大气腐蚀环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状.doc

涂料工业PA INT & COAT ING S IN DU STRY大气腐蚀环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状摘要: 中国桥梁建设数量多, 规模大。桥梁处于大气 环境中, 会受 到环境 作用而 腐蚀破 坏, 如 不加以 防护, 会影响结构物的安全和使用寿命, 防腐蚀涂料可以起到防护 作用以延长桥梁的耐久性, 文章通 过对国内 外桥梁防腐 蚀涂料使用案例的综述, 以及国内外标准规范中对大气区防护 方案推荐的总结, 得出耐久性优异 的新材料 已在行业标 准规范中得到体现, 近期建设的大型桥梁均采用技术先进和耐 久性好的防腐蚀涂料体系, 说明中 国的桥梁 防腐蚀涂装 已经与世界先进国家同步发展。关键词: 大气; 腐蚀; 涂料; 现状; 桥梁; 钢R eview of Anti- corrosion Coatings Applied onSteel Bridge in A tm ospheric Zone1 2 1 1( 1. N anjing H ydraulic R esearch Institute, S tateK ey Lab of H ydrology - W a ter Resources and H ydraulic Eng ineering,N anjing 210029, Ch ina; 2. Research Institute of H ighway M inistry of T ranspor t, B eij ing 100088, Ch ina)Abstract: The num bers and size of bridge construction are h igh in Ch ina. The safety and durab ility ofbridges m ay be a ffected w ithout protection, due to the co rrosion o f steel structure o f bridges exposured in a tm ospheric zone. An ticorrosion coatings can prov ide pro tection and pro long the durab ility o f bridges. This paper rev iewed the current status o f anti- corrosion coa tings applied on bridges in the world, and the protectivew ays o f steel bridges in atm ospheric zone recomm ended in dom estic and foreign standards. Itw as conc ludedthat those advanced and durable m aterials w ere spec ified in the standards and app lied on severa l new largebridges in China. The results ind icated that the developm ent of anti- co rrosion coatings fo r bridges in Ch inaare at the sam e leve l as tha t in advanced countries.KeyW ords: atm ospheric zone; co rrosion; coating; current status; bridge; steel欧洲最大的 混凝 土悬索 桥唐 卡维 尔 ( T ancarv ille) 桥 因腐蚀破坏需要增加 2 根主缆, 英 国伦敦 塔桥 因腐 蚀必 须废 弃重建, 美国的 17万多座桥梁因腐蚀造成不 能满足 使用要 求而需要进行防腐维护, 所有这些 防腐蚀工程的维护 费用非常大 1 。