【行業(yè)知識】鋼橋梁的長效防腐涂裝

　　近年來，我國橋梁建設發(fā)展迅速，鋼橋以其抗震性好、自質(zhì)量輕、施工周期短等優(yōu)點，得到了越來越多的應用，尤其在跨江、跨海、跨峽谷的大跨度橋梁中均采用鋼橋。表面腐蝕、應力腐蝕和疲勞腐蝕是導致這種特大鋼橋構(gòu)件產(chǎn)生外觀缺陷、壽命降低以至于失去工作能力的重要原因之一。鋼結(jié)構(gòu)腐蝕不僅帶來巨大的經(jīng)濟損失，同時也危及到結(jié)構(gòu)的安全運行。因此，鋼橋長效防腐涂裝在工程建設中顯得尤為重要。

       由于影響鋼橋長效防腐的因素很多，而且關注的角度也不同。其中，關注最多的是涂料本身和施工質(zhì)量管理。本文主要論述了標準規(guī)范、涂裝體系設計、涂裝材料、施工管理等對長效防腐涂裝質(zhì)量的影響。

交通運輸部公路局為落實《國務院關于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》(國發(fā)[2016]6號)有關要求。以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革加快推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設，促進公路建設轉(zhuǎn)型升級，提出了一些意見，意見中提到：當前，我國鋼鐵產(chǎn)能利用率不足70%，鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能、去庫存的形勢緊迫，需要各行業(yè)加大支持力度。目前，世界發(fā)達國家已逐步發(fā)展到了以鋼結(jié)構(gòu)橋梁為主的階段，法國、日本、美國的鋼結(jié)構(gòu)橋梁比例已經(jīng)分別到達了85%、41%、35%，相比較而言，我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁應用不夠廣泛，占橋梁總數(shù)尚不到1%。

近年來，我國每年新增橋梁約2.8萬座，是使用鋼材的重要領域。也是加快推進鋼結(jié)構(gòu)橋梁的難得發(fā)展機遇。近些年，大型鋼橋越來越多，以本公司所建鋼橋為例，繼港珠澳大橋之后，目前在產(chǎn)項目中，10萬t以上的項目就有幾座。

　　近年來，我國橋梁建設發(fā)展迅速，鋼橋以其抗震性好、自質(zhì)量輕、施工周期短等優(yōu)點，得到了越來越多的應用，尤其在跨江、跨海、跨峽谷的大跨度橋梁中均采用鋼橋。表面腐蝕、應力腐蝕和疲勞腐蝕是導致這種特大鋼橋構(gòu)件產(chǎn)生外觀缺陷、壽命降低以至于失去工作能力的重要原因之一。鋼結(jié)構(gòu)腐蝕不僅帶來巨大的經(jīng)濟損失，同時也危及到結(jié)構(gòu)的安全運行。因此，鋼橋長效防腐涂裝在工程建設中顯得尤為重要。

       由于影響鋼橋長效防腐的因素很多，而且關注的角度也不同。其中，關注最多的是涂料本身和施工質(zhì)量管理。本文主要論述了標準規(guī)范、涂裝體系設計、涂裝材料、施工管理等對長效防腐涂裝質(zhì)量的影響。

交通運輸部公路局為落實《國務院關于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》(國發(fā)[2016]6號)有關要求。以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革加快推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設，促進公路建設轉(zhuǎn)型升級，提出了一些意見，意見中提到：當前，我國鋼鐵產(chǎn)能利用率不足70%，鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能、去庫存的形勢緊迫，需要各行業(yè)加大支持力度。目前，世界發(fā)達國家已逐步發(fā)展到了以鋼結(jié)構(gòu)橋梁為主的階段，法國、日本、美國的鋼結(jié)構(gòu)橋梁比例已經(jīng)分別到達了85%、41%、35%，相比較而言，我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁應用不夠廣泛，占橋梁總數(shù)尚不到1%。

近年來，我國每年新增橋梁約2.8萬座，是使用鋼材的重要領域。也是加快推進鋼結(jié)構(gòu)橋梁的難得發(fā)展機遇。近些年，大型鋼橋越來越多，以本公司所建鋼橋為例，繼港珠澳大橋之后，目前在產(chǎn)項目中，10萬t以上的項目就有幾座，如表1所示。

