悬索桥主缆系统防护方法专利说明书

悬索桥主缆系统的防腐防护方法及体系结构

技术领域

本发明涉及一种悬索桥主缆系统的防护方法及由该方法获得的主缆防护结构，该主缆系统包括由多股高强度钢丝束构成的主缆、固定在主缆上的多个索夹和固定在各索夹上的吊索。

背景技术

现代悬索桥上的支撑在索塔鞍座和散鞍座上一的主缆通过固定在索夹上的吊索与桥面箱梁连接，是全桥的承力结构，也就是说主缆是悬索桥的生命线。主缆通常由数十束乃至百束以上的钢丝束组成，通过索夹挤紧成具有大体为圆形截面的缆股。对主缆系统采取有效的防腐保护是至关重要的。

中国发明专利ZL 99119397.0发明专利公开说明书，公开了一种悬索桥主缆的防腐方法，在具有圆形截面的给定数量的高强度镀锌钢丝构成的圆形截面钢丝束的最外层表面涂覆非硫化型橡胶不干性密封膏之聚异丙烯不干腻子的防腐涂层，然后缠绕截面近似S形、两侧具有楔形啮合部分的带材，然后在其外周涂覆磷化底漆、环氧云铁底漆、聚硫型防水密封剂及非黄变形聚氨酯面漆的涂料。由于非硫化型橡胶不干性密封膏的主体胶料不含或仅含有部分的网状交联结构, 因此不但它的内聚强度比硫化型密封剂的内聚强度要低得多, 最主要的还是非硫化密封膏要比网状交联的硫化型密封剂更容易透过水蒸气。再者非硫化密封剂在缠丝后不能提供一层完整的密封层。受长期高温度变化和交变载荷影响以及在索股架设期间主缆密封前就已存在并被裹入主缆内的水分，这些水分在密封后又难以溢出，使其在白天温度高时蒸发，夜晚温度低时冷凝，

周而复始的影响, 可能出现密封失效，导致防腐性能的降低。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术之不足，提供一种能长期对悬索桥主缆系统实施有效保护的方法和由此形成的改良型悬索主缆防护结构。特别是在苛刻的海洋腐蚀环境、化学及工业大气污染严重区域, 更能显示此悬索桥主缆防护方法及防护结构的优异防腐蚀性能。

上述目的是通过按照本发明的悬索桥主缆系统的防护方法实现的，该主缆系统包括由多股高强度钢丝束构成的主缆、固定在主缆上的多个索夹和固定在各索夹上的吊索以及主鞍座和散鞍座，所述主缆的外周表面经过内层防腐处理后缠绕一层钢丝或者带材，然后在钢丝或者带材缠绕层的外周表面进行外层防护处理。其一:包括在所述的在主缆钢丝束内层实施密封前, 对主缆钢丝束系统进行预密封除湿处理; 其二:内层防腐处理包括在所述主缆钢丝束的外周表面涂覆硫化型高性能密封弹性体的步骤。

主缆系统是由多股钢丝组成的钢丝束, 在由多束钢丝束组成，有18%～20%左右的空隙。事实上，有一部分水分在索股架设期间就已存在并被裹入主缆内，密封后的主缆内部的水分难以溢出，使其在白天温度高时蒸发，夜晚温度低时冷凝，周而复始，使主缆索股的镀锌层表面存在湿气和结露, 表面产生白锈, 白锈基本上是一层氧化锌和清氧化锌, 其体积非常大, 是产生它的锌的500倍。白锈不但不能很好的附着于镀锌层上, 因此当存在潮气时, 可提供氧使腐蚀过程继续进行。镀锌层对索股钢丝而言是阳极, 在镀锌层的破损区域和镀层中的小孔隙处能起到牺牲阳极保护的作用。当镀锌层浸没于海水中时, 镀锌层可提供这种形式的电化