截至 2005 年 底, 我 国 桥 梁 总 数 已 达 43 5 万 座, 总 长 已 达1 474 75万延长 米, 现 今我 国 每年 建桥 数 量居 世 界 第一。 21世纪, 中国展开了全球最大 规模的公路基 础设施 的建设, 桥梁技术也因此得到快速发展 2 。性, 即在耐久性设计阶段, 对混凝土钢筋防 护方面 不合理 地节省 1美元, 那么发现 钢筋锈 蚀时 采取 措施 将追 加维 修费 5 美元; 当混凝土表面顺 筋开裂 时采 取措 施, 将追 加维 修 费 25 美元; 严重破坏时采 取措 施将 追加 维修 费 125美 元 3 。因此 钢桥梁的防腐蚀 非常重 要, 涂覆防 腐蚀 涂料 是最常 用的 防止 金属腐蚀的手段 之一。1 大气腐蚀环境的划分很多桥梁架设在海 洋、工 业腐 蚀、酸雨 等环 境中, 它 们承G B /T 159571995 大 气环 境腐 蚀 性分 类 、ISO 12944 2受着载荷并受到 SO2、雨水、凝露、海水、台风 等多 种因素 的影响, 因此桥梁的 腐蚀 防护问 题已 成一个 重 要的 课题。国 外学和 G B /T 19292 1 2003 金属 和合 金的 腐蚀 大气 腐蚀 分类 、JT /T 722 2008 公 路桥 梁 钢结 构 防腐 涂 装 技术 条 件 和 JT /者曾用 五倍 定律 形象 描述 混凝 土结 构耐 久性 设计 的 重要基金项目 交通部西部交通资助课题 (编号: 200631822302- 02)T 6952007 混凝土桥梁 结构表面涂 层防腐 技术条 件 等 均对作者简介: 孙红尧 ( 196558), 男, 硕士, 教授级高级工程师, 主要从事腐蚀与防护及其建筑材料的研究开发工作。Sun H ongyao , Fu Yufang , Lu Ca irong , Sun G aox ia孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状大气环境进行了分类。表 1列出 JT /T 695 2007中对大气腐蚀环境的划分情况, 也可以采用其 他标准中的环境划分 方法。按国内。各国桥梁的发展 情况略有差异。发 展比较 快的国 家有美国、日本、英国等。照大气相对湿度和大气 污染类型将 大气腐蚀 环境分 为 4种类2 1 1 美国涂装应用案例 4 - 5型: 弱腐蚀 ( )、中腐蚀 ( )、强腐蚀 (- 1) 、强腐蚀 (- 2)。美国现有 24万多座桥梁, 其中由于结构上 不安全的 4 000表 1 大气腐蚀环境种类和环境特征T ab le 1 Sor ts and characters of atm osph ere corrosion env ironmen t腐蚀类型 腐蚀环境相对湿度 (年等级 名称 大气环境乡村大气 、城市大气 7560 75乡村大气或城市大气工业大气出期望使用寿 命为 20 a的 无机富 锌 - 乙 烯系厚 涂涂 装体系。1968年改用无机硅酸锌 底漆和 乙烯 系面漆 涂装 体系, 涂层 总- 1- 2强腐蚀强腐蚀 75工业 大气,特别是酸雨大气海洋大气, 除冰盐或高盐土环境厚度 210 m。美国加州 H aywa rd的 SanM a teo 大桥建于 1967年, 是海上长大 桥。其涂装 系为: 无机 富锌涂料 + 底 漆 + 乙 烯系 (红丹、铁红 )底漆 + 乙烯系灰色中涂 + 乙烯系铝粉面涂料。应用注: 1: 某些特殊环境和交叉腐蚀负荷作 用下, 腐蚀加剧; 2: 海洋大气环境下, 随湿度、 度的增大, 腐蚀加剧。2 大气腐蚀环境下的桥梁防护措施自 18世纪将涂料用于钢 铁桥梁的 保护以 来, 已有 200多年的历史了, 现在涂 料仍是钢 铁桥 梁保 护的极 好材 料。 20世纪 60年代以前主 要是采 用油 性防锈 涂料 - 醇 酸系 涂料 的涂装体系。 20世纪 70年代, 含金属锌 的涂料保护系统 广泛用于桥梁的保护。2 1 国外桥梁涂装应用案例国外桥梁的发展比 国内 早, 许多 涂装 体系 的采 用也 早于1973年伊利湖铁路桥 涂装采用莫比尔公 司开发的 D esm odur铝粉湿固化聚氨酯底漆 + 60% 固体分的丙烯酸 聚氨酯漆作中涂和聚氨酯面漆体系, 经 14 a使用后检查仍完好无损。