各种涂层在桥梁缆索上的应用浅析_李权

21世纪，随着桥梁技术的发展，对桥用拉索提出了更高要求，未来发展方向是轻质、高强、密封防腐性能好及操作简便。目前我国斜拉桥应用较多的是平行钢丝斜拉索，平行钢丝斜拉索的制造和应用在国内已有20多年的历史，拉索的设计使用寿命最初要求能够保证30年，但一些斜拉桥因斜拉索防腐问题，运行仅15年左右就出现斜拉索失效或存在隐患，不得不实施换索。斜拉索是斜拉桥的基本命脉构件，由于大跨度斜拉桥增多，长、大规格斜拉索大量使用，使其换索困难，经济成本较高，因此对拉索的防腐蚀性能就提出了更高要求。

索体钢丝、钢绞线和锚具是制造斜拉索最基本的原材料，而钢丝、钢绞线和锚具总是在有腐蚀介质的条件下服役，隔离（或减缓）钢基的介质腐蚀是斜拉索防腐的关键。因此，一些钢丝生产厂家、斜拉索生产企业和科研院所不仅加强拉索外部防护（HDPE 等防护），同时也积极进行桥梁缆索中各种涂层的研究创新和生产应用。1桥梁缆索用表面涂层简述1.1

金属涂层

金属涂层是金属产品的主要防腐涂层，在桥梁缆索上的应用非常广泛，并有多项国家标准，包括GB/T 17101—2008《桥梁缆索用热镀锌钢丝标准》和GB/T 18684—2002《锌铬涂层技术条件》。桥梁缆索上的金属涂层主要指热镀锌涂层、锌铬涂层、Zn-Al-Re 涂层。其中热镀锌涂层应用时间较长，

技术也较成熟，其余2种涂层是最近兴起的有望代

替热镀锌涂层的具有更好防腐性能的涂层，具有极大的应用前景。

1.1.1热镀锌涂层

热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来，自1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有140年的历史。然而，热镀锌工业是近30年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。桥梁缆索用高强度热镀锌钢丝的生产工艺流程为：盘条复验→表面预处理→拉丝→热镀锌→稳定化→检验入库。桥梁缆索用钢丝盘条经几道冷拉后，晶格发生变形，然后进行热镀锌，热镀锌温度在450～460℃之间，并由自动温控装置显示锌的温度。随后稳定化处理在传感器控制的横张力下通过短时间的低温退火，温度由中频感应加热并控制在350～450℃之间，以消除拉拔产生的内应力和达到低松弛的目的。热镀锌具有生产成本低、工艺简单、镀层牢固、外观漂亮、使用寿命长等优点，是一种历史最为悠久的镀层防腐方法。我国于2008年颁布了最新的GB ／T 17101—2008《桥梁缆索用热镀锌

钢丝标准》[1]

。1.1.2锌铬涂层

锌铬涂层技术起源于美国。1963年，美国大洋公司为了解决冬季汽车行驶时，汽车底盘零件遇到含盐分的雨雪发生锈蚀，威胁车辆运行安全而发明了这种金属表面防护技术。1972年，美国人申请了第1个锌铬涂层技术专利，从此，锌铬涂层技术作为一种金属表面防腐处理方法开始得

收稿日期：2009-07-15作者简介：李

权（1984-），男，江西省丰城市人，硕士，助工.

各种涂层在桥梁缆索上的应用浅析

李

权，金万平，杨少军

(重庆万桥交通科技发展有限公司，重庆400067)

摘要：目前，国内外桥梁缆索用钢丝、钢绞线以及锚具等的各种防腐涂层应用侧重方向有所不同，采取的方法主要是跟踪研究、跟踪应用。现对近年桥梁缆索中应用的各种涂层的基本概念、工艺特点和应用情况进行浅析，供桥梁工程技术人员参考。

关键词：涂层；桥梁缆索；应用

文章编号：1009-6477(2010)02-0068-04

中图分类号：U448.27

文献标识码：B

Analysis of Application of Various Coatings on Bridge Cables

LI Quan,JIN Wanping,YANG Shaojun

公路交通技术2010年4月第2期Technology of Highway and Transport Apr.2010No.2

到应用。该技术已先后在美国、欧洲、日本和中国获得专利权。

锌铬涂层是将水基锌铬涂料浸涂、刷涂或喷涂于钢丝或锚具表面，在300℃左右的温度下，经烘烤形成以磷片状锌和锌的铬酸盐为主要成分的无机防腐蚀涂层。锌铬涂层的基本色调呈银灰色，经改性也可以获得其他颜色，如黑色等。锌铬涂层是一种高耐蚀涂层，生产过程对环境基本无污染，我国于2002年颁布了GB/T18684—2002《锌铬涂层技术条件》[2]。

