鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層質(zhì)量控制技術(shù)研究

孫榮國(guó)

（浙江鉅實(shí)橋梁鋼構(gòu)有限公司，浙江 湖州 313220）

1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層油漆配套體系設(shè)計(jì)

為確保橋梁防腐涂層施工的規(guī)范性，提高防腐涂層的施工質(zhì)量，展開(kāi)研究前，應(yīng)做好橋梁防腐涂層施工的準(zhǔn)備工作[1]。在進(jìn)行涂料施工前，需要準(zhǔn)備此次施工所需要的設(shè)備，包括攪拌器、稱量設(shè)備、噴涂機(jī)及配套用具、涂料及涂層檢測(cè)儀器等，將配料設(shè)備及工具清理干凈，保持干燥，并調(diào)節(jié)機(jī)器處于最佳工作狀態(tài)。

在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層油漆配套體系，將防腐涂層施工部位劃分為三個(gè)方面，分別為鋼箱梁外表面、鋼箱梁內(nèi)表面、鋼結(jié)構(gòu)橋面，設(shè)計(jì)三個(gè)施工部位的涂層油漆配套體系。相關(guān)內(nèi)容如表1～表3 所示。

表1 鋼箱梁外表面防腐涂層油漆配套體系

表2 鋼箱梁內(nèi)表面防腐涂層油漆配套體系

表3 鋼結(jié)構(gòu)橋面防腐涂層油漆配套體系

按照上述方式，完成鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層油漆配套體系設(shè)計(jì)。

2 鋼結(jié)構(gòu)表面凈化處理與電弧噴涂

為了有效地防止涂料中產(chǎn)生氣孔等問(wèn)題，減少涂料的孔隙率，噴砂時(shí)必須采用高潔凈度的壓縮空氣，才能進(jìn)行噴涂[2]。在此基礎(chǔ)上，使用噴砂除銹工藝，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)表面上油污、雜質(zhì)、鐵銹、氧化皮的徹底清除處理，確保在涂裝前鋼結(jié)構(gòu)表面的除銹等級(jí)可以達(dá)到Sa2.5 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表面除銹需要達(dá)到95%以上）。

完成表面的凈化處理后，參照橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)、要求，在毛坯表面噴砂結(jié)束后立即實(shí)施電弧噴涂。由于客觀因素造成的電弧噴射過(guò)程的中斷，則噴涂、噴砂兩個(gè)工藝之間的間隔，在具備良好的天氣條件下，最好<6h；在空氣相對(duì)濕度為70%～80%時(shí)，最長(zhǎng)間隔最好<3h；在相對(duì)濕度為80%～85%時(shí)，噴涂、噴砂兩個(gè)工藝之間的間隔最好<2h；在空氣中的相對(duì)濕度>85%時(shí)，應(yīng)停止噴涂作業(yè)[3]。如電弧噴涂過(guò)程不滿足上述操作，噴射機(jī)在作業(yè)中將被氧化，甚至還會(huì)吸收空氣中的水分。為確保噴涂的質(zhì)量，大面積噴射和圓桿件噴射采用自動(dòng)電弧噴射，控制噴射距離時(shí)，噴砂槍工作方向?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)表面的夾角應(yīng)控制在70°～80°范圍內(nèi)。