美国俄亥 俄州、伊 利诺 伊州、北 卡罗 来纳 州、印第 安纳 州和康涅狄格州 等大桥 管理 部门经 过大 量工业 实验, 认 为电 弧喷锌、喷铝和喷锌铝 合金 ( 85 /15 )是 钢桥 最佳的 防腐 蚀涂层,在旧桥防腐蚀 维修和新桥涂装上多采用 电弧喷涂 金属加 封闭涂料和 面漆 的 涂装 体 系。美 国 早期 的 费 城 R idg e A venue 大桥、康韦河桥、克里克桥 和费兰克兰桥均采 用喷涂 金属的 防腐蚀措施, 取得 25 a未维修的记 录。 20世纪 末采用 喷涂金 属防腐蚀的桥梁见 表 2。研究表 2 美 国高速公路管理局喷涂金属的桥梁Table 2 M etal spray app lied on bridges by Am erican h ighway adm in istration桥梁编号M orrow Coun ty - 229- 0118M orrow Coun ty - 71- 1687M adison County- 161- 0151M ar ion County- 23- 1362L aw rence County- 7- 1622H igh land County- 138- 1372Scioto County- 348- 0601O hio County( 10座 桥 )D e law are County- 71- 1429H igh land County- 321- 0602N ew jersey County - T hom as m aty isIllino is County- 80- 30应用年 份1985年1986年1987年1991年1994年1995年1996年1999年1988年2000年1991年1999年涂层体系喷锌 + 环氧 + 聚氨酯面漆喷锌铝合金 + 酚醛面漆喷锌 + 酚醛面漆喷铝 + 环氧 + 聚氨酯喷锌铝合金 + 环氧 + 聚氨酯Connecticut County- I- 95Conad ian /N ew Z ea land shop综上所述, 20世纪 末美国 大桥已 经采用 聚氨 酯类涂 料进喷锌铝合金行防腐蚀涂装 , 目前 可能 更多的 是采 用氟 树脂涂 料作 为面 漆59平均 ) /%或工业大气温孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状使用。2 1 2 日本涂装应用案例日本的涂料体系和 涂装 技术 均比 较先 进, 在日 本长 度超过 15 m 的桥梁共有 11 4万 座, 早期的桥梁一般都采用红丹底漆和长 油 醇酸 面 漆。 l967 年 开始 采 用 氯 化 橡 胶 和 环 氧 漆。1968年 以后, 从英 国进 口专 利技 术, 开始 采用 英国 G r iffith公司的 Ferrodor涂装体系 4 。日本的本州与四国 二岛 之间 的跨 海桥, 其 腐蚀 环境 比一般内河大桥要严酷得多, 要 求耐海上腐蚀 15 a以上, 因此采用无机富锌底漆 + 厚膜环氧底漆 + 聚 氨酯中涂 漆 + 聚氨 酯面漆的配套防腐 7 。日本钢管应用 技术 研究 所在 1974年 开始 在连 接濑 户内海的新四国桥进行 实桥 涂装试 验, 各种 配套体 系涂 层分 别在涂装后的第 1、2、3、5、7、10、15( 1989)年检查, 综合评 定结果删除了厚膜无机 富锌 + 云母氧化铁 ( M IO )酚 醛 + 氯 化橡胶 及镀锌涂装体系。新规范采 用具有长期保光性 的氟涂 料对螺 栓进行防腐处理有 很大的益处 4。近年来, 日本跨海 大桥涂 装的 最后 二道 涂层 均采 用氟 碳涂料, 其寿命比脂 肪族 聚氨酯 涂料 长得 多。常温 固化 型氟 碳涂料与富锌底 漆、环 氧云 铁中涂 漆配 套体 系在日 本兵 库县 淡路的明石海峡 大桥上 使用, 要求 使用 寿命 达到一 般重 防腐 涂料的 3倍, 从 1985年开始日本先后 将常温 固化型 氟碳涂 料用在天鸟桥、常磐桥、第一 向山桥、神田 川桥、平井大 桥等钢 桥梁上, 最长使用寿命已有 15 a以 上, 涂 层不 仅没有 粉化, 而且 光泽保持率在 80% 以 上, 日本 国内的 大森 桥涂装 氟碳 涂料已 有18 a, 目前光泽保持良好 6 。喷涂金属 涂层在日本 应用 的也 较多, 表 3为 部分 桥梁 使用实例。