01 鋼橋涂裝標(biāo)準(zhǔn)及案例

1.1 橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝標(biāo)準(zhǔn)

基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 30790.2-2014《防護(hù)涂料體系對鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)-環(huán)境的分類》

GB/T 15957-1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》

橋梁防腐涂裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

TB/T 2486-1994《鐵路橋梁涂膜劣化評定》

TB/T 1527-2004《鐵路鋼梁保護(hù)涂裝》

TB/T 2772-1997《鐵路鋼橋用防銹底漆供貨技術(shù)條件》

TB/T 2723-1997《鐵路鋼橋用面漆、中間漆供貨技術(shù)條件》

化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

HG/T 3656-1999《鋼結(jié)構(gòu)橋梁漆》

HG/T 3668-2000《富鋅底漆》

交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

JT/T 722-2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝技術(shù)條件》

JT/T 694-2007《混凝土橋梁表面涂層防腐技術(shù)條件》

JT/T 695-2007 《懸索橋主纜防腐涂裝技術(shù)條件》

大氣腐蝕環(huán)境分類（IS012944-2）

1.2 橋梁涂料的發(fā)展及案例

20世紀(jì)50年代，橋梁防護(hù)采用以天然原料為主的低檔涂料，防護(hù)性能差，部分橋梁一年后出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。隨即出現(xiàn)了以鋅鋇白面漆、紅丹防銹漆及金紅石型鈦白粉與長油度季戊四醇醇酸樹脂面漆，取得了良好的效果。

 圖1 南京長江大橋 圖2 枝城長江大橋

20世紀(jì)80年代，隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展，環(huán)氧富鋅、無機(jī)富鋅、環(huán)氧云鐵以及丙烯酸聚氨酯被廣泛應(yīng)用。

圖3 上海黃浦大橋圖4 廣東虎門大橋

21世紀(jì)以來，人們對于橋梁涂裝有了更高的要求，既要求更長的保護(hù)周期（20年、30年及以上），又要求安全、健康、環(huán)保，符合最新的環(huán)境要求，各種新型防腐涂料逐漸被應(yīng)用。

圖5 重慶朝天門大橋圖6 杭州灣跨海大橋

展望未來，隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，一批批更大的越江跨海大橋工程的建設(shè)，中國橋梁必將創(chuàng)造更大的的成就，橋梁防腐涂裝技術(shù)將隨之發(fā)展。

02 涂料基本知識

2.1 涂料組成

涂料一般由四種基本成分：成膜物質(zhì)（樹脂、乳液）、顏料（包括體質(zhì)顏料）、溶劑和添加劑（助劑）。常見涂料成分見圖7。

圖7常見涂料成分

成膜物質(zhì)——是涂料的基礎(chǔ),它對涂料和涂膜的性能起決定性的作用,它具有粘結(jié)涂料中其它組分形成涂膜的功能。可以作為成膜物質(zhì)的使用的物質(zhì)品種很多,當(dāng)代的涂料工業(yè)主要使用樹脂。樹脂是一種無定型狀態(tài)存在的有機(jī)物,通常指高分子聚合物。過去,涂料使用天然樹脂為成膜物質(zhì),現(xiàn)代則廣泛應(yīng)用合成樹脂,例如：醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、氯化橡膠樹脂、環(huán)氧樹脂等。

顏料——是有顏色的涂料（色漆）的一個主要的組分。顏料使涂膜呈現(xiàn)色彩,使涂膜具有遮蓋被涂物體的能力,以發(fā)揮其裝飾和保護(hù)作用。有些顏料還能提供諸如：提高漆膜機(jī)械性能、提高漆膜耐久性、提供防腐蝕、導(dǎo)電、阻燃等性能。顏料按來源可以分為天然顏料和合成顏料；按化學(xué)成份,分為無機(jī)顏料和有機(jī)顏料；按在涂料中的作用可分為,著色顏料、體質(zhì)顏料和特種顏料。涂料中使用最多的是無機(jī)顏料,合成顏料使用也很廣泛,現(xiàn)在有機(jī)顏料的發(fā)展很快。

