钢结构栈桥防腐涂装体系设计

点击数：965发布：2016-11-05　来源: 聚脲防腐_聚脲喷涂_聚脲防水_江苏申正建设工程有限公司

钢结构栈桥防腐涂装体系设计
  环境对海洋钢结构的侵蚀性，一般分为大气、浪溅、水位变动、水下、泥下五个区。钢结构栈桥的侵蚀主要来自大气和浪溅区的腐蚀，在大气腐蚀环境
中距海平面 7～8m 处的腐蚀性最强。浪溅区金属不断被海水湿润，又与空气充分接触，环境中含氧、含盐量很高，再加上海水的冲击作用，浪溅区钢结构在海水腐蚀环境中最为严重。钢结构栈桥终年处于这些位置，环境相当恶劣，这就要求其具有稳定可靠的长效防腐体系，使其耐腐蚀寿命达到 30年以上。

1 国内外现状

1．1 重防腐涂装体系

处于海洋环境下的钢结构，除了选择合适的耐候钢或其他耐蚀材料外，还应采取必要的防腐措施。防腐涂装已有近百年的历史，作为钢结构防腐涂料，具有物理屏蔽作用、化学缓蚀作用和电化学保护作用。为了区别一般防腐涂料，使用寿命在 1o年 以上的涂层称之为重防腐涂装体系。在重防腐涂装体系
中常见的底漆是富锌漆。钢结构使用的富锌漆主要分两种：无机富锌和有机富锌。无机富锌也分两种：水性和溶剂型，(IC531属水性无机富锌 )。常见的
重防腐涂装配套设计为富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆。

1．2 喷金属层防腐

早在 2O世纪 30年代 国外就广泛采用喷金属层来保护铁路、公路的钢结构，随着各国对喷涂金属技术的广泛应用和研究，已由当初单一的喷锌、喷铝发
展为喷锌、铝、锌铝合金、锌镁合金以及铝稀土合金等，在喷涂工艺上也由火焰喷涂发展为电弧喷涂、高速电弧喷涂。国外对钢结构热喷涂层进行了大量研究。美国焊接学会做过 19年 的挂片试验，目的在于考察喷锌涂层及铝涂层在工业大气、海洋大气、海水浸泡、海潮冲蚀等环境下耐腐蚀性能。
钢铁基体在海水、海洋气候及工业大气中19年不腐蚀；

2 钢结构栈桥防腐涂装体系设计方案的研究

2．1 海洋环境下钢结构的长效防腐措施

2．1．1 钢结构防腐涂装体系的总体选择目前，热喷涂技术已成为钢结构长效防腐的最好方法，得到了世界上大多数国家的认可。电弧喷涂层与钢结构基体具有优良的涂层结合力，将钢结构基体和腐蚀介质完全隔离，即使涂层局部破损，仍具有牺牲自己保护钢结构基体的阴极保护效果。电弧喷涂层与有机涂层配套使用后，不但具有长久的耐腐蚀寿命，而且具有维护方便、维护周期长、维修期间环境污染小、维修费用低廉等优势。

2．1．2 底漆喷涂金属的选择电弧喷锌、喷铝均能适用于大多数腐蚀环境。

一般来说，喷锌层适用于 pH 值为 6～ l1的弱 碱性环境，喷铝层用于 pH 值为 4～8的弱酸性环境，喷锌铝合金适用于 pH 值为 6～ 8的 中性大气环境。对于海洋大气、酸雨环境和城市工业大气 (含有SO )环境来说，喷铝更为合适。

2．1．3 面漆封闭涂层的作用有机封闭涂料的作用是覆盖喷铝涂层表面并渗透至铝涂层孔隙中，对孔隙进行封闭处理。封闭涂层本身具有较高的阻抗值，对铝涂层起屏蔽隔离作用，降低喷铝涂层的腐蚀速率，延缓铝涂层腐蚀发生的时间，延长了涂层的耐腐蚀寿命。国外大量研究结果和现场应用实例表明：经过封闭处理的复合涂层比单纯的金属电弧喷涂层使用寿命延长 1．5倍 ～2．3倍。