应表 3 喷涂金属在日本部分桥梁上的使用实例 5T ab le 3 M etal sp ray app lied on som e b ridges in Japan用研究桥梁名称皇宫正门大桥闸门大桥关门桥 6大鸣门桥 1涂层体系喷锌 + 底漆封闭 + 铅酸钙醇酸漆 + 邻苯二酸树脂漆喷锌 + 磷化底漆 + 酚醛树脂漆 + 云铁酚醛树脂 + 氯化橡胶面漆喷锌 + W P - 1磷化底漆 + 酚醛锌黄底漆 +酚醛云铁涂料 + 氯化橡胶中涂层 + 氯化橡胶面漆喷锌铝合金 ( 83 /17) + 环氧封闭漆 + 环氧中间漆 + 聚氨酯面漆涂装道数 /道1+ 1+ 2+ 21+ 1+ 1+ 2+ 21+ 1+ 2+ 2综上所述, 约 20 a前, 日本的涂装体系就开始使 用氟树脂涂料。实际应用表明 , 在大气条件下镀铝 比较适合, 在海 洋环境 中镀锌有优异 的性 能。目 前 更倾 向使 用 金属 镀 层和 涂 料的 复 合2 1 3 英国涂装应用案例 4- 5体系。英国早在 1960年 就已 提出 取消 含铅 红丹 油漆 和采 用无空气喷涂的施工方法作 为 BR - 70 规格 。同年 出台了 新的国内油漆工程手册 第 10版, 涉 及清理、表 面保 护和结 构装饰, 这是经过 4 a对铁路桥涂装的广泛 调查后由铁路工程专家制定的。在英国, 新建钢桥梁中 90% 以 上采 用热喷 涂进 行长效 防腐, 如 1994年全国钢桥采用热喷涂面积达 350万 m2, 其中 250万 m2 为喷锌, 其 余为喷铝。采用热喷涂的典型桥梁见表 4。表 4 英国钢桥梁热喷 涂应用部分实例 5Table 4 M etal spray app lied on som e br idges in England底漆: 20世纪 60年代以前一直使用传统 的含铅 (红丹 )防锈漆, 由于该类涂料含 铅, 有毒性, 干 性慢, 且 只能刷 涂, 60年代以后其使用受到 了限 制, 此 后发 展为 以磷酸 锌取 代红 丹作为防锈颜料, 这种 缓蚀 剂无毒 性, 防腐 蚀效 果好, 用 于底 漆中有较好的流变性, 如 果在磷酸 锌中 加入 5% 的 铬酸 锌, 则 防腐效果更好, 但由于铬的毒性 亦较大, 因 此目前添 加铬酸 锌也受到限制。桥梁名称奢林斯费利桥南威尔士桥门奈大桥梅奈海峡大桥谢菲尔德桥亨伯大桥应用时间1967年1968年1969年1971年1971年1992年环境海洋大气工业大气英国汉普郡大桥采 用环 氧富 锌底 漆、环氧 云铁 中间 漆和灰铝粉醇酸面漆, 涂装道数 为 5道 ( 2 + 1+ 2), 涂 层总厚 度为2 1 4 芬兰涂装应用案例 8210 m。面漆: 1960年开始使用 M IO 桐油酚 醛漆和 M IO 聚氨酯醇酸漆作为面漆, M IO 的加入 显著改善了铁 路钢桥 梁的防 腐蚀;在己镀锌的钢桥上 普遍 使用氯 化橡 胶醇酸 漆; 有些 桥梁 采用无溶剂聚氨酯涂料做面漆, 如厚度为 0 75 3 mm /道的无溶剂聚氨酯涂料已有应用 8 a性能良好的结果。位于南威尔士莫色提维的一 座铁桥, 于 1954年首 次使用了焙融镀铅防腐蚀工艺施工, 防护期超 过 30 a, 效 果显著。经60芬兰是北 欧最大的钢结构桥梁生 产国。涂装 后的钢 材要经受铲雪、雪的潮气、喷 洒的防冻盐和路面 上的砂 石等机 械和化学的破坏。直 至 20世纪 70年代, 芬兰广泛使用的涂装体系仍是红丹底漆 + 醇酸面 漆。之后 , 随着氯化橡 胶面漆 的使用, 富锌 底漆也开始被选用 。到了 20世纪 80年代末期, 环氧和聚氨酯涂料开始广泛应用 , 尤其应用在新产品的涂装上。1989年夏季, 芬兰国家 道路管 理局 对在芬 兰不 同的地 区孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状使用不同防腐涂料 体系 的桥梁 状况 进行了 检查, 总 共检 查了30座桥梁, 其中 18座桥 梁使 用了 氯化 橡 胶涂 料, 6 座桥 梁使用了环氧聚 氨酯 涂 料。氯 化橡 胶涂 料 使用 寿 命最 长 的 是在1977年 涂装的桥梁, 环氧 聚氨酯 涂料 是在 1981 年涂 装的, 尽管这两个体系都被 认为 具有良 好的 防腐性 能, 然而 氯化 橡胶体系的漆膜存在 诸如易 粉化、产 生橘皮 和 龟裂 等缺 陷。