桥梁钢结构表面涂装维修技术

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[ 07 15 收稿日期 ]2010[作者简介 ]秦照付, 中铁大桥( 南 京 ) 桥 隧 诊 治 有 限 公 司 工 程 师, 国 家一级注册建造师, 南京市高新区磐能路 8 号 210032 , 电话:( 025 ) 58744609 8268 , E-mail : ljhs2003@ 163. com
求: ① 除锈等级( 清洁度) ; ② 粗 糙 度, 均影响漆膜的
3.Hale Waihona Puke Baidu3
主要病害情况 大桥钢箱梁涂装部位目前锈蚀及起皮 、 脱落 、 玷
污情况普遍而严重, 各种病害遍布于各个构件, 面积
万方数据
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施工技术
第 40 卷
大并且有加速蔓延发展的趋势 。 锈蚀较重的部位主 箱梁 两 侧 、 加 劲 肋 及 拼 接 处, 箱梁连接 要是边角处 、 处及连接螺栓也有不同程度的锈蚀 。 4 4. 1 桥梁维修设计 维修设计原则 钢梁涂装的维修设计主要涉及桥梁的所处地理 位置的腐蚀环境 、 所期望的涂层使用年限 、 涂层的维 修性能及经济性等 。 设计时要考虑短期效益兼顾长 期效益, 以达到 合 理 、 经 济、 耐 久 的 目 的。 涂 装 设 计 以“经 济 合 理 、 长 效 耐 久、 施工 重点 解 决 功 能 需 求, 可行 、 符合环保 ” 为原则进行涂装方案设计 。 根据现状涂层 的 劣 化 失 效 情 况, 对钢箱梁外表 面进行重新涂装, 彻底除去旧涂层 、 重新进行表面处 按照完整的涂装体系进行涂装 。 理后, 4. 2 重新涂装方案比选 重新涂装维修 设 计 须 从 涂 层 体 系 的 选 择, 施工 难易程度 、 可操作 性, 经 济 性 包 括 涂 装 的 单 位 造 价、 后期维护成本及使用期限等综合考虑 。 目前, 一般采用 底 、 中、 面 3 层 涂 装 体 系。 底 涂 环氧富锌类的涂料涂层和 层采用主要为无机 富 锌 、 喷锌或喷铝的金属 涂 层, 虽然采用金属涂层的耐久 但涂层体系的防腐效果受多方 性远好于涂料涂层, 面因素影响 。 因使用的涂层类型不同对于钢材表面 的处理方式及要求 也 会 不 同, 相比 3 种涂层环氧富 锌、 无机富锌及喷锌 或 喷 铝 对 表 面 处 理 要 求 依 次 增 尤其是在现场进行金属涂层的涂装, 需要训练有 高, 素的涂装施工人员和检测人员才能保证达到规定的 因此更适合于车间制造时的涂装;其次是 技术要求, 涂装的层数不同, 对于环氧富锌涂层来说不需进行 封闭涂层, 而无机富 锌 和 喷 锌 或 喷 铝 由 于 多 孔 需 封 闭处理, 则施工道数相应增加, 此外无机富锌漆为吸 涂装完毕后需间断洒水直至完全固化, 相应 湿固化, 会增加施工的成本和难度 。 作为桥梁钢结 构 所 用 的 防 腐 面 漆 有:氯 化 橡 胶 丙烯酸脂肪族聚氨酯漆 、 氟碳树脂漆及硅氧 厚浆漆 、 烷漆等 。 随着涂料 技 术 的 发 展, 氯化橡胶漆由于抗 老化性能差等因素 逐 渐 被 后 3 种 面 漆 所 取 代, 聚氨 聚氨酯漆有较好 酯漆及氟碳漆在桥 梁 上 应 用 较 多, 的施工性能及经济 性, 氟碳漆有极好的耐候性和自 洁性, 相关资料显示 硅 氧 烷 漆 有 着 优 异 的 防 腐 性 能 和施工性能 。 但目前硅氧烷漆在桥梁上应用实例不 还有待检验 。 多, 根据现有实际 情 况, 大桥涂装维修体系的设计 方案选用电弧喷铝涂装与油漆涂装共 3 种方案进行 比选( 见表 2 ) 。 考虑到热喷锌或喷铝对结构表面处 理要求难度大, 技 术 要 求 高, 施 工 时 间 长, 维修费用
1 1. 1
影响涂装的因素及常见病害 腐蚀环境分类 桥梁腐蚀环境非常复杂, 主要包括大气腐蚀 、 水
的腐蚀和土壤腐蚀 3 种 。 对于桥梁钢主梁而言主要 是大气腐蚀 。 大气的腐蚀环 境 分 类: ① 按 照 自 然 环 境 的 气 候 特征如月平均气温 、 相对湿度来划分气候带和气候 区; ② 按照环境的腐蚀特性如大气中腐蚀污染物 、 相 对湿度等来划分 。 以往参考的主要是自然环境的腐 蚀特征, 目前参考的基本是环境腐蚀特征, 这样进行 防护更加有 针 对 性, 相 关 的 标 准 有《大 气 环 境 腐 蚀 GB / T15957 —1995 和《公 路 桥 梁 钢 结 构 防 性分 类 》 JT / T722 —2008 。 腐涂装技术条件 》 1. 2 1. 2. 1 影响涂装防腐寿命的主要因素 自然环境 桥梁主要处在 自 然 环 境 中, 钢结构在水和空气 中氧浸蚀的条件下, 会产生电化学反应而生成铁锈 。 自然环境对腐蚀的影响因素主要取决于污染大 气中的硫化物 、 氮化物 、 碳化物等腐蚀性有害成分含
