1 鋼橋的結構特點及其采用重防腐技術的必要性

　　現階段國內外鋼製橋梁的結構形式非常豐富，主要形式有大型鋼箱梁結構、鋼桁架結構、鋼管拱或鋼箱拱結構
，以及多種鋼製疊合梁結構等，相對於一般的混凝土橋梁
，鋼製橋梁具有跨越能力大、強度高
、建造周期短等優勢。

　　從1955年第一座跨越長江的鋼桁架橋梁――武漢長江大橋的建成以來，大型鋼結構橋梁不斷湧現
，這類橋梁的鋼材用量一般都在萬t甚至10萬t以上。而表麵腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞是使這種特大鋼橋構件產生外觀缺陷、壽命降低以至失去工作能力的重要原因之一。

　　daomuqianweizhi，gangjiegoudefushiwentizhengzaigeishijiegeguodeguominjingjidailaijudadesunshi。yixiezhuyaodegongyeguojiameinianyouyugangjiegoufushierzaochengdejingjisunshiyuezhanguominjingjishengchanzongzhide2%一4%。美國1975年因腐蝕造成的經濟損失約為700億美元，約占當年國民生產總值的4.2%，1982年高達1260億美元； 英國1969年腐蝕損失為13.65億英鎊
，占國民生產總值的3.5%；日本1976年腐蝕損失為92億美元，占國民生產總值的1.8%
；據我國1995年統計，腐蝕損失高達1500億元人民幣以上，約占國民生產總值的4%。目(mu)前(qian)
，全(quan)世(shi)界(jie)每(mei)年(nian)因(yin)鋼(gang)結(jie)構(gou)腐(fu)蝕(shi)造(zao)成(cheng)的(de)經(jing)濟(ji)損(sun)失(shi)已(yi)高(gao)達(da)數(shu)千(qian)億(yi)美(mei)元(yuan)以(yi)上(shang)。而(er)且(qie)，鋼(gang)結(jie)構(gou)由(you)於(yu)腐(fu)蝕(shi)造(zao)成(cheng)的(de)事(shi)故(gu)危(wei)及(ji)到(dao)結(jie)構(gou)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)，腐(fu)蝕(shi)引(yin)起(qi)的(de)災(zai)難(nan)性(xing)事(shi)故(gu)屢(lv)見(jian)不(bu)鮮(xian)
，特(te)別(bie)是(shi)焊(han)接(jie)鋼(gang)結(jie)構(gou)和(he)承(cheng)受(shou)較(jiao)大(da)應(ying)力(li)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)的(de)鋼(gang)結(jie)構(gou)，由(you)於(yu)在(zai)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)，腐(fu)蝕(shi)將(jiang)大(da)大(da)的(de)加(jia)速(su)。橋(qiao)梁(liang)鋼(gang)結(jie)構(gou)的(de)腐(fu)蝕(shi)防(fang)護(hu)日(ri)漸(jian)成(cheng)為(wei)人(ren)們(men)關(guan)注(zhu)的(de)課(ke)題(ti)。隻(zhi)有(you)在(zai)設(she)計(ji)建(jian)造(zao)時(shi)，針(zhen)對(dui)其(qi)自(zi)身(shen)的(de)結(jie)構(gou)特(te)點(dian)和(he)所(suo)處(chu)的(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)采(cai)用(yong)相(xiang)應(ying)的(de)重(zhong)防(fang)腐(fu)技(ji)術(shu)，同(tong)時(shi)合(he)理(li)考(kao)慮(lv)後(hou)期(qi)的(de)塗(tu)層(ceng)養(yang)護(hu)，才(cai)能(neng)確(que)保(bao)鋼(gang)橋(qiao)的(de)正(zheng)常(chang)使(shi)用(yong)和(he)長(chang)久(jiu)壽(shou)命(ming)。