即当它处于油介质 中或机械应力下, 其 仅有有限 的防腐性 能, 某些情况下, 氯化橡胶涂 料涂 覆于硅 酸酯 无机 富锌涂 料的 底涂 上时容易脱落。所有涂装 了环氧富锌涂料和 环氧聚 氨酯涂 料的桥梁表面都完 好无损。芬兰国家道路管理 局根据 不同环 境要求指定采用的几套涂装 体系见表 5, 该国还规定更改涂装 体系必须报批。表 5 由芬兰国家道路管理局认可的可用于钢结 构桥梁的涂装体系 ( 1996年前数据 )T ab le 5 Coatings system s used on steel br idges recogn ized by Fin land national road adm in istration ( data before 1996)涂料体系红丹底漆 + 醇酸面漆环氧酯锌粉底漆 + 氯化橡胶封闭漆 + 氯化橡胶 底漆 + 氯化橡胶面漆环氧富锌底漆 + 聚酰胺固化环氧底漆 + 双组分 聚氨酯面漆环氧富锌底漆 + 环氧云铁漆 ( 兑稀 ) + 环氧云铁漆 + 双组分聚氨酯面漆环氧厚浆涂料 + 环氧云铁漆 + 双组分聚氨酯面 漆涂装厚度 / m2* 40+ 2* 4060+ 20+ 60+ 4040+ 2* 50+ 4040+ 50+ 100+ 50100+ 100+ 50适用环境等级M 2、M 3M3M 3、M 4M 3、M 4注: M2: 一般户外大气中, 腐蚀速度缓慢; M 3: 处于潮湿地带的大气中, 腐蚀强烈; M4: 具有气候应力的特殊腐蚀环境。从表 5可看出, 芬兰 的桥 梁涂装 体系 在面 涂层 上已 主要 蚀效 果得到许多国家的认同, 该技术 20世纪 50年代后开始使应采用聚氨酯面漆。2 1 5 其他国家采用热喷涂金属涂装的实例 5用至今, 在一些国家 的桥 梁上 应用 实例 很多。表 6列 举部 分国家采用热喷 涂金属的钢桥梁的实例。用热喷涂金属工艺应 用于 钢桥 梁的 防腐 涂装, 其 长效 防腐研Tab le 6表 6 国外钢桥梁热喷涂应用实例Som e hot m etal spray examp les in fore ign countries究国家瑞典桥梁名称里瑟夫桥布罗斯桥艾尔 夫堡桥应用时间1967年1966年桥梁类型部队作战桥公路桥环境工业大气工业大气海洋 /工业大气卡姆 桑德桥迪于普焦达桥1955年1958年挪威龙贝格桥瓦尔德桥1960年1969年公路桥工业大气工业大气肖门大桥其他 74座钢桥梁19581975年海洋 /工业大气文布大桥1950年铁路桥丹麦奥泽松桥维尔 桑德桥古尔堡桥海宁 赫姆桥瓦尔比桥194919511954195419541951年1956年1955年1956年1960年公路 /铁路两用桥公路桥海洋大气过江、潮湿海勒比桥奥尔堡桥苏斯河桥1960年1962年1964年铁路桥海洋大气 /工业过江、潮湿超级 公路桥麦特 罗波桥1968年1971年公路桥城市高架桥乡村大气城市大气法国坡 莫桥波尔多桥南 特桥塞拉 湾主桥1969年1967年公路桥海洋大气表 6尽管都是 20世纪六七十 年代的 使用实 例, 但 现在金属结构表面仍 然多是喷涂金属加封闭涂 层和面涂 层的防 腐蚀61孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状涂层体系。2 2 国内桥梁的涂装应用方案自 20世纪 60年代开始, 红丹防锈漆 + 云铁醇酸面漆涂装体系主导我国钢桥梁的防腐蚀长达 20多年; 到 20世纪 80年代, 通过对底、中、面漆的配套使用, 涂料使钢桥梁的防腐蚀寿命得到提高, 如广州中山二桥是由红丹酚醛底漆和云铁醇酸面漆组成的涂 5根据文献 资料的介绍 , 除 了较 早的 醇酸 底涂 等短 寿命 涂装的桥梁外, 现在基 本上 都采用 既具 有隔 离功能 又具 有电 化学牺牲阳极 保 护功 能 的富 锌涂 料 和喷 涂金 属 涂层 作为 底 涂层, 钢结构防腐蚀底 漆可 以分为 二类: 1、以富 锌涂 料为 底涂;2、以喷涂金属为底涂。2 2 1 以富锌涂料为底漆的桥梁涂装实例国内采用 富锌涂料为底涂的桥梁防腐蚀实例见表 7。