溶劑——能將涂料中的成膜物質(zhì)溶解或分散為均勻的液態(tài),以便于施工成膜,當(dāng)施工后又能從漆膜中揮發(fā)至大氣的物質(zhì),原則上溶劑不構(gòu)成涂膜,也不應(yīng)存留在涂膜中.很多化學(xué)品包括水、無機(jī)化合物和有機(jī)化合物都可以作為涂料的溶劑組分。現(xiàn)代的某些涂料中開發(fā)應(yīng)用了一些既能溶解或分散成膜物質(zhì)為液態(tài),又能在施工成膜過程中與成膜物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成新的物質(zhì)而存留在漆膜中的化合物,被稱為反應(yīng)活性劑或活性稀釋劑。溶劑有的是在涂料制造時加入,有的是在涂料施工時加入。

助劑——也稱為涂料的輔料,由于其使用的目的,方法或性能要求的不同,而需要使用不同的助劑；一種涂料中可使用多種不同的助劑,以發(fā)揮其不同作用。（例如：消泡劑、潤濕劑、防流掛、防沉降、催干劑、增塑劑、防霉劑……等）

2.2

涂料的成膜機(jī)理

2.2.1

物理成膜機(jī)理

依靠涂料中溶劑的蒸發(fā)或熱熔的方式而得到干硬涂膜的干燥過程稱為物理機(jī)理固化。

常見的涂料產(chǎn)品圖8所示：氯化橡膠涂料、丙烯酸樹脂涂料、乙烯、瀝青、冷噴鋅等。

特點(diǎn)：可逆性、熱塑性、成膜不依賴溫度、重涂性好。

圖8 物理成膜常見涂料產(chǎn)品（氯化橡膠涂料、瀝青、冷噴鋅）

2.2.2

化學(xué)成膜機(jī)理

化學(xué)成膜是指先將可溶的(或可熔的)低相對分子質(zhì)量的聚合物涂覆在基材表面以后，在加溫或其他條件下，分子間發(fā)生反應(yīng)而使相對分子質(zhì)量進(jìn)一步增加或發(fā)生交聯(lián)而成堅韌的薄膜的過程，這種成膜方式是熱固性涂料的成膜方式。

常見形式：干性油和醇酸樹脂通過和氧氣的作用成膜，氨基樹酯與含羥基的醇酸樹酯、聚酯和丙烯酸樹脂通過醚交換反應(yīng)成膜，環(huán)氧樹酯與多元胺交聯(lián)成膜等。

特點(diǎn)：不可逆，耐溶性、熱固性、成膜速度以及溫度、嚴(yán)格的重涂間隔。

03 橋梁涂裝施工

3.1 制作總體方案

 現(xiàn)在橋梁的部件涂裝大部分在車間內(nèi)完成，其底材處理和涂裝工藝基本如下：

 (1)結(jié)構(gòu)預(yù)處理

 構(gòu)件在噴砂除銹前進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)處理，包括：將粗糙焊道打磨光滑、去除飛濺的焊渣等；將銳角邊打磨成R2的鈍角；切割邊的峰谷差小于1mm等。其鋼板預(yù)處理前見圖9。

圖9 鋼板預(yù)處理前狀態(tài)

 (2)除油

將構(gòu)件表面的油污清除干凈見圖10。

圖10 構(gòu)件表面除油污

（3）除鹽份

測量鋼結(jié)構(gòu)表面氯離子含量應(yīng)小于7?g/㎝2，如超過這個數(shù)值，應(yīng)使用高壓進(jìn)行清洗。構(gòu)件表面鹽分污染見圖11。

圖11 構(gòu)件表面鹽分污染

(4)噴砂除銹

新建橋梁一般都是采用磨料噴砂方式清除鋼板表面氧化皮、銹蝕及涂料等污染物。橋梁一般除銹清潔度等級要求為ISO8501-1中Sa2.5/ Sa3標(biāo)準(zhǔn)，粗糙度達(dá)到Rz30~100?m。具體噴砂除銹和鋼砂見圖12。噴砂前后鋼箱梁對比圖13。

圖12 噴砂除銹

圖13 噴砂除銹前后的鋼箱梁

(5)涂裝條件

 涂裝條件有：當(dāng)環(huán)境相對濕度小于85%，或鋼板表面溫度大于露點(diǎn)。溫度3℃以上時，才能進(jìn)行涂裝施工。準(zhǔn)備設(shè)備有全封閉噴涂車間、噴霧處理系統(tǒng)、除濕加溫系統(tǒng)、高壓無氣噴涂機(jī)見圖14。

