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橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝標準

   基礎(chǔ)性標準GB/T 30790.2-2014《防護涂料體系對鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護-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)標準鐵道行業(yè)標準TB/T 2486-1994《鐵路橋梁涂膜劣化評定》TB/T 1527-2004《鐵路鋼梁保護涂裝》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)標準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)標準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》

橋梁涂料的發(fā)展及案例

   20世紀50年代，橋梁防護采用以天然原料為主的低檔涂料，防護性能差，部分橋梁一年后出現(xiàn)嚴重腐蝕。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。

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

    21世紀以來，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。

    展望未來，隨著中國的經(jīng)濟發(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。

涂料基本知識

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）。

    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?？梢宰鳛槌赡の镔|(zhì)的使用的物質(zhì)品種很多,當代的涂料工業(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)揮其裝飾和保護作用。有些顏料還能提供諸如：提高漆膜機械性能、提高漆膜耐久性、提供防腐蝕、導電、阻燃等性能。顏料按來源可以分為天然顏料和合成顏料；按化學成份,分為無機顏料和有機顏料；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顏料,合成顏料使用也很廣泛,現(xiàn)在有機顏料的發(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.很多化學品包括水、無機化合物和有機化合物都可以作為涂料的溶劑組分?，F(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）

涂料的成膜機理

物理成膜機理

    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：可逆性、熱塑性、成膜不依賴溫度、重涂性好。

化學成膜機理

     化學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：不可逆，耐溶性、熱固性、成膜速度以及溫度、嚴格的重涂間隔。

橋梁涂裝施工

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。

    (2)除油    

     測量鋼結(jié)構(gòu)表面氯離子含量應(yīng)小于7μg/㎝2，如超過這個數(shù)值，應(yīng)使用高壓進行清洗。

     (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標準，粗糙度達到Rz30~100μm。

     (5)涂裝條件    

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

    (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：    

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

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

    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行預(yù)涂，以便更好的達到涂層厚度。    

    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見圖15。

    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，并且可以達到良好的涂裝效果。

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，細長體每3～4M長作為一處，每處測3～5點。每處所測各點厚度的平均值，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行全面檢測，新建橋梁鋼結(jié)構(gòu)一般至少達到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）、復制膠帶法（GB/T13288.5）進行檢測。    （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、風速）進行檢測，滿足要求后方能進行涂裝作業(yè)。    （8）涂層濕膜厚度檢測     為了更好地一次性噴涂達到所規(guī)定的的干膜厚度，噴涂過程使用濕膜卡進行濕膜厚度測量，以助于噴漆搶手掌握噴涂速度。

常見涂裝缺陷及處理

   涂裝缺陷是涂料設(shè)計、制造、運輸、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，有時候甚至是相當復雜的。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?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。

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。

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。

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。即使在很苛刻的環(huán)境中,仍能長效保護鋼鐵表面。防腐性能可以與熱鍍鋅相媲美,甚至優(yōu)于熱鍍鋅。

    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)標準涂裝體系中看到更多環(huán)保且高性能涂料的身影。

結(jié)束語

   在鋼橋梁涂裝行業(yè)中,隨著標準的完善、設(shè)計方案的合理制定、恰當?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、更優(yōu)越的環(huán)境和條件，從而更好地實現(xiàn)長效防腐蝕機制和效能。