桥梁钢结构表面涂装维修技术
秦照付
（中铁大桥（南京）桥隧诊治有限公司江苏南京210061）
[摘要】针对大跨度钢箱梁桥防腐涂装的耐久性问题介绍影响结构涂装的因素和常见病害结合实例桥梁进行涂装体系维修方案的比较、分析，包括底层、中层及面层的特点、要求及选择并从工艺、技术及性能方面提出要求从择经济性、施工可操作性强的防腐体系. 而得出现阶段合理的涂装维修设计体系其选择不仅要考虑到结构所处环境，更要考虑养护管理的特点.最后选
[关键词]桥梁工程：涂装：维修技术
[文章编号 】1002-8498(2011) 02-0052-04
[中图分类号]L445 [文献标识码]A
Repair Technology of Surface Coating in Bridge Steel Structure
Qin Zhaofu
( Chine Raileay Major Bridge ( Nenjing) Bridges and Tunnel Diagnosis& Treztment Co. Izd. Nanyjing Jiaxgsu 210061 China)
Abstraet: Based on durability problems about anti-corrosion coating of large span steel box bridge effeetfactors of coating and mon diseases are introduced. Taking the actual bridge as example parison and design of painting system are outlined including characteristics demands and choice of bottom 01 pummo nd are ouruoμad pue Xlopouqpa1 jo suaaunbaa auog ae| addn pu sa.e alppm ′ ak[obtain reasonable painting repair system at stage. The environment is not only considered but alsocharaeteristis of maintenance management are considered during the progress of choice. Thus anti-corrosion system with economy and operability is selected.
Key words: bridge engineering: coating: repair technology
路、铁路桥梁，
自20世纪50年代建成武汉长江大桥以来我1影响涂装的因素及常见病害
国在长江、黄河以及其他河流陆续修建了大量的公1.1腐蚀环境分类
的腐蚀和土壤腐蚀3种.对于桥梁钢主梁而言主要 桥梁腐蚀环境非常复杂主要包括大气腐蚀、水是大气腐蚀
近20年来随着我国经济的发展和高速公路、铁路、沿海通道及海港开发等基础建设德建了大量跨江跨海桥梁，由于桥梁结构处于海洋或恶劣自然环境条件下结构的耐久性问题越发严峻尤其是钢 结构的表面涂装涉及涂装体系的选择及今后长期的维护.随着时间的推移，今后将有大量的桥梁涂装进入老化维修期.
大气的腐蚀环境分类：①按照自然环境的气候特征如月平均气温、相对湿度来划分气候带和气候 区；②按照环境的腐蚀特性如大气中腐蚀污染物、相对湿度等来划分.以往参考的主要是自然环境的腐蚀特征，目前参考的基本是环境腐蚀特征，这样进行防护更加有针对性，相关的标准有大气环境腐蚀 性分类》GB/T15957-1995和公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T722-2008.
随着新技术、新材料、新观念的不断发展，人们对钢梁防腐涂装的认识越来越重视耐腐蚀、耐候性 和施工性能好的涂装配套体系得到广泛应用防腐维修周期普遍由过去的几年延长到十几年，提高了防护效果-
1.2影响涂装防腐寿命的主要因素
1.2.1自然环境
中氧浸蚀的条件下会产生电化学反应而生成铁锈. 桥梁主要处在自然环境中，钢结构在水和空气
自然环境对腐蚀的影响因素主要取决于污染大气中的硫化物、氮化物、碳化物等腐蚀性有害成分含
量、相对湿度、大气温度和结构表面状态等.
污染的大气中含有的SO、NO、HF、HS以及海洋大气中的CI等对金属在大气中的腐蚀影响很大.
相对湿度控制在60%以下钢铁的腐蚀速度相面水膜. 对缓慢因为在相对湿度较低的情况下不能形成表
1.2.2设计因素
1)对涂装的认识不足由于钢桥的涂装规范较少早期设计时一般参照《铁路钢桥保护涂装》护涂装体系不能满足在特殊环境下使用的要求，无 TB/T1527-2004或海港工程的防腐涂装采用的保法达到长效防腐的目的-随着认识的不断提高对防腐的要求也越来越高，采用的涂装体系越来越合理.从2008年发布的《公路桥梁钢结构防腐涂装 技术条件》JT/T722-2008也可体现出以往采用的防腐体系存在的差距与不足.