由表1可以看出，要高質(zhì)量完成這些項目，高質(zhì)量涂裝是不可或缺的重要一環(huán)，也是整橋建設這一系統(tǒng)工程中的一個重要組成部分。

鋼橋梁防腐標準中的防腐體系較多，如TB/T1527—2011《鐵路鋼橋保護涂裝》和JT/T722—2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術條件》。其中JT/T722—2008體系根據(jù)腐蝕環(huán)境和保護年限的不同進行了更詳細的劃分。本公司所建的橋梁通常是國家重點工程，其要求的防腐體系都是長效型。所以最常用的是眾多體系中性價比最高、施工性能最好的一種。

近幾年，本公司制作的萬t級以上橋梁的涂裝方案大多采用環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+氟碳面漆(常規(guī)標準體系)的長效重防腐體系，如滬通長江大橋、虎門長江二橋、蕪湖長江大橋、平潭海峽大橋、港珠澳大橋等。

近幾年本公司承建的國外項目中，多采用無機/環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+聚氨酯面漆重防腐體系，如香港昂船洲大橋、德國單線(雙線)橋、委內(nèi)瑞拉橋、孟加拉帕德瑪橋和美國VN橋。

目前大型鋼橋的設計使用年限一般是100~120a，鋼橋一且開始運營，部分橋梁所處的環(huán)境根本無法再進行大面積重新防腐涂裝，所以橋梁需要在制造施工中實施長效防腐涂裝。技術標準規(guī)范對防腐涂裝具有很強的指導意義，但認知程度的不同對其理解也會有所不相同，而且隨著新涂料新工藝的發(fā)展，如果過于教條地理解標準規(guī)范可能會適得其反；涂裝配套體系的合理性也是影響鋼橋防腐耐久性的重要因素之一，尤其是設計創(chuàng)新的防腐配套方案，必須充分論證涂料的合理性；新品種或新涂料由于沒有經(jīng)過大生產(chǎn)應用，缺少足夠的應用經(jīng)驗，也會出現(xiàn)各種問題，因此，涂料本身也是影響鋼橋防腐耐久性的重要因素之一。另外施工管理、施工過程也是直接影響鋼橋防腐耐久性的因素。

由于執(zhí)行標準或規(guī)范每隔5~10a才修訂一次，而防腐涂料及工藝更新較快，再加上環(huán)保法規(guī)的愈發(fā)嚴格，標準中會不可避免地出現(xiàn)部分內(nèi)容不能滿足現(xiàn)有涂裝技術和環(huán)保要求。所以在使用標準時不能按部就班、太過教條，否則在實際施工時既保證不了工期又保證不了質(zhì)量。

標準畢竟是技術性比較強的文件，沒有一定涂裝相關知識的人僅靠字面意思較難準確掌握其中的內(nèi)容，不定期的貫標會十分必要。例如：TB/T1527—2011《鐵路鋼橋保護涂裝》中，特制環(huán)氧富鋅底漆干膜厚度為40μm/道，環(huán)氧云鐵中間漆干膜厚度為40μm/道，這2個要求類似，都屬于涂層干膜厚度要求，這與目前高固體分低VOC含量要求不匹配。目前的涂料通常不加稀釋劑或加少量的稀釋劑噴涂一道干膜厚度約80μm。如果嚴格按標準執(zhí)行，特制環(huán)氧富鋅漆中應加入大量的稀釋劑來降低涂料的黏度，來保證噴涂一道底漆的厚度為40μm左右。因為稀釋劑不參與涂料的化學反應，它會全部揮發(fā)到大氣中污染環(huán)境。環(huán)保法規(guī)和標準對VOC限制就沒有實際意義了。

另外，摩擦面處采用電弧噴鋁工藝，由于施工過程中產(chǎn)生的大量噪音、弧光、金屬粉塵對人和環(huán)境傷害很大，所以橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐噴鋁施工通常都是夜間作業(yè)。但如果涂裝廠房距離居民區(qū)較近，晚上涂裝施工作業(yè)時的噪音很大，也會影響附近居民的正常生活。