表 7 国内以富锌涂料为底涂的桥梁实例Tab le 7桥梁名称芜湖长江大桥、莲沱大桥Som e exam p les of z inc- rich coatings u sed as p rim er app lied on br idges in Ch ina涂装体系环氧富锌底漆 + 环氧 云铁中间漆 + 灰铝粉醇酸面漆广东汕头礐石大桥 12环氧富锌底漆 + 环氧 云铁中间漆 + 氯化橡胶漆上海南浦大桥、上海杨浦大 桥、闽清石潭溪大桥环氧富锌底漆 + 环氧 云铁中间漆 + 聚氨酯面漆苏通大桥 9、重庆鹅公岩长江大桥 10、江苏润醇溶性无机硅酸锌车间底漆 + 无机富锌 底漆 + 环氧 封闭漆 + 环氧 云铁中 间漆应用研究扬长江大桥 11江阴长江大桥广州解放大桥上海徐浦大桥、天津彩虹桥沪青平高速同三高架立交桥 13厦门海沧大桥、南京长江二 桥虎门大桥宜昌长江大桥+ 聚氨酯面漆硅酸锌底漆 + 环氧封 闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 可复涂聚氨酯面漆无机富锌底漆 + 环氧 封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 聚氨酯面漆水性富锌底漆 + 环氧 云铁中间漆 + 聚氨酯面漆环氧富锌底漆 + 环氧 云铁中间漆 + 聚氨酯面漆醇溶性无机富锌底漆 + 环氧封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 脂肪族聚氨酯面漆无机富锌底漆 + 环氧 铁红封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 丙烯酸聚氨酯面漆醇溶性无机硅酸锌底 漆 + 环氧封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 脂肪族聚氨酯面漆表 7涵盖水性、无 机、环 氧富 锌底 漆, 中间 漆多 为环 氧云铁涂料, 面漆有醇酸树脂漆 、氯化橡胶漆和聚氨酯 (含脂 肪族 )2 2 2 以喷涂金属为底涂的桥梁涂装实例国内以喷 涂金属为底漆的桥梁涂装典型实例见表 8。面漆, 以聚氨酯面漆居多。表 8 以喷涂金属为底涂的桥梁涂装实例Table 8 Som e exam p le s of m etal sp ray u sed as p rim er app lied on br idges in China桥梁名称 5牢溪大桥、深圳北站大桥南京长江大桥 ( 横梁 ) 5喷铝 + 油漆喷锌 + 油漆涂装体系上海南浦大桥5喷铝 + 环氧 + 氯化橡胶海南琼州大桥千岛湖南浦大桥广东佛陈大桥舟山桃夭 门大 桥、长 沙洪 山大 桥、杭 州复 兴大桥、重庆菜园坝大桥、湛江海湾大桥西安小康立 交 桥 5、广州 内环 高 架、海南 粤海通道栈桥徐州邳州运河大桥 5香港青马大桥武汉军山长江大桥电弧喷铝 + 环氧云铁封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 氯化橡胶面漆电弧喷铝 + 环氧云铁封闭漆 + 氯化橡胶面漆电弧喷铝 + 环氧云铁封闭漆 + 聚氨酯面漆电弧喷铝 + 环氧云铁封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 聚氨酯面漆喷铝 + 环氧 + 聚氨酯喷锌铝 + 环氧云铁封闭漆 + 聚氨酯面漆电弧喷锌 + 磷酸锌底漆 + 环氧云铁中间漆 + 脂肪族聚氨酯面漆电弧喷铝 + 环氧云铁封闭漆 + 环氧云铁中间漆 + 脂肪族聚氨酯面漆武汉阳逻长江大桥14喷铝 + 环氧云铁封闭漆 + 脂肪族聚氨酯面漆广州珠江黄埔大桥 15浙江杭州湾跨海大桥 16上海东海大桥 17注: 未标注文献来源案例来自文献 1 。62电弧喷铝 + 环氧封闭漆 + 环氧中间漆 + 氟碳 树脂面漆 或脂肪 族聚氨 酯丙烯 酸面漆醇溶无机硅酸锌底漆 + 电弧喷铝 + 环氧封闭 + 环氧云铁 + 氟碳面漆电弧喷铝 + 重防腐涂料装体系, 涂装道数为 5道 ( 2+ 3), 涂层总厚度为 190 m 。广东文惠大 桥、三 峡黄 柏河 大 桥、三峡 下孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状从表 7和 表 8 可以看 出, 21世 纪新建 的大 桥 ( 如东 海大桥、苏通大桥和杭州 湾大 桥 ) 底涂 多采用 喷涂 金属, 面涂 多采用氟碳涂料和脂肪族聚氨酯涂料的长效防腐蚀体系。