2)涂装体系选择不当若设计所选用的涂装体系不能与桥梁所处的环境相适应，或底、中、面层之间的黏结力、配套性、相容性较差，均会影响到涂 装的耐久性
1.2.3涂料老化
材料本身均存在老化特性涂料也不例外，材料老化可导致钢结构防腐涂层的失效.
1.2.4施工原因
1)表面处理表面处理主要有2个方面的要求：①除锈等级（清洁度）：②粗糙度均影响漆膜的附着力.
道工序若表面处理不当如带锈、不洁、存留旧涂层 对钢结构表面进行处理是涂装防腐施工的第1或其他附着物、表面凹凸不平、焊瘤、毛边、孔润等均会影响到整个涂装质量-统计资料数据表明表面处理质量对涂层防腐寿命的影响程度占50%左右.
在以下方面：①没有严格按照涂料要求进行混合和 2）施工工艺及条件涂装施工不当主要体现稀释：2现场温度、湿度及风速不符合要求：③喷涂施工方法选择不当：④对凹凸、焊缝、边角部位等未及时防护和养护等， 进行预涂：5涂装时间间隔过长或过短：涂层没有
3）施工管理施工人员素质低，质量控制不严，可能导致表面处理标准低、涂层厚薄不匀、涂膜厚度不合要求、涂料质量不合格、涂装方法不当、施工工艺不到位等造成涂膜缺陷
1.2.5运营管理原因
《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》中将涂装的保护年限分为普通型和长效型，在涂层体系保
1.3常见涂装病害
2工程概况
3桥梁工程环境
3.1桥位腐蚀环境
3.2原涂装体系
3.3主要病害情况
ISO4628规定的Ri2级因此在涂层的正常使用期 护年限内涂层95%以上区域的锈蚀等级不应大于内应对结构表面的防腐涂层进行局部养护或补涂.若不及时对涂层进行局部养护或补涂就会造成涂层的大面积劣化
漆膜劣化不包括施工缺陷，涂层劣化后主要表现 这里所说的涂装病害主要是指由于后期出现的有粉化、起泡、裂缝、脱落、生锈、
成为2×47m（PC箱梁） 100m（钢箱梁）518m 某桥主桥是一座大跨度混合型斜拉桥跨径组（钢箱粱）100m（钢箱梁）2×47m（PC箱梁）桥宽30.35m，双向6车道，主跨通航净高38m.大桥设计荷载为汽超-20级验算荷载为挂车-120.主桥钢箱梁为双箱分离式的扁平箱粱标准节段长12m， 节段间采用高强度螺栓拼接.钢箱梁主体结构钢板材质为SM490C.
该桥处于南海海洋腐蚀环境，为亚热带湿热区，空气湿度大、含盐多、气温高、季候风强海盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜，引起腐蚀，在季节或昼夜气温变化达到露点时尤为明境的腐蚀性，同时桥位于市区，工业废气及汽车尾 显、另外尘埃、微生物在金属表面的沉积会增强环气等污染较严重，所以腐蚀环境比内陆其他桥梁更为恶劣
根据《大气环境腐蚀性分类》GB/T15957-1995，大桥应属中等至较强腐蚀类型按照公路桥 梁钢结构防腐涂装技术条件》标准：该桥应属C4-C5腐蚀类型.
钢箱梁原外表面设计涂装体系如表1所示.
表1钢梁外表面原涂层配套体系
Table 1 Original steel surface coating
and matching system涂装体系 道致 厚度μm环氧富锌底漆 2 2 × 50环氧云铁中间漆 1 × 40氯化橡胶面漆 漆颜总厚度 2 5 2 × [ 35 ~ 40] 210 ~ 220
大桥钢箱梁涂装部位目前锈蚀及起皮、脱落、玷污情况普遍而严重，各种病害遍布于各个构件，面积
4桥梁维修设计
4.1维修设计原则
4.2重新涂装方案比选
处及连接螺栓也有不同程度的锈蚀.
钢梁涂装的维修设计主要涉及桥梁的所处地理修性能及经济性等，设计时要考虑短期效益兼顾长 位置的腐蚀环境、所期塑的涂层使用年限、涂层的维期效益，以达到合理、经济、耐久的目的，涂装设计重点解决功能需求以“经济合理、长效耐久、施工可行、符合环保”为原则进行涂装方案设计.
根据现状涂层的劣化失效情况，对钢箱梁外表面进行重新涂装，彻底除去旧涂层、重新进行表面处理后按照完整的涂装体系进行涂装.