設計防腐涂裝體系在引用TB/T1527—2011《鐵路鋼橋保護涂裝》時，往往忽略了摩擦面處采用電弧噴鋁涂層的應用條件。標準中明確“對于栓焊梁的生產(chǎn)或儲存在黃河以南地區(qū)時，宜采用無機富鋅防銹防滑涂料噴涂摩擦面?！边@是因為黃河以南地區(qū)的環(huán)境濕度大，鋁涂層多孔，在這種環(huán)境下鋁涂層表面極易返銹，如圖1和圖2所示。經(jīng)充分試驗驗證，在保證期內(nèi)鋁涂層表面有銹但不影響抗滑移系數(shù)，僅是影響外觀。實際橋梁桿件出現(xiàn)這種情況時，多數(shù)業(yè)主或監(jiān)理不能接受返銹不美的外觀，要求整改，不但費工費力甚至影響抗滑移性能。

標準在長效防腐涂裝中居核心地位，它相當于此行業(yè)的“法規(guī)”，它使各工序、質(zhì)量要求、施工方法等“有法可依”，標準的導向十分重要。為此，建議標準修訂時，應最先關注人的健康與安全。如有可替代的新涂料，應毫不猶豫地從標準中刪除不環(huán)保工藝或材料。同時，新版標準出版時應開辦多場貫標會，幫助下游各相關單位正確理解和使用橋梁防腐標準。當標準更新滯后時，橋梁施工管理人員應該用發(fā)展的眼光去解讀標準和規(guī)范。

橋梁標準中可選擇的防腐配套體系較多，設計方可以根據(jù)鋼橋所處的腐蝕環(huán)境和預期的防腐壽命，正確地選擇與之匹配的涂裝配套體系。但是防腐配套方案的創(chuàng)新設計，如不充分論證其合理性，就極有可能造成資源浪費、環(huán)境污染和質(zhì)量隱患。

另外，還有一種偶發(fā)的錯誤設計，如要求鋼桁梁橋的箱形桿件(上下弦桿、腹桿等)內(nèi)部涂裝。無論是國內(nèi)還是國外這類橋梁桿件內(nèi)部都采用氣密防腐。鋼桁梁橋的箱型桿件內(nèi)部與鋼箱梁橋的內(nèi)部不同，一般的桁梁箱形桿件是完全封閉結(jié)構(gòu)，而且內(nèi)部空間狹小。而鋼箱梁橋的內(nèi)部空間較大，每個涂裝節(jié)段并不是封閉空間，人員和設備可以進出內(nèi)部。標準中列出的橋梁內(nèi)表面涂裝體系也指的是鋼箱梁而非鋼桁梁橋。如果桁梁橋的箱型桿件內(nèi)部要求涂裝，則只能在箱形桿件焊接蓋板前，對槽型結(jié)構(gòu)內(nèi)部涂裝，然后再焊接蓋板。但此種操作更不利于質(zhì)量的保證，其一由于結(jié)構(gòu)焊接、噴砂、噴涂這三個工序不能在同一廠房內(nèi)作業(yè)，槽型又是一種不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，吊運則更容易造成構(gòu)件變形；其二組成箱體后的焊接即火焰修整都會燒損內(nèi)部已有涂層，而這些燒損的內(nèi)部涂層又無法修補，導致內(nèi)部表面的涂層不完整。所以桁梁橋桿件封閉空間的內(nèi)部涂裝根本沒有意義。

綜上所述，設計合理的涂裝配套體系是非常重要的一環(huán)，若涂裝配套體系有問題和隱患，后面再精心的科學管理都是枉然。建議體系創(chuàng)新首先要推敲理論上的合理性、實施的必要性，然后進行客觀實驗，最后再考慮現(xiàn)場的可操作性等。另外，建議設計圖報審時針對涂裝體系也應有相應的專業(yè)審核，避免因個人的認知錯誤而造成資源浪費或從源頭埋下涂裝質(zhì)量安全隱患。