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【行业知识】钢桥梁的长效防腐涂装

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  近年来,我国桥梁建设发展迅速,钢桥以其抗震性好、自质量轻、施工周期短等优点,得到了越来越多的应用,尤其在跨江、跨海、跨峡谷的大跨度桥梁中均采用钢桥。表面腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀是导致这种特大钢桥构件产生外观缺陷、寿命降低以至于失去工作能力的重要原因之一。钢结构腐蚀不仅带来巨大的经济损失,同时也危及到结构的安全运行。因此,钢桥长效防腐涂装在工程建设中显得尤为重要。


       由于影响钢桥长效防腐的因素很多,而且关注的角度也不同。其中,关注最多的是涂料本身和施工质量管理。本文主要论述了标准规范、涂装体系设计、涂装材料、施工管理等对长效防腐涂装质量的影响。



1 钢桥建设概况


交通运输部公路局为落实《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》(国发[2016]6号)有关要求。以供给侧结构性改革加快推进公路钢结构桥梁建设,促进公路建设转型升级,提出了一些意见,意见中提到:当前,我国钢铁产能利用率不足70%,钢铁行业去产能、去库存的形势紧迫,需要各行业加大支持力度。目前,世界发达国家已逐步发展到了以钢结构桥梁为主的阶段,法国、日本、美国的钢结构桥梁比例已经分别到达了85%、41%、35%,相比较而言,我国钢结构桥梁应用不够广泛,占桥梁总数尚不到1%。

近年来,我国每年新增桥梁约2.8万座,是使用钢材的重要领域。也是加快推进钢结构桥梁的难得发展机遇。近些年,大型钢桥越来越多,以本公司所建钢桥为例,继港珠澳大桥之后,目前在产项目中,10万t以上的项目就有几座。

  近年来,我国桥梁建设发展迅速,钢桥以其抗震性好、自质量轻、施工周期短等优点,得到了越来越多的应用,尤其在跨江、跨海、跨峡谷的大跨度桥梁中均采用钢桥。表面腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀是导致这种特大钢桥构件产生外观缺陷、寿命降低以至于失去工作能力的重要原因之一。钢结构腐蚀不仅带来巨大的经济损失,同时也危及到结构的安全运行。因此,钢桥长效防腐涂装在工程建设中显得尤为重要。


       由于影响钢桥长效防腐的因素很多,而且关注的角度也不同。其中,关注最多的是涂料本身和施工质量管理。本文主要论述了标准规范、涂装体系设计、涂装材料、施工管理等对长效防腐涂装质量的影响。



1 钢桥建设概况


交通运输部公路局为落实《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》(国发[2016]6号)有关要求。以供给侧结构性改革加快推进公路钢结构桥梁建设,促进公路建设转型升级,提出了一些意见,意见中提到:当前,我国钢铁产能利用率不足70%,钢铁行业去产能、去库存的形势紧迫,需要各行业加大支持力度。目前,世界发达国家已逐步发展到了以钢结构桥梁为主的阶段,法国、日本、美国的钢结构桥梁比例已经分别到达了85%、41%、35%,相比较而言,我国钢结构桥梁应用不够广泛,占桥梁总数尚不到1%。

近年来,我国每年新增桥梁约2.8万座,是使用钢材的重要领域。也是加快推进钢结构桥梁的难得发展机遇。近些年,大型钢桥越来越多,以本公司所建钢桥为例,继港珠澳大桥之后,目前在产项目中,10万t以上的项目就有几座,如表1所示。

由表1可以看出,要高质量完成这些项目,高质量涂装是不可或缺的重要一环,也是整桥建设这一系统工程中的一个重要组成部分。



2 钢桥梁常见的长效重防腐体系


钢桥梁防腐标准中的防腐体系较多,如TB/T1527—2011《铁路钢桥保护涂装》和JT/T722—2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》。其中JT/T722—2008体系根据腐蚀环境和保护年限的不同进行了更详细的划分。本公司所建的桥梁通常是国家重点工程,其要求的防腐体系都是长效型。所以最常用的是众多体系中性价比最高、施工性能最好的一种。

2.1

氟碳面漆防腐体系

近几年,本公司制作的万t级以上桥梁的涂装方案大多采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆(常规标准体系)的长效重防腐体系,如沪通长江大桥、虎门长江二桥、芜湖长江大桥、平潭海峡大桥、港珠澳大桥等。

2.2

聚氨酯面漆防腐体系

近几年本公司承建的国外项目中,多采用无机/环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+聚氨酯面漆重防腐体系,如香港昂船洲大桥、德国单线(双线)桥、委内瑞拉桥、孟加拉帕德玛桥和美国VN桥。



3 影响钢桥防腐耐久性的因素及建议


目前大型钢桥的设计使用年限一般是100~120a,钢桥一且开始运营,部分桥梁所处的环境根本无法再进行大面积重新防腐涂装,所以桥梁需要在制造施工中实施长效防腐涂装。技术标准规范对防腐涂装具有很强的指导意义,但认知程度的不同对其理解也会有所不相同,而且随着新涂料新工艺的发展,如果过于教条地理解标准规范可能会适得其反;涂装配套体系的合理性也是影响钢桥防腐耐久性的重要因素之一,尤其是设计创新的防腐配套方案,必须充分论证涂料的合理性;新品种或新涂料由于没有经过大生产应用,缺少足够的应用经验,也会出现各种问题,因此,涂料本身也是影响钢桥防腐耐久性的重要因素之一。另外施工管理、施工过程也是直接影响钢桥防腐耐久性的因素。