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施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011 年 1 月 第 40 卷 第 2 期
桥梁钢结构表面涂装维修技术
秦照付
( 中铁大桥 ( 南京 ) 桥隧诊治有限公司 , 江苏 南京 210061 )
[ 摘要 ]针对大跨度钢箱梁桥防腐涂装的耐久性问题, 介绍影响结构涂装的因素和常 见 病 害, 结合实例桥梁进行涂 装体系维修方案的比较 、 分析, 包括底层 、 中层及面层的特点 、 要求及选择, 并从 工 艺 、 技术及性能方面提出要求, 从 而得出现阶段合理的涂装维修设计体系, 其选择不 仅 要 考 虑 到 结 构 所 处 环 境, 更 要 考 虑 养 护 管 理 的 特 点。最 后 选 择经济性 、 施工可操作性强的防腐体系 。 [ 关键词 ]桥梁工程;涂装;维修技术 [ 中图分类号 ]U445 [文献标识码 ]A [文章编号 ]10028498 ( 2011 ) 02005204
万方数据
2011 No. 2
秦照付:桥梁钢结构表面涂装维修技术
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量、 相对湿度 、 大气温度和结构表面状态等 。 NO 2 、 H2 F、 H2 S 以 及 污染的大气 中 含 有 的 SO 2 、 海洋大气中的 Cl 等, 对金属在大气中的腐蚀影响 很大 。 相对湿度控制在 60% 以 下, 钢铁的腐蚀速度相 因为在相对湿度较低的情况下, 不能形成表 对缓慢, 面水膜 。 1. 2. 2 设计因素 由于钢桥的涂装规范 1 ) 对涂 装 的 认 识 不 足
表1 Table 1 钢梁外表面原涂层配套体系 Original steel surface coating and matching system
涂装体系 环氧富锌底漆 环氧云铁中间漆 氯化橡胶面漆 漆膜总厚度 道数 2 1 2 5 厚度 / μ m 2 × 50 1 × 40 2 × ( 35 ~ 40 ) 210 ~ 220

护年限内, 涂层 95% 以上区域 的 锈 蚀 等 级 不 应 大 于 ISO4628 规定的 Ri2 级 。 因 此 在 涂 层 的 正 常 使 用 期 应对结构表面的防腐涂层进行局部养护或补涂 。 内, 若不及时对涂层进 行 局 部 养 护 或 补 涂, 就会造成涂 层的大面积劣化 。 1. 3 常见涂装病害 这里所说的涂装病害主要是指由于后期出现的 不包括 施 工 缺 陷 。 涂 层 劣 化 后 主 要 表 现 漆膜劣化, 有粉化 、 起泡 、 裂缝 、 脱落 、 生锈 。 2 工程概况 某桥主桥是一 座 大 跨 度 混 合 型 斜 拉 桥, 跨径组 成为 2 × 47m ( PC 箱 梁 ) + 100m ( 钢 箱 梁 ) + 518m ( 钢箱梁) + 100m ( 钢箱梁) + 2 × 47m ( PC 箱梁 ) , 桥 宽 30. 35m , 双 向 6 车 道, 主 跨 通 航 净 高 38m 。 大 桥 20 级, 120 。 主桥 验算荷载为挂车 设计荷载为汽超 钢箱梁为双箱分离式的扁平箱梁, 标准节段长 12m , 节段间采用高强度螺栓拼接 。 钢箱梁主体结构钢板 材质为 SM490C 。 3 3. 1 桥梁工程环境 桥位腐蚀环境 该桥处于南海海洋腐蚀环境, 为亚热带湿热区, 空气湿度大 、 含盐多 、 气温高 、 季候风强, 海盐粒子吸 引 收空气中的水分后 很 容 易 在 金 属 表 面 形 成 液 膜, 起腐蚀 。 在季节或昼夜气温变化达到露点时尤为明 显 。 另外尘埃 、 微生物在金属表面的沉积, 会增强环 工业废气及汽车尾 境的腐蚀性 。 同时 桥 位 于 市 区, 气等污染较严重, 所以腐蚀环境比内陆其他桥梁更 为恶劣 。 根 据 《大 气 环 境 腐 蚀 性 分 类 》GB / T15957 — 1995 , 大桥应属中等至 较 强 腐 蚀 类 型, 按 照《公 路 桥 梁钢结构防腐涂装 技 术 条 件 》 标 准;该 桥 应 属 C4 ~ C5 腐蚀类型 。 3. 2 原涂装体系 钢箱梁原外表面设计涂装体系如表 1 所示 。