3 各国标准规范中推荐的涂装方案各国根据国 内的 涂 装防 腐 蚀效 果 总结 并 制定 了 相 关标准, 列举美国、英国、中国等几个国家 和组织的标准简单介绍。 5美国焊接学会标准 AW S C2 2 1976 采用热喷涂锌、铝金属防护钢铁推荐标准 中对喷砂、喷涂设备、材料、质量标 准进行规定, 涂层主要为喷铝 (锌 ) + 磷化底漆 1道 + 铝 粉乙烯类面漆 1 道 或 2 道。 金 属 涂 层 厚 度 根 据 环 境 腐 蚀 等 级 在 80 150 m。英 国 BS5493 1997 钢 铁 构件 防 腐 蚀 保护 涂 层 实 用 指南 规定 了不同腐蚀 环 境、不同 耐 腐蚀 年限 推 荐的 热喷 涂 防腐 蚀涂层体系 , 其 中 在全 部腐 蚀 环境 分 类中, 防 腐 蚀涂 层 耐腐蚀 寿命超过 20 a的 只有热喷涂 体系, 表 9为英国 标准涂 层体 系。表 9 B S5493 1997推荐的大气环境下热喷涂防腐蚀涂层体系T ab le 9 M e tal sp ray coatings system in atmosphere from BS5493- 1997腐蚀环境涂层耐蚀寿命 / a10 20涂层体系喷铝 (锌 ) 100 m喷锌 10 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道室外无污染内陆大气室外污染内陆大气室外无污染沿海大气室外污染沿海大气 2010 20 2010 20 2010 20喷锌 (铝 ) 100 m + 油漆 30 100 m喷铝 (锌 ) 150 m喷锌 15 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷铝 10 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷铝 100 m喷锌 150 m喷铝 (锌 ) 10 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷锌 (铝 ) 100 m + 油漆 60 100 m喷铝 150 m喷锌 250 m喷铝 (锌 ) 150 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 ) 封闭 2道喷锌 150 m喷铝 (锌 ) 10 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷锌 (铝 ) 100 m + 油漆 30 100 m喷铝 150 m喷锌 250 m喷铝 (锌 ) 15 m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷铝 150 m喷锌 250 m喷铝 100 m + ( 乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷锌 150 m + ( 乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道喷锌 (铝 ) 100 m + 油漆 60 100 m应用研究喷铝250m 20喷锌喷铝喷锌3501525mm + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道m + (乙烯、环氧、聚氨酯 )封闭 2道注: 封闭涂层可为乙烯、环氧、聚氨酯等封闭 2 道, 或为磷化底漆 1道, 加乙烯、环氧、聚氨酯等封闭 1道。喷锌 (铝 )表示可以喷锌或喷铝。日本工业标准 JISH 8300 /8301 防腐蚀技术便 览 , 推荐了热喷涂防腐蚀涂层体系 (见表 10)。国际标准 ISO 14713 1998 钢结 构件 防腐 蚀保 护 - 金属涂层指南 , 推荐了长效防腐蚀涂层 体系, 表 11为推荐 涂层寿命大于 20 a的涂层体系。国际标准 ISO 12944 5: 1998 色 漆与 清漆 - 钢 结构 防腐蚀涂层系统 第五部分 保护涂层系统 对不同腐蚀环境给予相应的涂层体系 推 荐, 从醇 酸 涂料、富 锌 涂料 到 热喷 涂 金 属涂层, 均详细列出。