3.1

标准因素

3.1.1 标准滞后

由于执行标准或规范每隔5~10a才修订一次,而防腐涂料及工艺更新较快,再加上环保法规的愈发严格,标准中会不可避免地出现部分内容不能满足现有涂装技术和环保要求。所以在使用标准时不能按部就班、太过教条,否则在实际施工时既保证不了工期又保证不了质量。

标准毕竟是技术性比较强的文件,没有一定涂装相关知识的人仅靠字面意思较难准确掌握其中的内容,不定期的贯标会十分必要。例如:TB/T1527—2011《铁路钢桥保护涂装》中,特制环氧富锌底漆干膜厚度为40μm/道,环氧云铁中间漆干膜厚度为40μm/道,这2个要求类似,都属于涂层干膜厚度要求,这与目前高固体分低VOC含量要求不匹配。目前的涂料通常不加稀释剂或加少量的稀释剂喷涂一道干膜厚度约80μm。如果严格按标准执行,特制环氧富锌漆中应加入大量的稀释剂来降低涂料的黏度,来保证喷涂一道底漆的厚度为40μm左右。因为稀释剂不参与涂料的化学反应,它会全部挥发到大气中污染环境。环保法规和标准对VOC限制就没有实际意义了。

另外,摩擦面处采用电弧喷铝工艺,由于施工过程中产生的大量噪音、弧光、金属粉尘对人和环境伤害很大,所以桥梁钢结构防腐喷铝施工通常都是夜间作业。但如果涂装厂房距离居民区较近,晚上涂装施工作业时的噪音很大,也会影响附近居民的正常生活。

3.1.2 对标准理解不足

设计防腐涂装体系在引用TB/T1527—2011《铁路钢桥保护涂装》时,往往忽略了摩擦面处采用电弧喷铝涂层的应用条件。标准中明确“对于栓焊梁的生产或储存在黄河以南地区时,宜采用无机富锌防锈防滑涂料喷涂摩擦面。”这是因为黄河以南地区的环境湿度大,铝涂层多孔,在这种环境下铝涂层表面极易返锈,如图1和图2所示。经充分试验验证,在保证期内铝涂层表面有锈但不影响抗滑移系数,仅是影响外观。实际桥梁杆件出现这种情况时,多数业主或监理不能接受返锈不美的外观,要求整改,不但费工费力甚至影响抗滑移性能。

标准在长效防腐涂装中居核心地位,它相当于此行业的“法规”,它使各工序、质量要求、施工方法等“有法可依”,标准的导向十分重要。为此,建议标准修订时,应最先关注人的健康与安全。如有可替代的新涂料,应毫不犹豫地从标准中删除不环保工艺或材料。同时,新版标准出版时应开办多场贯标会,帮助下游各相关单位正确理解和使用桥梁防腐标准。当标准更新滞后时,桥梁施工管理人员应该用发展的眼光去解读标准和规范。

3.2

涂装配套体系设计因素

桥梁标准中可选择的防腐配套体系较多,设计方可以根据钢桥所处的腐蚀环境和预期的防腐寿命,正确地选择与之匹配的涂装配套体系。但是防腐配套方案的创新设计,如不充分论证其合理性,就极有可能造成资源浪费、环境污染和质量隐患。

另外,还有一种偶发的错误设计,如要求钢桁梁桥的箱形杆件(上下弦杆、腹杆等)内部涂装。无论是国内还是国外这类桥梁杆件内部都采用气密防腐。钢桁梁桥的箱型杆件内部与钢箱梁桥的内部不同,一般的桁梁箱形杆件是完全封闭结构,而且内部空间狭小。而钢箱梁桥的内部空间较大,每个涂装节段并不是封闭空间,人员和设备可以进出内部。标准中列出的桥梁内表面涂装体系也指的是钢箱梁而非钢桁梁桥。如果桁梁桥的箱型杆件内部要求涂装,则只能在箱形杆件焊接盖板前,对槽型结构内部涂装,然后再焊接盖板。但此种操作更不利于质量的保证,其一由于结构焊接、喷砂、喷涂这三个工序不能在同一厂房内作业,槽型又是一种不稳定结构,吊运则更容易造成构件变形;其二组成箱体后的焊接即火焰修整都会烧损内部已有涂层,而这些烧损的内部涂层又无法修补,导致内部表面的涂层不完整。所以桁梁桥杆件封闭空间的内部涂装根本没有意义。

综上所述,设计合理的涂装配套体系是非常重要的一环,若涂装配套体系有问题和隐患,后面再精心的科学管理都是枉然。建议体系创新首先要推敲理论上的合理性、实施的必要性,然后进行客观实验,最后再考虑现场的可操作性等。另外,建议设计图报审时针对涂装体系也应有相应的专业审核,避免因个人的认知错误而造成资源浪费或从源头埋下涂装质量安全隐患。



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