　　2 重防腐技術在橋梁鋼結構上的應用

　　2.1 重防腐技術的應用趨勢

　　在歐美地區鋼橋的防腐發展過程是:20世紀40年代為油漆防腐;50～70年代為重防腐塗料防腐、熱浸鋅防腐、火焰噴塗防腐、電弧噴塗防腐並存;80年代以後
，隨著電弧噴塗技術的發展，電弧噴塗防腐得到廣泛應用，初期大多為噴塗鋅，現在電弧噴塗鋁日漸成為防腐發展的趨勢。 20世紀90年代後，隨著國際交流的日益頻繁
，歐美的一些技術先進的重防腐塗料品牌相繼進入我國

，如Akzo Nobel、丹麥的Hempel
、荷蘭的Sigma等deng國guo際ji知zhi名ming的de塗tu料liao公gong司si相xiang繼ji在zai國guo內nei建jian廠chang，客ke觀guan上shang促cu進jin了le國guo內nei重zhong防fang腐fu技ji術shu的de發fa展zhan，逐zhu步bu改gai進jin了le我wo國guo鉛qian係xi塗tu裝zhuang體ti係xi的de傳chuan統tong模mo式shi，形xing成cheng了le以yi金jin屬shu噴pen塗tu和he含han鋅xin塗tu料liao為wei核he心xin的de重zhong防fang腐fu技ji術shu。

　　2.2 目前流行的橋梁鋼結構外表麵重防腐配套表

　　2-1 體係編號 品種 塗料類型應用實例體係一 噴鋁 電弧噴鋁 武漢陽邏長江大橋（在製）、武漢軍山長江大橋
、海南瓊州大橋
、浙江千島湖南浦大橋
、舟山桃夭門大橋、萬縣長江大橋等 封閉漆 環氧雲鐵封閉漆中間漆 環氧雲鐵中塗漆 麵漆 聚氨酯麵漆 體係二 底漆 無機矽酸富鋅底漆 廣東佛山東平大橋（在製）、廣東虎門大橋、廈門海滄大橋
、南京長江二橋
、宜昌長江大橋、日本明石海峽大橋等封閉漆 環氧鐵紅封閉漆 中間漆 環氧雲鐵中間漆 麵漆 聚氨酯麵漆 體係三 底漆 環氧富鋅底漆 上海黃浦大橋、上海楊浦大橋、蕪湖長江大橋、東莞大汾北橋等 中塗漆環氧雲鐵中間漆 麵漆 各類型麵漆。

　　3 橋梁鋼結構的重防腐塗料塗裝

　　3.1.1  重防腐塗料塗層的作用機理和失效機理

　　隨著塗裝工藝的發展，重防腐塗裝成為鋼橋防腐的主流（如表2-1中的體係二與體係三）。在重防腐塗料中
，其防腐塗裝工藝和塗料品種都非常相似，即塗層設計由底漆、中間漆和麵漆組成的多層塗裝體係;油漆品種均為環氧（無機）富鋅底漆
、環氧雲母氧化鐵中間漆和聚氨酯類或環氧類或氯化橡膠麵漆等組成。其作用機理如表3-1所示。表3-1 編號 作用類型 作用機理 1 屏蔽作用 塗層將鋼鐵與腐蝕環境機械隔離開。

　　3..1 2 鈍化緩蝕作用

　　塗裝體係中
，第一道車間底漆對鋼鐵有鈍化緩蝕作用，增加油漆層附著力

　　3..1 3 陰極保護作用

　　防腐底漆中如添加鋅粉（如富鋅底漆）
，對鋼鐵提供陰極保護塗層對橋梁鋼結構提供的腐蝕保護以機械屏蔽的隔離防護為主，塗層的老化、粉化使這種隔離作用減弱或失去作用
，其陰極保護作用的鋅粉是*塗料中成膜物質的粘合與鋼鐵相結合，隨著成膜物質的裂解


、老化使鋅粉無法與鋼鐵相結合，這樣陰極保護作用自然消失。其次，油漆塗層本身有無數微針孔，長期處在鹽霧、潮濕環境下
，氯離子、水shui分fen子zi等deng會hui透tou過guo針zhen孔kong腐fu蝕shi基ji體ti金jin屬shu，在zai油you漆qi層ceng與yu基ji體ti金jin屬shu交jiao界jie處chu鋼gang鐵tie腐fu蝕shi產chan物wu體ti積ji積ji聚ju膨peng脹zhang
，導dao致zhi油you漆qi層ceng剝bo落luo，腐fu蝕shi並bing沿yan著zhe油you漆qi層ceng剝bo落luo處chu四si周zhou迅xun速su擴kuo展zhan，導dao致zhi整zheng個ge防fang腐fu體ti係xi失shi效xiao。