圖14 預(yù)涂裝前準(zhǔn)備廠房及設(shè)備

 (6)涂裝過程

 涂裝過程是最為關(guān)鍵的一環(huán)，其中要注意以下幾點(diǎn)：

 a油漆混合：大面積施工時采用整套油漆混合，小面積修補(bǔ)采用零星油漆混合。

 b噴漆前防護(hù)：每道油漆噴涂前均需要提前對工地焊縫處、高強(qiáng)螺栓連接磨面、螺紋孔內(nèi)壁及容易造成漆霧交叉污染部位進(jìn)行遮擋防護(hù)。

 c預(yù)涂：每道油漆前均需要提前對過焊孔、焊縫周圍、自由邊、加勁板等不易噴涂的部位進(jìn)行預(yù)涂，以便更好的達(dá)到涂層厚度。

 d涂裝：分為有氣噴涂和高壓無氣噴涂，目前橋梁重腐蝕涂料大多數(shù)均采用此種涂裝方法，其特點(diǎn)是施工效率高，可以厚膜施工，適用于高固高粘度涂料。其涂裝和高壓無氣噴涂機(jī)見圖15。

圖15 高壓無氣噴涂機(jī)

 e涂層表面清潔拉毛

 涂層表面實干后，表面出現(xiàn)漆霧、顆粒、鋅鹽等污染物。

 通過以上的工藝敘述可以看出，現(xiàn)在鋼橋梁的施工基本可以滿足防腐的需要，并且可以達(dá)到良好的涂裝效果。

04 涂裝檢測基本知識

（1）漆膜外觀檢測

 漆膜外觀應(yīng)滿足以下要求：底漆、中層漆、面漆漆膜不允許有針孔、氣泡、裂紋、咬底、滲色、漏涂、流掛、局部剝落等缺陷；面漆表面應(yīng)平整均勻、漆膜豐滿、色澤一致。檢查方法經(jīng)協(xié)商可采用肉眼或用放大鏡觀察。

（2）涂層厚度的檢測

 該檢測應(yīng)在每一涂層干燥后進(jìn)行。全部涂裝完畢后，再檢測總厚度。檢測方法是：用漆膜測厚儀檢測，每10㎡（漆膜面積不足10㎡的按10㎡計）作為一處，細(xì)長體每3～4M長作為一處，每處測3～5點(diǎn)。每處所測各點(diǎn)厚度的平均值，不得低于規(guī)定涂層總厚度的90%，且不高于120%。每處所測各點(diǎn)厚度中的最小值不應(yīng)小于規(guī)定涂層總厚度的70%。

（3）噴砂后除銹清潔度檢測

根據(jù)項目設(shè)計要求，采用目視（GB/T8923.1/ISO8501-1）對噴砂后的除銹清潔度進(jìn)行全面檢測，新建橋梁鋼結(jié)構(gòu)一般至少達(dá)到Sa2.5級或Sa3.0級。

 （4）噴砂后粗糙度檢測

根據(jù)項目設(shè)計要求及規(guī)范要求，使用粗糙度比對樣塊（GB/T13288.2）、觸針法（GB/T13288.4）、復(fù)制膠帶法（GB/T13288.5）進(jìn)行檢測。

（5）噴砂后灰塵清潔度檢測

 根據(jù)項目設(shè)計要求及規(guī)范要求，對噴砂后鋼板表面的灰塵清潔度（GB/T18570.3）進(jìn)行檢測，一般要求灰塵數(shù)量不大于三級，灰塵顆粒大小不大于2級。

（6）噴砂后表面可溶性鹽分含量檢測

 根據(jù)項目設(shè)計要求及規(guī)范要求，對噴砂后鋼板表面的可溶性鹽分含量（GB/T18570.6和GB/T18570.9）進(jìn)行檢測（一般≤70mg/m2）。

（7）涂裝條件檢測

 根據(jù)項目設(shè)計要求及規(guī)范要求，對涂裝前的環(huán)境條件（環(huán)境溫度、空氣相對濕度、鋼板溫度、露點(diǎn)、風(fēng)速）進(jìn)行檢測，滿足要求后方能進(jìn)行涂裝作業(yè)。

（8）涂層濕膜厚度檢測

 為了更好地一次性噴涂達(dá)到所規(guī)定的的干膜厚度，噴涂過程使用濕膜卡進(jìn)行濕膜厚度測量，以助于噴漆搶手掌握噴涂速度。

05 常見涂裝缺陷及處理

 涂裝缺陷是涂料設(shè)計、制造、運(yùn)輸、貯存、涂裝全過程中質(zhì)量控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的綜合體現(xiàn)。因此,產(chǎn)生涂層缺陷的原因往往是多方面的，有時候甚至是相當(dāng)復(fù)雜的。但根據(jù)統(tǒng)計，涂料不符合涂裝要求和使用要求，或者不適當(dāng)?shù)耐垦b工藝和施工是造成涂裝缺陷的主要環(huán)節(jié)。雖然我國橋梁的施工有了很大的發(fā)展，但是在工藝控制上仍然存在著一些問題，經(jīng)過對已涂裝橋梁的考察，我們發(fā)現(xiàn)主要問題如下。