学保护, 但在高电阻的电解液或许多大气环境中, 这种镀锌层则不甚有效。这也是主缆防护失效的重要原因之一。本发明就是在主缆钢丝束涂覆之前对主缆系统进行预密封除湿处理, 旨在通过对主缆系统的预密封保护和除湿处理, 去除已包裹在主缆内部的水分和潮气。杜绝主缆内部存有原始水分对主缆钢丝造成的无法避免和控制的从缆索内部开始的局部腐蚀现象，确保主缆防护能达到预期效果。

在一种防护结构体系优选实施例中, 主缆钢丝束密封前预密封除湿处理, 是在主缆钢丝股张紧完成后用橡胶防水带将其封闭, 并向主缆钢丝束内注入相对湿度在20%左右的清洁干燥空气。

在一种材料优选实施例中该硫化型高弹性密封弹性体采用力学性能优异的高性能脂肪链聚氨酯密封剂，并且在所述涂覆高性能脂肪链聚氨酯密封剂的步骤前，在主缆的外周表面预先涂覆一层锌加涂层。

按照本发明，所述外层防护处理包括如下步骤：在缠丝或者金属带材的外周表面涂覆锌加涂层；在锌加涂层外表面涂覆聚氨酯-脲密封剂；在聚氨酯-脲密封层外表面涂覆可覆涂弹性聚氨酯面漆或弹性聚硅氧烷面漆或弹性氟碳面漆(具体外层的密封材料和面漆的选择要根据桥梁位置所处的腐蚀环境和业主对桥梁的美化效果要求来选定)。

按照本发明，还提供了一种改良的悬索桥主缆防护结构，该主缆由多股高强度钢丝束构成，在主缆密封防护施工前, 对主缆钢丝束进行预密封除湿处理, 再在钢丝束外周表面由里向外依次具有内防腐层、钢丝或者带材缠绕层和外防护层，其中在内防护层施工前对主缆系统进行临时密封除湿处理方法、结构和内防腐层包括一层硫化型高性能脂肪链聚氨酯密封剂。

在一种防护结构优选实例中, 所述的临时密封材料是丁基橡胶密封带, 在缆索的顶部临时吊装行车运行段铺聚脲耐磨垫，聚脲耐磨垫的宽度以确保临时吊装行车行走时车轮破坏不到主缆钢丝为准。经过滤器除去杂质和盐分的干空气由一个含硅胶的除湿装置产生，由风机将干燥空气通过管线运输由索箍进气口进入主缆内，再由邻近的索箍出气口排出，从而在主缆内形成干燥气流。进出气口间距离约为80m～120m，每个进气包中流量为2～3m³/min，通过预留的小孔以10～15m/min的流速徐徐注入相对温度为20%左右的清洁干燥空气，并由另一孔泄出。保持主缆临时密封层内的压力低于0.03个大气压，以不使临时密封层因内部压力过高而破裂。

在一种材料优选实施例中，该硫化型高性能密封弹性体，所述内防腐层还具有设置在主缆钢丝束外周面上的锌加涂层，所述外防护层包括由里向外依次设置在钢丝或者带材缠绕的外周表面上的锌加涂层、聚氨酯-脲密封层、可覆涂弹性聚氨酯面漆或弹性聚硅氧烷面或弹性氟碳面漆层。

按照本发明的悬索桥主缆系统的防护方法，先进行主缆预密封除湿处理, 再在主缆钢丝束的外周表面涂覆硫化型高性能密封弹性体，例如脂肪链聚氨酯密封剂，形成的内层防腐层，具有优异的密封防腐性能，对主缆钢丝束有极强的附着性和优异的力学性能(优异的延伸性、抗撕裂性)和气密性。由于该弹性体内添加了磷酸盐和钛、硅聚合物, 能有效地将主缆钢丝束内部的水分和潮气转化为钝化液, 保护金属基本不被腐蚀, 并使金属表面有“自愈再生”能力。密封剂中的钛、硅聚合物能对主缆钢丝起到阴极保护作用。脂肪链聚氨酯密封剂可长期保持弹性状态，不硬