1.1.3Z n-5%Al-RE合金镀层（Galfan）

锌-铝合金，是国际上推广的高耐蚀金属镀层，美国伯利恒钢公司于1972年开发了含铝55％的金属镀层（称为Gelvalume或Zincalume），由于其熔点高、工艺装备较复杂，起初主要用于钢板，在钢丝和钢丝绳的应用不多。直到1982年，国际铅锌组织（ILZRO）限供含铝5％的合金镀层（称为Gal-fan）生产许可证，在1984年迅速发展。研究表明，Galfan是Zn-Al的共晶合金，能在热镀锌作业线上稍加改造便可投入生产，具有良好的耐蚀性、明显的镀层粘附性、极佳的可塑性和可拉拔性能，由此在桥梁缆索用钢丝上得到了迅速的推广应用。锌铝合金镀层在国际上已经具有成熟和稳定的工装技术，然而我国在预应力构件及桥梁缆索上的应用开发还处于起步阶段[3-4]。

Zn-5%Al-RE合金镀层既有铝元素把钢基与环境分隔的屏障保护作用，又有锌元素优异的电化学防护性能，在大气中的抗蚀能力是同厚度热镀锌层的2～3倍，其加工成型性、涂挂性优于热镀锌层。这种合金的熔点只有382℃，比锌的熔点低37.5℃，热镀锌温度在420～450℃之间，较钢丝的热镀锌能耗低，且可保持有镀锌钢丝同样的力学性能，因此是取代镀锌钢丝及其制品的理想产品。我国于2000年颁布了YB/T180—2000《钢芯铝绞线用锌-5%铝-稀土合金镀层钢丝》，等同于美国ASTM A855M制订的钢绞线标准YB/T179—2000《锌-5%铝-稀土合金镀层钢绞线》，为锌-5%铝-稀土合金镀层钢绞线在桥梁缆索上的应用提供了技术依据，并为产品质量提供了技术保障。

1.2有机混合物（涂料）涂层

有机混合物俗称涂料，一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂等组成，用来保护、装饰物料表面。如涂料选择合适，还可使金属件表面得到优良的机械性能，如防锈抗蚀、坚硬耐磨等优点，目前已较多用于桥梁预应力钢丝和钢绞线。

1.2.1涂料种类

涂料有油脂涂料、天然树脂、环氧树脂、酚醛树脂等10多种，缆索中用环氧树脂的较多。

1.2.2涂料喷涂工艺方法

涂料的品种、性能和固化条件不同，喷涂的工艺、方法也不同，可按实际情况进行选择。喷涂方法有手动、自动、静电、电泳等多种方法。

通常为使涂层性能优良、坚硬、耐磨，必须待其充分干燥后使用。涂层干燥按涂料本身性质分物理干燥和化学干燥。物理干燥指溶剂挥发和熔融固化干燥，化学干燥指氧化、热聚合、催化聚合、辐射聚合干燥。为快速干燥，常选用溶剂挥发型涂料或热固化涂料，通过自然干燥或简单烘干工艺就能达到理想效果。

1.3镀钛银涂层

我国是锌资源的匮乏国，价格受国际市场左右。近年来由于锌价不断暴涨，为了降低成本和提高镀层质量，国内研制出了一种新涂层——

—镀钛银涂层。镀钛银涂层是以高分子材料为主体，以有机溶剂聚合物和有机颜料、无机颜料及各种助剂和溶剂配合，具有良好的防腐性能，制造稳定。

2桥梁缆索用表面涂层分析

国内外桥梁缆索（钢丝、钢绞线、锚具等）表面涂层以热镀锌保护为主流，随着一些新材料、新工艺的不断发展，相继出现了锌铝合金、镀钛银等好的防护技术，同时环氧钢丝、环氧钢绞线也步入工程试用阶段。各种涂层的应用实例如表1所示。

金属涂层因其历史悠久、工艺成熟和基本设备的延续而在工程上占有很大优势[5]，但随着新技术的出现这种优势格局是否会被完全打破，由于其他桥梁缆索表面涂层还处在研究阶段，目前结果还不明确，以下分别介绍各种涂层及其特点。

2.1热镀锌涂层

热镀锌实际上是一种牺牲阳极的阴极保护法，在腐蚀介质中，锌原子失去电子变为阳离子而发生腐蚀，从而使作为阴极的钢丝受到保护。热镀锌一般采用热浸镀锌工艺，在热浸镀锌工艺过程中，熔融的锌充分浸入经酸洗或喷砂处理的钢丝表面，并与基体形成锌铁合金层覆盖于整个钢丝表面，镀层自内向外分别由锌铁合金层、过渡层和纯锌镀层组

2010年第2期李权，等：各种涂层在桥梁缆索上的应用浅析69