重新涂装维修设计须从涂层体系的选择施工难易程度、可操作性，经济性包括涂装的单位造价、的后期维护成本及使用期限等综合考虑：
目前，一般采用底、中、面3层涂装体系.底涂层采用主要为无机富锌、环氧富锌类的涂料涂层和 喷锌或喷铝的金属涂层，虽然采用金属涂层的耐久性远好于涂料涂层，但涂层体系的防腐效果受多方面因素影响因使用的涂层类型不同对于钢材表面的处理方式及要求也会不同相比3种涂层环氧富 锌、无机富锌及喷锌或喷铝对表面处理要求依次增高尤其是在现场进行金属涂层的涂装需要训练有素的涂装施工人员和检测人员才能保证达到规定的技术要求因此更适合于车间制造时的涂装；其次是涂装的层数不同对于环氧富锌涂层来说不需进行 封闭涂层而无机富锌和喷锌或喷铝由于多孔需封闭处理则施工道数相应增加此外无机富锌漆为吸湿固化涂装完毕后需间断洒水直至完全固化相应会增加施工的成本和难度.
厚浆漆、丙烯酸脂肪族聚氨酯漆、氟碳树脂漆及硅氧 作为桥梁钢结构所用的防腐面漆有：氯化橡胶烷漆等，随着涂料技术的发展氯化橡胶漆由于抗老化性能差等因素逐渐被后3种面漆所取代聚氨酯漆及氟碳漆在桥梁上应用较多聚氨酯漆有较好 的施工性能及经济性，氟碳漆有极好的耐候性和自洁性相关资料显示硅氧烷漆有着优异的防腐性能和施工性能.但目前硅氧烷漆在桥梁上应用实例不多还有待检验.
根据现有实际情况，大桥涂装维修体系的设计比选（见表2）.考虑到热喷锌或喷铝对结构表面处理要求难度大技术要求高，施工时间长，维修费用响，只有合理的涂装工艺才能保证涂装的质量，一般
4.3技术性能要求
4.3.1表面处理
4.3.2底漆
4.3.3中间漆
4.3.4面漆
方案选用电弧喷铝涂装与油漆涂装共3种方案进行4.4表面涂层维修工艺要求
要是边角处、箱梁两侧、加劲肋及拼接处，箱梁连接资金有限因此不宜采用：相比无机富锌底漆环氧富 锌底漆更具有施工可操作性，且对表面处理要求不高，只要能够保证不挥发其中的金属锌含量则能够起到良好的腐蚀屏蔽作用.环氧云铁漆中由于使用灰色云母氧化铁，它在漆膜中呈层层叠积状排列加大了腐蚀介质的渗透阻力、并且性能稳定同时环氧 云铁漆耐高温、耐酸碱、耐磨损此外环氧云铁表面有一定的粗糙度有利于底漆和面漆的附着因而作为中间层普遍使用-丙烯酸聚氨醋面漆具有较好的抗老化、耐湿热、耐盐雾、抗裂缝和耐介质腐蚀等性能， 并且它与环氧云铁漆具有良好的配套性提供优异的耐大气老化性能和装饰性能，使用寿命及价格适中成为在严重腐蚀环境下钢结构的首选面漆.
装体系以其良好的防腐耐久性、施工的方便性、维修 综上所述最终选择方案2的涂装体系这套涂的经济性、简便的维护性成为选择最佳方案
级表面粗糙度Rx为50-80μm，表面粗糙度不宜 钢材表面处理至少应达到Sa2.5级的除锈等太小或太大，太小漆膜附着力低，太大则会消耗过多的材料造成涂膜厚薄不均影响涂膜的耐久性.
底漆应具有与钢梁表面良好的附着力，与中间层附着牢固材料本身应具有对水、氧、腐蚀介质透过的屏蔽功能颜填料应具有缓蚀功能和阴极保护功能只有具备这些基本性能才能使钢结构免受腐蚀因素的锈蚀达到阻止钢表面腐蚀电池形成或防 止腐蚀继续发展.
中间漆必须具有对底漆和面漆良好的黏结附着力.中间层的作用是较大地增加涂层的厚度以提高整个涂层的屏蔽性能同时中间层应具有一定的弹 性保证涂层在受到冷热变化和受力变形时具有一定的柔韧性；考虑到后期的维修，中间层还应具有和各种面漆良好的配套性、兼容性.