3 鋼結(jié)構(gòu)封孔處理與質(zhì)量檢查

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁的封孔處理。由于涂料層在施工中會(huì)不可避免地形成一定孔隙，如果不及時(shí)進(jìn)行封孔，腐蝕介質(zhì)就會(huì)通過(guò)涂料的孔隙，直接侵蝕涂料的基底，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層厚度降低，極大程度地減少防腐涂層使用壽命，因此，在噴涂完畢后，必須及時(shí)進(jìn)行封孔等工作[4]。封孔時(shí)，使用高壓無(wú)氣噴涂或者手工刷涂，進(jìn)行兩道環(huán)氧漆的施工。無(wú)氣噴涂施工時(shí)，控制噴距在300mm～380mm 范圍內(nèi)、噴槍的噴射角在60°～80°范圍內(nèi)、噴槍的轉(zhuǎn)速控制在70cm/s 左右，通過(guò)此種方式，實(shí)現(xiàn)施工中對(duì)封孔質(zhì)量的嚴(yán)格控制[5]。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)肉眼觀察，對(duì)施工后的涂料層外觀質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。涂料必須保證光亮、細(xì)致、均勻、完整、顏色一致，不能有皺紋、錯(cuò)漆、漏漆、針孔以及粗糙不平的缺陷[6]。按照上述方式，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的封孔處理與質(zhì)量檢查，完成鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層質(zhì)量控制技術(shù)的研究。

4 實(shí)例應(yīng)用分析

4.1 工程概況

材料及產(chǎn)品在國(guó)家經(jīng)濟(jì)、國(guó)防等領(lǐng)域占有舉足輕重的地位，每一種材料都具有既定的服役年限，材料在服役過(guò)程中，會(huì)受到多種因素的影響，不可抗力地發(fā)生損傷現(xiàn)象。目前，市場(chǎng)內(nèi)較為常見(jiàn)的損傷現(xiàn)象包括：腐蝕、磨損、斷裂，在對(duì)腐蝕現(xiàn)象的研究中發(fā)現(xiàn)，任何材料，在空氣中受到的腐蝕是最嚴(yán)重的，這一腐蝕現(xiàn)象也被稱為大氣腐蝕，大氣腐蝕是指在長(zhǎng)時(shí)間的大氣環(huán)境中，材料與大氣中的水汽、氧及腐蝕介質(zhì)（如：煙塵等），在電化學(xué)等綜合作用下所發(fā)生的反應(yīng)現(xiàn)象。

為解決此方面問(wèn)題，提高鋼結(jié)構(gòu)橋梁的有效使用年限，控制橋梁在投運(yùn)后的維修與養(yǎng)護(hù)成本，本文開(kāi)展了鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層質(zhì)量控制技術(shù)的研究。但截至目前，相關(guān)此項(xiàng)技術(shù)的研究大多仍局限在理論階段，為實(shí)現(xiàn)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用效果的測(cè)試，在此次實(shí)驗(yàn)中，選擇某地區(qū)大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁作為試點(diǎn)工程，并按照規(guī)范進(jìn)行如下文所示的技術(shù)應(yīng)用檢驗(yàn)。本次研究工程項(xiàng)目的鋼箱梁位于水河大橋東、西引橋區(qū)段，項(xiàng)目基本情況如表4 所示。

表4 鋼結(jié)構(gòu)橋梁概況信息

對(duì)此工程項(xiàng)目所在地的自然環(huán)境進(jìn)行分析，相關(guān)內(nèi)容如表5 所示。

表5 鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程項(xiàng)目所在地的自然環(huán)境

由于此橋梁距海邊較近，對(duì)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)此地區(qū)的自然環(huán)境勢(shì)必會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁產(chǎn)生一定的腐蝕，因此，有必要在進(jìn)行防腐涂層質(zhì)量控制前，進(jìn)行地區(qū)濕度、溫度等水文地質(zhì)條件的分析。相關(guān)內(nèi)容如表6 所示。

表6 項(xiàng)目所在地的水文地質(zhì)條件

從表6 中可以看出，當(dāng)?shù)貧夂驐l件不僅會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)橋梁的使用壽命，還會(huì)在一定程度上加速橋梁防腐涂層的腐蝕速度。因此，有必要在鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工過(guò)程中，結(jié)合工程的實(shí)際情況與具體需求，進(jìn)行防腐涂層施工中的質(zhì)量控制。在此過(guò)程中，應(yīng)先進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層油漆配套體系設(shè)計(jì)，在涂層施工前，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)表面凈化處理，在此基礎(chǔ)上，選擇電弧噴涂的方式，進(jìn)行涂層的刷涂施工，最后通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)封孔處理、面漆涂裝施工與質(zhì)量檢查，完成本文方法在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程項(xiàng)目施工中的應(yīng)用。