 

06 我國橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝展望

伴隨著國家創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念的引領(lǐng)，鋼制橋梁涂裝也將會在不久的將來發(fā)生革命性的變化。目前涌現(xiàn)了大量的新的技術(shù)、新的工藝、新的材料和新的設(shè)備。

6.1 涂裝新工藝方式

傳統(tǒng)的橋梁防腐施工條件惡劣，廠房條件差，有時甚至露天施工,以人工噴涂為主,對噴涂人員職業(yè)健康危害較大,涂裝質(zhì)量受環(huán)境、人員等因素影響占比非常大。港珠澳大橋施工已對鋼箱梁涂裝施環(huán)境提出了較高的要求,對專業(yè)化涂裝廠房除塵、除濕、環(huán)境溫度、物料自動循環(huán)系統(tǒng)等都有配套要求,對大橋的涂裝質(zhì)量提供了保障。在港珠澳大橋基礎(chǔ)之上，正在建設(shè)的深中通道項目秉承“建世界一流跨海通道,創(chuàng)珠江口百年門戶工程”的理念,對鋼橋防腐涂裝提出了從人工施工到機(jī)械自動化智能化施工的更高要求，“智能化涂裝”將成為未來涂裝施工的發(fā)展方向, 橋梁鋼結(jié)構(gòu)機(jī)器人防腐施工將會在不久的將來得以應(yīng)用。相信在鋼橋梁防腐領(lǐng)域的涂裝施工自動化、智能化將會很快普及,并且不斷提升、完善,更加利于鋼橋長效防腐的質(zhì)量與耐久性。

圖16 涂裝機(jī)器人

6.2 涂裝新材料

隨著施工環(huán)境的不斷改善,人工智能的應(yīng)用, 高性能的涂料將會迎來廣闊的發(fā)展空間。

水性涂料

積極響應(yīng)國家號召，在綠色環(huán)保要求不斷提高的發(fā)展環(huán)境之中，清潔環(huán)保的水性涂料將會迎來廣闊的發(fā)展空間并且廣泛應(yīng)用，該涂料主要采用水性無機(jī)富鋅底漆、水性環(huán)氧封閉漆、水性環(huán)氧中間漆、水性聚氨酯面漆防腐體系。但是該涂料也具有一定的局限性：面漆耐候性較低、環(huán)境適應(yīng)性較差等。

冷噴鋅涂層

冷涂鋅作為高性能涂料，又稱為冷鍍鋅、冷噴鋅、涂膜噴鋅、鋅基等等,冷涂鋅由原子法處理的高純度鋅粉、有機(jī)樹脂、揮發(fā)性溶劑等組成的單組份防腐材料。鍍層的鋅含量96%以上,為鋼鐵提供良好的防腐保護(hù)。即使在很苛刻的環(huán)境中,仍能長效保護(hù)鋼鐵表面。防腐性能可以與熱鍍鋅相媲美,甚至優(yōu)于熱鍍鋅。

圖17 蕪湖長江公路二橋圖18 橫琴二橋

總的來說，環(huán)境友好型涂料、低VOC、高防腐性能涂料、智能化除銹、涂裝技術(shù)等都將成為鋼橋梁防腐涂裝未來發(fā)展方向。但各種新技術(shù)目前仍存在不同程度的問題及缺陷，需要在實踐中不斷總結(jié)和完善。相信我們也會在未來的設(shè)計體系乃至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)涂裝體系中看到更多環(huán)保且高性能涂料的身影。

07 結(jié)束語

在鋼橋梁涂裝行業(yè)中,隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善、設(shè)計方案的合理制定、恰當(dāng)?shù)轿坏墓芾怼?yōu)質(zhì)涂料的研發(fā)、智能化涂裝技術(shù)的革新及行業(yè)鏈條上各相關(guān)單位的共同努力, 我國鋼橋梁防腐將會迎來更友好、更先進(jìn)、更優(yōu)越的環(huán)境和條件，從而更好地實現(xiàn)長效防腐蝕機(jī)制和效能。