面漆是防腐涂层配套体系中最外一层漆，它的主要作用是防止腐蚀介质及水、气等对钢梁产生腐蚀防止紫外线对漆膜中树脂的破坏，延长涂层的防护使用期和使用寿命，并通过多种颜色来达到美化装饰作用
涂层的实际使用性能很大程度受涂装工艺的影
表2钢梁表面防腐涂装维修方案
Table 2 Repair plans of steel beam surface anti-corrosion coating
涂装体系 方案1 方案2 方案3表面处理要求 ≥5a2. 5 较严 Sa2.5 正常 ≥53 较严底层 无机富锌底漆 1道 25μm 1 道 75μm 环氧富锌底漆 1 道 80μ 热喷铝或锌 1 港 20μm 1道 120封闭层 中同层 环氧云铁中同漆 环氧封闭漆 2 道150μm 环氧云铁中间漆 2 道 150μm 环氧云铁中间添 环氧封闭漆 2 道 60μm面层 氟碳面漆 2 道80μm 丙烨酸聚氨酯面漆 2 道 80μm 丙烯酸聚氨酯面漆 2通80总厚度 330μm 310μ 280m
比较好的涂料生产厂家都会有全面的涂装工艺说明，一般会根据自已的涂料性能选择合适的工艺方法.涂刷要做到不流挂，注意均匀，先难后易，自上而下自左左右在第1遍满涂之前，先对焊缝部分 进行预涂以保证满涂后焊道凸起部位能够达到膜厚要求.
耐久性埋下隐患，
2）由于当前阶段普遍存在“重建轻养”桥梁的后期养护资金有限，因此对于桥梁钢梁的涂装维修设计不仅要考虑到养护管理的特点注意其经济性， 同时还要考虑到施工的可操作性及现场的施工条件，采用合理的涂装体系.
涂料匹配性关系到涂装体系的成败，尤其是维修涂装与原有涂装体系进行涂料的一些匹配性试验 至关重要.在众多的匹配性能中附着力显得特别重要在现场试验中一定要检验测试所采用涂料之间的黏结力涂料在现场特定温度、湿度环境下以及特定的表面处理后与涂装基体的黏结力，因此在正式涂装前应进行小面积预涂装然后再进行大面积的 正式涂装.
3）维修涂装设计首要任务就是了解涂层劣化择，宜按长效型保护年限进行设计尽量以较少的投 程度及桥梁所处腐蚀环境，其次才是涂装体系的选入获得较长的维修周期-
参考文献：
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5结语
1)影响涂装体系的实际防腐效果的因素众多，不仅与桥梁所处的腐蚀环境、所选用涂料的性能及设计的配套体系有关，更重要的是与结构表面的处 理质量、涂层的实际膜厚及涂装方法等施工影响因素息息相关如果忽视其重要性则会为涂装体系的
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及时准确地呈现结构的真实工作状态是一种便捷、 先进、科学有效的结构监测系统，
合施工结果基本满足设计上要求.
2）在世博会运行期间主展馆在长期持续人流荷载作用下结构的反应正常期间并未出现较大的突变情况8根斜钢柱受力状态保持稳定结构处于安全的受力范围内.
参考文献：
[1]顾英.来自大不列顺的礼物2010上海世博会英国馆设计[2]罗亮治沈雁彬，童若飞等.空间结构键康监测与预警技术 [ ] 时代建筑 2009( 4] :92-03.[J ] 施工技术 2009 38( 3) :4-8.[3]罗尧治量若飞王小波.基于无线传感网络监测预置软件系 统[A]//第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C]2009.[4]王柏生，结构试验与检测[M].杭州：浙江大学出版社， 2007.[5]董石麟罗尧治赵阳.新型空间结构分析设计与施工[M][6]沈雁影，基于动力特性的空间网格结构状态评估方法及检测 北京：人民交通出版社，2006.系统研究[1D]杭州：浙江大学2007.
3)结构振动监测结果表明，整个展馆在遭受4-5级风作用时，最大加速度值在0.67m/s²以下-虽然在视觉上英国馆结构头重脚轻并且在风荷载作用下亚克力杆摇摆厉害但事实上内部结构并未出现较大振动说明结构本身已具备足够的刚度和 稳定性满足结构安全性要求.
4)本工程采用的基于无线传感技术的振弦应力和加速度监测系统和传统的有线系统相比，监测设备操作更方便、工作性能相对稳定、并能向检测者