按照本文設(shè)計(jì)的方法，制作防腐涂層測(cè)試樣本，將其劃分為A 樣本與B 樣本，其中A 樣本使用本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層質(zhì)量控制，而B 樣本未使用本文方法進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層質(zhì)量控制。對(duì)樣本的漆膜進(jìn)行外觀檢測(cè)，確保漆膜外觀平整、光滑、色澤一致的條件下，對(duì)樣本進(jìn)行人工腐蝕模擬。在此過(guò)程中，使用紫外照射、含鹽蒸餾水噴淋等方式，進(jìn)行樣本的加速老化。

在樣本放置區(qū)域，放置A 樣本與B 樣本，確保A樣本與B 樣本在相同的條件下參與實(shí)驗(yàn)。

4.2 防腐涂層質(zhì)量控制效果與討論

按照上述方式，進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的布置，完成上述布置后，使用X 射線衍射分析儀，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層的質(zhì)量控制效果。即通過(guò)對(duì)不同時(shí)段下，A 樣本與B 樣本表面腐蝕程度的分析，以掌握本文設(shè)計(jì)的方法是否能在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到預(yù)期的防腐效果。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)天數(shù)為1d、3d、10d、28d、50d。對(duì)X 射線衍射分析儀下兩個(gè)不同樣本的腐蝕情況進(jìn)行分析，樣本A 應(yīng)用了本文設(shè)計(jì)方法進(jìn)行防腐涂層質(zhì)量控制。對(duì)質(zhì)量控制后樣本防腐涂層的腐蝕程度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在人工模擬腐蝕條件下，10d 內(nèi)樣本幾乎無(wú)腐蝕現(xiàn)象，在28d開(kāi)始，樣本出現(xiàn)了輕微腐蝕，即便實(shí)驗(yàn)進(jìn)展至50d，樣本A 依舊為輕微腐蝕，即點(diǎn)蝕的面積不足樣本面積的10%。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)B 樣本的腐蝕情況進(jìn)行分析，樣本B 未應(yīng)用本文設(shè)計(jì)方法進(jìn)行防腐涂層質(zhì)量控制。由此可以看出，在人工模擬腐蝕條件下，樣本B 在第一天便出現(xiàn)了輕微的腐蝕現(xiàn)象，隨著人工模擬腐蝕實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，樣本B 的腐蝕程度逐步加深，直到第28d，樣本的腐蝕面積已經(jīng)超過(guò)了總面積的50%，達(dá)到了嚴(yán)重腐蝕程度。實(shí)驗(yàn)進(jìn)展至第50d，樣本B 幾乎完全被腐蝕。

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，樣本A 的防腐蝕效果顯著優(yōu)于樣本B 的防腐蝕效果。因此，在完成上述實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到如下結(jié)論：本次設(shè)計(jì)的防腐涂層質(zhì)量控制技術(shù)應(yīng)用效果良好，按照規(guī)范將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到橋梁鋼結(jié)構(gòu)上，不僅可以提高鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的使用壽命，還可以有效延緩其腐蝕，以此種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層設(shè)計(jì)與施工的全面深化，提高防腐涂層的質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

防腐涂層銹蝕問(wèn)題嚴(yán)重威脅著橋梁工程的使用壽命，在深入市場(chǎng)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，由于鋼筋結(jié)構(gòu)防腐涂層銹蝕從而引發(fā)的橋梁災(zāi)害、安全事故時(shí)有發(fā)生，尤其是部分橋梁結(jié)構(gòu)，由于其使用中存在受力過(guò)大、超負(fù)載的問(wèn)題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的防腐涂層遭到了嚴(yán)重的破壞，這一現(xiàn)象更是加劇了鋼筋銹蝕、老化、破壞速度，因此，如何解決這一問(wèn)題，將成為鋼結(jié)構(gòu)橋梁未來(lái)建設(shè)與施工質(zhì)量管理工作的重點(diǎn)。