2．2 栈桥钢结构浪溅区防腐涂装体系的设计国内曾为粤海轮渡项目做过6种喷金属与一种水性富锌漆分别加 3种 耐蚀和耐候封闭涂料的盐雾、间浸、老化等室内加速腐蚀试验，试验结论为推荐底漆采用电弧喷铝涂层。对于浪溅区，防腐涂装体系的底漆采用电弧喷铝涂层，涂层厚 200p．m ；同时根据电弧喷铝涂层对封闭涂层的要求，结合各种油漆的特性，考虑到环氧云铁漆中的云母氧化铁具有鳞片状结构，厚 1～3 m，化 学上呈惰性，且能反射、防止紫外线老化，遇到日光、雨、露、霜、雪也很难破坏，且鳞片状云母氧化铁在漆膜中能自动定向，相互重叠交盖，对水、气阻挡性能极佳，因此选择具有良好封闭性和耐蚀性的环氧类封孔剂和环氧云铁中间漆作为电弧喷铝涂层的中间涂层；考虑浪溅区钢结构多在较隐蔽的位置，覆涂环境不好，为了减少养护维修中的覆涂工作量，所选面漆涂层的膜厚应较厚，而丙烯酸聚氨酯面漆具有优异抗老化、耐湿热、耐盐雾、抗裂纹和耐介质腐蚀等性能，其耐大气老化性能和装饰性能好，使用寿命长，外观效果好，最小重涂间隔短，且无最大重涂间隔，在面漆类型中又较经济，因此选用丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆作为面漆涂层，
2．3 钢结构栈桥大气区防腐涂装体系的设计
 对于大气区，防腐涂装体系的底漆依然采用电弧喷铝涂层，涂层厚 200p．m ；同样选择环氧类封孔剂和环氧云铁中间漆作为电弧喷铝涂层的中间涂层；考虑到聚硅氧烷面漆耐候性、保色保光性、长效性、成膜性能以及溶剂的挥发控制等方面显著优于典型的聚氨酯面漆，而且与传统的环氧树脂漆相比，具有相同的抗腐蚀能力，而机械特性则略胜一筹。聚硅氧烷面漆固体分含量高，符合环保要求，也没有最大重涂间隔，因此选用丙烯酸聚硅氧烷面漆作为
面漆涂层，。
2．4 栈桥车行道和人行道防腐的设计
 钢桥面的铺装有别于一般的混凝土桥面铺装，更不同于一般道路的铺装，受到桥梁结构的制约。钢桥面的铺装层必须与桥面结合紧密，能够顺应钢桥面的变形，在进行铺装之前，必须先进行涂装防腐处理，否则桥面容易生锈而影响铺装层质量。根据德国 zTV—RHD-ST一1999《钢材上制作反应树脂粘结薄层附加技术合同条款和准则》，栈桥车行道和人行道用一种二组份的环氧聚氨酯树脂复合铺面材料铺面。ZTV—RHD—ST 适用于在车行道和人行道上新制造的、翻新或部分翻新的、厚度在10mm以内的覆盖，RHD覆盖层可保护钢材表面。人行道表面复合铺面厚度为 4～ 6mm，车 行道表面复合铺面厚度为 6～ 10mm。车行道和人行道在进行铺装之前，必须要按照铺面制造商的要求 (Sa2．5)对欲铺面的区域进行喷砂，然后涂一道厚 50pm 二组份环氧树脂基锌粉底漆和一道厚 80 m 二组份环氧树脂底漆，车行道要铺设到 8 mm 厚度，人行道要铺设到 5 mm 厚度。混合比为 l重量 份粘结剂加 1重 量份 2～ 3mm 的刚玉，按大约 6kg／m。用 量，用 2～ 5mm 的刚玉新料超量遍铺车行道和人行道表面，硬化后除去未粘结的材料。尽可能一次铺成，要避免接口。最后在车行道和人行道上涂柔性、耐风化、抗紫外线和抗磨蚀的彩色2组 份聚氨酯基密封剂。
2．5 钢结构栈桥防腐涂装体系设计使用寿命论证
(1).防腐涂装体系的防腐蚀机理及失效顺序1)防腐涂装体系的防腐蚀机理。栈桥钢结构防腐涂装体系是由电弧喷涂金属涂层 +环氧类封孔剂十环氧云铁中间漆 +丙烯酸聚氨酯 (聚硅 氧烷 )面漆组成的长效防腐蚀复合涂层体系。其防腐蚀机理是：封闭涂层对电弧喷涂涂层和钢铁起隔离和机械屏蔽作用；电弧喷涂金属涂层对钢铁起电化学阴极保护作用。
(2)钢结构栈桥防腐涂装体系的涂层失效顺序。起封闭隔离作用的面漆涂层经过若干年后老化失效，部分残存的有机封闭涂料仍很好地填充在金属涂层的孔隙中，阻止腐蚀介质向内渗透，封闭的金属喷涂层仍比未封闭的金属喷涂层腐蚀速率要低得多。外层的面漆涂层失效后，金属涂层开始接触腐蚀介质而不断地发生自腐蚀，金属涂层厚度逐渐减薄；当局部钢结构暴露时，金属涂层对钢结构仍可提供电化学阴极保护 (通 过牺牲自己来保护钢结构 )；当金属涂层进一步减薄，无法为钢结构提供全面的防护时，钢结构基体开始发生腐蚀，此时钢结构防腐涂装体系彻底失效。
如果在防腐面漆涂层老化失效后，每隔一定时 间及时地对面漆涂层进行维修，使得金属喷涂层一直处于完好状态，就可以获得相当长的耐腐蚀保护寿命，钢结构基体在此期间会获得全面有效的腐蚀保护，不会发生腐蚀。

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