　　3.2 重防腐塗料的施工工藝

　　3.2.1 重防腐塗層的塗裝前表麵處理重防腐塗層底漆的塗裝前表麵處理等級通常為清潔度Sa2.5-Sa3.0級、相對粗糙度25-70μm，表麵處理通常采用噴砂、噴丸等噴射除鏽方式
，局部小麵積區域可機械除鏽至St3級。特殊情況下，如水性無機富鋅塗料的表麵處理等級要求更高，有時其清潔度要求必須達到金屬噴塗的表麵處理等級。

　　3.2.2高壓無氣噴塗工藝的廣泛應用目前
，國內外最流行的方式塗料噴塗方式是采用高壓無氣噴塗工藝。其工作原理是將塗料增壓到210千克/平方厘米，通過噴嘴把塗料霧化成細小的微粒
，直接噴射到被塗物表麵。與一般的空氣噴塗方式相比，高壓無氣噴塗具有效率高、塗料損失小
、塗膜成膜厚
、遮蓋率高
、附著力強等特點，很好地適應了橋梁鋼結構防腐的大麵積塗裝。

　　3.2.3無(wu)機(ji)富(fu)鋅(xin)塗(tu)料(liao)的(de)塗(tu)裝(zhuang)及(ji)後(hou)養(yang)護(hu)無(wu)機(ji)富(fu)鋅(xin)塗(tu)料(liao)由(you)於(yu)矽(gui)酸(suan)鹽(yan)或(huo)矽(gui)酸(suan)乙(yi)醋(cu)水(shui)解(jie)物(wu)在(zai)與(yu)鋅(xin)粉(fen)結(jie)合(he)的(de)同(tong)時(shi)還(hai)與(yu)鋼(gang)鐵(tie)反(fan)應(ying)形(xing)成(cheng)矽(gui)酸(suan)鋅(xin)鐵(tie)，對(dui)鋼(gang)鐵(tie)表(biao)麵(mian)形(xing)成(cheng)很(hen)強(qiang)的(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)
，從(cong)而(er)可(ke)抵(di)抗(kang)水(shui)、海水、氯化物的侵蝕。，無機富鋅塗料耐蝕、耐久性遠優於環氧富鋅塗料，據（美國）國家航空-航天總署（NASA）報告，在各類富鋅塗料中

，耐腐蝕性能最佳的為水性無機富鋅塗料
，它在海洋大氣條件下的使用壽命至少為25年(nian)。無(wu)機(ji)富(fu)鋅(xin)塗(tu)料(liao)的(de)防(fang)鏽(xiu)蝕(shi)機(ji)理(li)
，是(shi)通(tong)過(guo)鋅(xin)粉(fen)與(yu)基(ji)材(cai)鋼(gang)鐵(tie)表(biao)麵(mian)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)，並(bing)形(xing)成(cheng)很(hen)強(qiang)的(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)結(jie)合(he)
，當(dang)水(shui)分(fen)滲(shen)入(ru)漆(qi)膜(mo)時(shi)就(jiu)會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)由(you)鋅(xin)粉(fen)和(he)基(ji)材(cai)鋼板組成的電池，因鋅的電化學活性（標準電極電位為-0.763 V）較鐵（-0.449 V）活潑，電流由鋅流向鐵，使鋼鐵受到陰極保護。因此對基材表麵的處理要求嚴格，必須達到Sa 2.5級ji
，並bing使shi表biao麵mian有you一yi定ding粗cu糙cao度du，增zeng加jia基ji材cai的de表biao麵mian積ji，確que保bao鋅xin粉fen能neng同tong鋼gang鐵tie緊jin密mi接jie觸chu，如ru處chu理li不bu完wan全quan，有you鏽xiu層ceng殘can存cun時shi，上shang述shu防fang鏽xiu機ji理li就jiu不bu能neng成cheng立li。以yi下xia為wei水shui性xing無wu機ji富fu鋅xin塗tu料liao的de成cheng膜mo機ji理li。式shi中zhong：Me ― Na、K、Li H+ ― ①對後固化塗料為外加酸性化合物如稀H3PO4 ②對自固化塗料為空氣中的（CO2+H2O）水性無機富鋅塗料以水為稀釋劑，隻有通過水分的揮發才能使濕膜形成矽酸鋅致密網狀結構的漆膜，因此這類塗料必須在規定的溫度（表麵施工溫度5℃以上，50℃以下）和濕度（相對濕度85%以下）環境下施工。同時由於無機富鋅塗料在固化時必須吸收空氣中的水分，因此對其塗層的後養護須保持空氣相對濕度在60%以上，其固化時間也在5-7天。