早 期 设 计 时 一 般 参 照《铁 路 钢 桥 保 护 涂 装 》 较少, TB / T1527 —2004 或海港工程的防腐涂装, 采用的保 护涂装体系不能满 足 在 特 殊 环 境 下 使 用 的 要 求, 无 对 法达到长效防腐 的 目 的 。 随 着 认 识 的 不 断 提 高, 防腐的要求也越来 越 高, 采用的涂装体系越来越合 理 。 从 2008 年 发 布 的《公 路 桥 梁 钢 结 构 防 腐 涂 装 JT / T722 —2008 也 可 体 现 出 以 往 采 用 的 技术条 件 》 防腐体系存在的差距与不足 。 2 ) 涂装 体 系 选 择 不 当 若设计所选用的涂装 体系不能与桥梁所 处 的 环 境 相 适 应, 或 底、 中、 面层 之间的黏结力 、 配 套 性、 相 容 性 较 差, 均会影响到涂 装的耐久性 。 1. 2. 3 涂料老化 所有材料本身均存在老化特性, 涂料也不例外, 材料老化可导致钢结构防腐涂层的失效 。 1. 2. 4 施工原因 表面处理主要有 2 个方面的要 1) 表 面 处 理 附着力 。 对钢结构表面进行处理是涂 装 防 腐 施 工 的 第 1 道工序, 若表面处理不当, 如带锈 、 不洁 、 存留旧涂层 表面凹凸不平 、 焊瘤 、 毛边 、 孔洞等均 或其他附着物 、 会影响到整个涂 装 质 量 。 统 计 资 料 数 据 表 明, 表面 处理质量对涂层防腐寿命的影响程度占 50% 左右 。 2 ) 施工 工 艺 及 条 件 涂装施工不当主要体现 在以下方面: ① 没有 严 格 按 照 涂 料 要 求 进 行 混 合 和 湿 度 及 风 速 不 符 合 要 求; ③ 喷 涂 稀释; ② 现场温度 、 施工方法选择不当; ④ 对 凹 凸 、 焊 缝、 边角部位等未 进行预涂; ⑤ 涂装时间间隔过长或过短; ⑥ 涂层没有 及时防护和养护等 。 3) 施工 管 理 施 工 人 员 素 质 低, 质量控制不 严, 可能导致表面 处 理 标 准 低 、 涂 层 厚 薄 不 匀、 涂膜 涂 料 质 量 不 合 格、 涂 装 方 法 不 当、 施 厚度不合要求 、 工工艺不到位等, 造成涂膜缺陷 。 1. 2. 5 运营管理原因 《 公路桥梁 钢 结 构 防 腐 涂 装 技 术 条 件 》 中将涂 装的保护年限分为 普 通 型 和 长 效 型, 在涂层体系保
Repair Technology of Surface Coating in Bridge Steel Structure
Qin Zhaofu
( China Railway Major Bridge ( Nanjing ) Bridges and Tunnel Diagnosis & Treatment Co. ,Ltd. , Nanjing ,Jiangsu 210061 , China )
Abstract : Based on durability problems about anti-corrosion coating of large-span steel box bridge ,effect factors of coating and common diseases are introduced. Taking the actual bridge as example ,comparison and design of painting system are outlined , including characteristics , demands and choice of bottom layer ,middle layer and upper layer. Some requirements of technology and performance are put forward to obtain reasonable painting repair system at stage. The environment is not only considered , but also characteristics of maintenance management are considered during the progress of choice. Thus , anticorrosion system with economy and operability is selected. Key words : bridge engineering ; coating ; repair technology 自 20 世 纪 50 年 代 建 成 武 汉 长 江 大 桥 以 来, 我 黄河以及 其 他 河 流 陆 续 修 建 了 大 量 的 公 国在长江 、 路、 铁路桥梁 。 近 20 年来, 随着 我 国 经 济 的 发 展 和 高 速 公 路、 铁路 、 沿海通道及海港开发等基础建设, 修建了大量 跨江跨海桥梁 。 由于桥梁结构处于海洋或恶劣自然 结构的耐久性问题越发严峻, 尤其是钢 环境条件下, 涉及涂装体系的选择及今后长期 结构的表面涂装, 的维护 。 随着时间 的 推 移, 今后将有大量的桥梁涂 装进入老化维修期 。 随着 新 技 术 、 新 材 料、 新 观 念 的 不 断 发 展, 人们 对钢梁防腐涂装的认识越来越重视, 耐腐蚀 、 耐候性 和施工性能好的涂 装 配 套 体 系 得 到 广 泛 应 用, 防腐 维修周期普遍由过 去 的 几 年 延 长 到 十 几 年, 提高了 防护效果 。
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