摘要:介绍了新安江大桥钢结构涂膜的修缮涂装配套设计,并对表面处理及涂装施工工艺进行了论述。
关键词:桥梁;钢结构;涂装配套设计;涂装工艺
0前言
新安江大桥位于浙江省建德市,横跨新安江,大桥主桥为三孔不等跨中承式钢管混凝土拱桥,是浙江省第一座中承式不等跨钢管混凝土拱桥。它的3个长孔跨度分别为84m、120m、84m。横梁有33根,由66根吊索组成,每一根吊索由109股钢索构成,每根钢索承重6.25t。大桥全长370m,宽10m,最大拱桥跨度120m,为目前我国已有的同型桥中的跨度之最。新安江大桥始建于1991年12月20日,竣工于1994年5月28日,在分段建造和桥址现场进行了防腐涂装。但由于该桥所处位置特殊,大桥原有的钢结构涂层已经大面积失效,出现了涂层老化、龟裂、钢筋锈蚀胀裂和脱落等现象,因此在2005年7月对主桥进行重新涂装,并于2010年8月对该桥涂层状态进行了实地调查。
1涂层配套设计方案
1.1设计依据及技术标准
新安江大桥的涂装主要是桥的主体连拱部位,依据ISO12944《色漆和清漆—防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护》(CorrosionProtectionofSteelStructuresbyProtectivePaintSystems)中对于腐蚀环境的分类标准,大气环境属于C3~C4级别。在桥梁涂装的标准方面,国外已经形成了较为完善的涂料涂装筛选体系,并建立了标准规范体系,其中ISO14713-1998《钢结构防腐蚀保护——金属涂层指南》是关于金属涂层防腐蚀保护的最新标准。我国于1997年对热喷涂国家标准进行了修订,即GB/T9793-1997《金属和其他无机覆盖物——热喷涂锌、铝及其合金》。我国交通部JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》和铁道部TB/T1527-1995《铁路钢桥保护涂装》明确规定以热喷涂为钢桥梁防腐蚀的有效方法。在铁路钢桥上我国一直推荐在钢梁和箱梁上盖板应用喷锌/喷铝和有机涂料相结合的复合保护[1]。
1.2钢结构的防腐蚀涂装方案
依据桥址的大气腐蚀环境以及钢桁梁结构各部位的施工条件和维修条件,新安江大桥涂装设计的基本要求最大限度地保证了涂层的可靠性及完整性。该结构处在桥梁的最上部,常年经受风吹日晒雨淋(主要受日晒),涂膜的老化性影响较大,该桥梁处在台风经过的地区,受风力影响,所受的循环应力也较大,对涂膜的柔韧性要求很高。而该结构在桥面以下的部位,由于靠近水面,受日晒较少,所以表面经常处在潮湿的条件下,腐蚀条件要比桥面以上严峻。由于该桥处在千岛湖景区的入口处,也是建德市重要的景观之一,所以不但要求耐蚀性好,而且要求应耐受经常擦拭和清洁,甚至是碱性清洁剂的清洗。同时,由于业主对于钢结构的防腐和面漆的耐候性要求为30a,因此普通聚氨酯涂装配套体系无法达到设计要求,需选用氟碳涂料体系。试验设计新安江大桥修缮涂装配套见表1。
表1新安江大桥涂装方案设计要求
注:表面处理要求:二次表面喷砂除锈,Sa2?,Rz40~75;电弧喷铝,1,150。
1.3产品性能要求
1.3.1环氧云铁封闭漆
封闭漆应与金属涂层具有优异的相容性,不会与所封闭的金属涂层发生化学反应从而造成金属涂层的损伤,作为金属涂层与中间漆之间的过渡层,环氧封闭漆与金属涂层以及配套中间漆之间应具有极佳的附着力,使用该产品可有效避免轻金属涂层表面喷涂环氧中间漆后出现的层间附着不良等问题。
1.3.2环氧云铁中间漆
环氧云铁中间漆应具有优异的耐磨性和机械性能以及极佳的防腐蚀性能。同时,该产品还应适应包括喷涂、刷涂、滚涂等多种不同施工方式。作为中间漆,该产品还应具有优异的配套性能,可与多种底漆和面漆配合使用。
1.3.3氟树脂面漆
氟树脂面漆应具有超高耐候性和装饰性,同时应符合国家相应标准(如氟含量等),产品应具有极佳的配套性,可适应多种不同的配套下涂装产品,并与之有着良好的附着性。且本身重涂性极佳,对于产品的修补无任何不良影响。
2涂装工艺及质量控制
2.1表面处理要求
对防腐涂装的所有工件在进行表面处理前进行表面预处理。表面预处理工作包括除油除污、棱角打磨和表面清理。即清除工件表面的残留焊渣、飞溅,用有机溶剂或金属清洗剂清洗钢结构表面油污,得到无油、无水、无污物、无锈斑及其他包括可溶性盐在内的洁净表面。自由边需倒角处理≥R2,验收标准为ISO8501-3的P2级。
2.2喷砂除锈
对钢结构表面按设计要求进行喷砂除锈。施工环境要求温度5℃以上,相对湿度低于85%,钢板表面温度高于露点3℃以上。对于焊缝、补焊部位等处必须打磨达到光滑平整,彻底检查和修补如气孔等结构缺陷,验收标准为ISO8501-1的Sa2?级要求。现场焊接处涂装前,钢结构件表面可以采用动力工具除锈,其表面处理质量整体要求达到ISO8501-3中的St3级,并经现场涂料技术代表查验合格后,方可交付涂装。
2.3电弧喷铝
对钢结构表面按设计要求进行电弧喷涂。环境温度5~40℃,相对湿度低于85%,钢板表面温度高于露点3℃以上。
2.4涂料涂装
(1)封闭漆的涂装:涂装前,应对环境进行测定以确保符合涂装要求。涂料涂装最佳环境温度5~40℃,相对湿度低于85%,钢板表面温度高于露点3℃以上。如喷铝层孔隙率较大则应进行多度涂装,以保证封闭效果。
(2)中间漆的涂装:涂装最佳环境温度5~40℃,推荐中间漆涂装为16h(20℃),涂装面漆时如超过中间漆最大涂装间隔,应对中间漆涂层进行整体拉毛处理。
(3)面漆的涂装:氟碳面漆施工时要求环境温度-5~30℃,应确认头道面漆干燥后方能涂装第二道面漆,推荐涂装间隔为24h(20℃)。
3涂层效果反馈
2010年8月,在新安江大桥钢结构涂层修缮涂装完工5a后,我们对该桥的涂层状态进行了实地调查,调查结果见表2。
表2新安江大桥涂膜调查结果
4结语
(1)通过调查可知:经过5a的使用,新安江大桥各部分涂膜的防腐效果相当好,表面基本没有锈蚀、开裂、脱落等现象发生。这说明氟碳涂料的配套体系,在按照ISO12944中的C3~C4环境中完全可以满足防腐的要求。(2)新安江大桥拱架上的氟碳面漆经过5a的使用后表面基本没有发生粉化现象。(3)该大桥的底材经喷砂处理后采用了电弧喷铝的防腐处理方法,使用环氧云铁封闭漆先进行封闭后,再涂装一度环氧云铁中间漆,再涂装面漆,经过5a的使用,可以看出该施工工艺完全可以满足质量的要求,没有发现任何脱落及附着不良的现象。