　　3.3 金屬噴塗技術在橋梁鋼結構上的應用

　　目前，重防腐塗料的防腐壽命一般為10～15年，世界各國大量應用實例都證明了這一點。英國標準BS5493中規定無論何種環境，防腐年限在15年以上主張采用金屬噴塗防腐（如噴鋅、噴鋁）。

　　3.3.1 金屬噴塗（電弧噴塗）的防腐原理

　　金屬噴塗技術中尤以電弧噴塗應用最為普遍，其應用前景也更為廣泛（如表2-1中的體係一）。電弧噴塗防腐原理是利用電弧噴塗設備
，對兩根帶電的金屬絲（如鋅

、鋁等）進行加熱、熔融
、霧化
、噴塗形成防腐塗層
，外加有機封閉塗層的長效防腐複合塗層，該塗層的顯著特點是：

　　・具有較長久的耐腐蝕壽命，其防腐壽命可達到50年以上
，同時該防腐塗層在30年使用期內無須其它任何防腐維護
；30年以後的維護，僅須在電弧噴塗層上刷封閉塗料；無須重新噴塗，實現一次防腐，塗層經久有效。

　　・電弧噴塗層與金屬基體具有優良的塗層結合力（可達10Mp以上），金屬噴塗層以機械鑲嵌和微冶金與基體金屬相結合，在輕微的彎曲
、衝擊或碰撞下也能確保防腐塗層不脫落、不起皮
、結合牢固

、防腐長久有效，這一點是其它任何表麵防腐塗層無法達到的。（3）電弧噴塗鋅、鋁塗層防腐原理為陰極保護
，在腐蝕環境下，即使防腐塗層局部破損，仍具有犧牲自己保護鋼鐵基體之效果。塗層（陽極）與鋼鐵基體（陰極）的麵積比≥1；而富鋅塗料的陽極與陰極比都<1，其保護效果和結合力也遠遠低於電弧噴塗防腐塗層。

　　3.3.2 電弧噴塗的技術優勢

　　電dian弧hu噴pen塗tu同tong火huo焰yan噴pen塗tu相xiang比bi
，由you於yu采cai用yong了le電dian能neng代dai替ti氣qi體ti燃ran燒shao，大da大da提ti高gao了le工gong作zuo效xiao率lv和he工gong作zuo安an全quan性xing
，特te別bie是shi電dian弧hu噴pen塗tu機ji械xie化hua設she備bei的de出chu現xian
，電dian弧hu噴pen塗tu技ji術shu已yi完wan全quan可ke以yi滿man足zu橋qiao梁liang建jian設she工gong期qi的de需xu要yao，且qie電dian弧hu溫wen度du遠yuan高gao於yu火huo焰yan

