需要特殊的雾喷技术，故在底漆选择上，本桥选择环氧富锌底漆。

2）中间漆选择：中间涂层主要起封闭底漆增加涂膜厚度作用，主要有环氧云铁中间漆和环氧玻璃鳞片涂料，环氧玻璃鳞片涂料主要用于海洋、电厂等腐蚀性较强环境，本桥选择环氧云铁中间漆。

3）面漆选择：面漆要求具有良好的耐候性，氟碳面漆主要化学键为F-C键，具有较高的键能，其耐候性，保色性，耐粉化性在目前主流防腐面漆中最优，故本桥最外层面漆选择氟碳面漆。

表3-2钢结构外表面涂层体系一

图3-1带锈涂装（左：初期；右：中、后期）

此类涂料涂装在有实锈的金属表面后，能够直接渗入锈层至金属层，可置换出锈层中的空气和水分，使其丧失继续生锈的外因条件；同时能浸润包覆锈层，将锈层中活跃的铁化物钝化，使其由不稳定状态变成稳定无害的填料成分，从而实现将锈层由“疏松多孔形态”变成“密实、连续的形态”，最终将有害、活跃锈层固化为有益、稳定的保护层。

表3-3钢结构外表面涂层体系二

4.施工要求

4.1常规涂料

温度控制：温度应在5℃～38℃之间，

湿度控制：环境相对湿度不大于85％。

作业面养护：干燥期间，保持涂层表面通风良好。

在有雨、雾、雪、大风和较大灰尘的条件下，禁止户外施工。

4.2带锈涂装涂装涂料

温度控制：温度应在-5℃~40℃之间；

湿度控制：施工时湿度无要求；当对面漆的光泽度有一定要求时，覆涂面漆时的环境湿度推荐不高于75%。

有雪和风力超过6级等天气不能施工，阴雨、大雾天可正常施工；

5.施工控制要点

5.1涂装方法

大面积喷涂应采用高压无气喷涂施工；

细长、小面积以及复杂形状构件可采用空气喷涂或刷涂施工；

不易喷涂到的部位应采用刷涂法进行预涂装或第一道底漆后补涂。

5.2涂装施工质量要求

1）涂层外观要求

涂装的颜色要与原漆颜色保持一致，避免出现长期色差。施工前调制面漆时需做新旧油漆颜色对比试验，待油漆干燥后观察新旧油漆颜色，若无明显色差方可大面积施工。

金属涂层表面均匀一致，不允许有漏涂、起皮、鼓泡、大熔滴、松散粒子、裂纹和掉块等，允许轻微结疤和起皱。

2）涂层厚度要求

施工中随时检查湿膜厚度以保证干膜厚度满足设计要求。

干膜厚度采用“90－10”规则判定，即允许有10%的读数可低于规定值，但每一单独读数不得低于规定值的90%。

涂层厚度达不到设计要求时，应增加涂装道数，直至合格为止。漆膜厚度测定点的最大值不能超过设计厚度的3倍。

3）涂层附着力要求

当检测的涂层厚度不大于250μm时，各道涂层和涂层体系的附着力按划格法进行，不大于1级；当检测的涂层厚度大于250μm时，附着力试验按拉开法进行，涂层体系附着力不小于3MPa。

6.结论

钢结构防腐涂层的选择及施工质量的控制决定结构的耐久性，结合本桥所处环境类别以及病害部位的重要性，选择重防腐涂层体系是合理的；根据结构的不同部位选择便于施工的材料和工艺亦是合理的。