，塗tu層ceng結jie合he力li也ye遠yuan大da於yu火huo焰yan噴pen塗tu，因yin此ci塗tu層ceng質zhi量liang也ye完wan全quan可ke以yi滿man足zu長chang效xiao防fang腐fu的de需xu要yao。美mei國guo由you於yu人ren工gong費fei用yong高gao，使shi用yong電dian弧hu噴pen塗tu防fang腐fu施shi工gong的de費fei用yong甚shen至zhi低di於yu重zhong防fang腐fu油you漆qi。經jing過guo幾ji十shi年nian的de考kao驗yan證zheng明ming，噴pen塗tu技ji術shu是shi鋼gang鐵tie結jie構gou長chang效xiao防fang腐fu的de最zui好hao方fang法fa，這zhe個ge結jie論lun已yi經jing得de到dao世shi界jie許xu多duo國guo家jia的de政zheng府fu部bu門men和he工gong程cheng界jie的de認ren可ke。

　　3.3.3 電弧噴塗的施工工藝

　　一般電弧噴塗設備由整流電源、控製裝置
、噴槍、金屬絲盤架或送絲裝置、壓縮空氣供給係統等組成。金屬絲盤架和壓縮空氣供給係統與線材火焰噴塗相同。電弧噴鋅、噴鋁工藝參數除與噴塗材料有很大關係外，還取決於使用的設備和生產效率的要求。表3-2列出了一般的工藝參數。

　　電弧噴塗長效防腐技術於20世紀90年代起，先後在煤礦、鐵道、水利、港口碼頭、冶金、機械
、廣播電視

、醫療
、電力、消防等領域得到廣泛應用，如寶山鋼鐵集團馬跡山港碼頭鋼樁
、上海磁懸浮快速列車軌道功能件、長江三峽水利樞紐工程
、武漢軍山長江大橋鋼箱梁及橋麵等國家重點建設項目，以及淳安千島湖南浦大橋、長江黃柏河大橋
、下牢溪大橋、廣州機場三元裏立交橋、徐xu連lian高gao速su公gong路lu邳pi州zhou運yun河he大da橋qiao等deng鋼gang結jie構gou橋qiao梁liang均jun采cai用yong了le電dian弧hu噴pen塗tu長chang效xiao防fang腐fu技ji術shu進jin行xing了le腐fu蝕shi防fang護hu，並bing取qu得de很hen好hao的de防fang腐fu效xiao果guo。我wo國guo已yi完wan全quan有you能neng力li采cai用yong電dian弧hu噴pen塗tu長chang效xiao防fang腐fu技ji術shu解jie決jue國guo家jia大da型xing鋼gang橋qiao梁liang的de腐fu蝕shi防fang護hu問wen題ti。

　　橋(qiao)梁(liang)鋼(gang)結(jie)構(gou)的(de)重(zhong)防(fang)腐(fu)技(ji)術(shu)至(zhi)今(jin)
，逐(zhu)漸(jian)形(xing)成(cheng)了(le)兩(liang)大(da)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)
，一(yi)是(shi)發(fa)展(zhan)迅(xun)速(su)的(de)以(yi)無(wu)機(ji)富(fu)鋅(xin)塗(tu)料(liao)為(wei)基(ji)底(di)的(de)重(zhong)防(fang)腐(fu)體(ti)係(xi)，二(er)是(shi)較(jiao)為(wei)成(cheng)熟(shu)的(de)以(yi)金(jin)屬(shu)噴(pen)塗(tu)層(ceng)作(zuo)為(wei)基(ji)底(di)的(de)重(zhong)防(fang)腐(fu)體(ti)係(xi)
，這(zhe)兩(liang)種(zhong)體(ti)係(xi)由(you)於(yu)具(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)防(fang)腐(fu)性(xing)能(neng)和(he)環(huan)境(jing)適(shi)應(ying)性(xing)，受(shou)到(dao)各(ge)類(lei)型(xing)鋼(gang)結(jie)構(gou)橋(qiao)梁(liang)防(fang)腐(fu)的(de)關(guan)注(zhu)。在(zai)未(wei)來(lai)的(de)幾(ji)十(shi)年(nian)將(jiang)為(wei)國(guo)家(jia)節(jie)約(yue)大(da)量(liang)的(de)鋼(gang)橋(qiao)防(fang)腐(fu)維(wei)護(hu)費(fei)用(yong)，減(jian)少(shao)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)，延(yan)長(chang)鋼(gang)橋(qiao)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)
，產(chan)生(sheng)巨(ju)大(da)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)。