根据上面 的介绍可知 , 国 外标 准规 范中 最为 关注 的是 底涂层, 说明与金属基底接触的涂层 防腐蚀性 能尤为重 要, 只有底涂层性 能 优 异, 中 间 涂 层和 面 涂 层 的 性 能才 能 得 到 充 分发挥。3 2 国内关于大气环境下钢结构的防腐蚀标准规范国内交通 、水利水电、铁路部门对大气 区钢结 构的防 腐蚀均制定了相应 的规范, 规 范均对 环境 的划 分、涂装 体系、涂 装工艺和质量检 验等做 了相 应技术 规定, 为 国内设 计和 决策 部门进行工程防 腐蚀时提供参考。633 1 国外关于大气环境下的涂装体系的标准规范孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状表 10 日本 防腐蚀技术便览 推荐的热喷涂防腐蚀涂层体系Table 10 M e tal sp ray coatings system in atmosphere from JISH8300/8301腐蚀环境使用寿命 /a喷锌涂层厚度 / m喷铝10 20100 150普通大气20 4040150 30030010 20150200工业大气20 404025030030037010 20250 350200250海洋大气20 4040300 370370250300300370表 11ISO 14713热喷涂防腐 蚀涂层体系Table 11 M e tal spray coatings system in atmosphere from ISO 14713应用研腐蚀环境室外工业和城市内陆, 无污染海岸化工厂、室外内陆工业和海洋城市大气高湿度工业大气或高盐雾海洋大气腐蚀等级中等高很高涂层体系喷铝 (锌 ) 100 m喷铝 (锌 ) 100 m + 涂料封闭喷铝 (锌 ) 100 m + 涂料封闭喷铝 (锌 ) 150 m + 涂料封闭究3 2 1 交通行业装技术条件 中, 桥梁钢结构外表面 涂层配套体系 普通型 ( 10交通行 业标 准 JT /T 7222008 公路桥 梁钢 结构防 腐涂 15 a) 和长效型 ( 15 25 a) 列于表 12和表 13。表 12 桥梁钢结构外表面涂层配套体系 (普 通型 )Tab le 12 Coatings system s used on steel br idge surface ( ord in ary)腐蚀环境C3C4C5- I、C5- M底涂层环氧磷酸锌底漆环氧磷酸锌底漆环氧富锌底漆涂层体系中间涂层环氧 (厚浆 )漆环氧 (厚浆 )漆环氧 (云铁 )漆面涂层脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆最低干膜厚度 / m60+ 80+ 7060+ 120+ 80注: C3中等腐蚀; C 4强腐蚀; C5 - I很强腐蚀 (工业 ); C5- M 很强腐蚀 (海洋 )。表 13 桥梁钢结构外表面涂层配套体系 (长 效型 )T ab le 13 Coatings system s u sed on stee l b ridge sur face ( longterm )腐蚀环境底涂层封闭涂层涂层体系中间涂层面涂层最低干膜厚度 / mC3环氧 (厚浆 )漆脂肪族聚氨酯60+ 100+ 80C4C5- IC5- I环氧富锌 底漆环氧 (云铁 )漆环氧 (云铁 )漆丙烯酸面漆聚硅氧烷面漆面 1道 + 面 2道60+ 140+ 8080+ 120+ 10080+ 150+ 40+ 30C5- M无机富锌 底漆热喷铝或锌环氧封闭漆环氧 (云铁 )漆聚硅氧烷面漆面 1道 + 面 2道聚硅氧烷面漆面 1道 + 面 2道75+ 25+ 120+ 10075+ 25+ 150+ 40+ 40150+ 50+ 120+ 100150+ 50+ 150+ 40+ 40注: C3中等腐蚀; C4 强腐蚀; C 5- I很强腐蚀 (工业 ); C5 - M 很强腐 蚀 (海洋 ); 面 1 道为脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳 树脂漆第 1 道, 面 2道为氟碳面漆第 2道。表 12和表 13显示, 底涂层为 环氧磷 酸锌、环氧富 锌涂料和喷涂金属, 面涂层为脂肪 族聚氨酯丙烯 酸涂料、聚硅 氧烷涂料和氟碳涂料。3 2 2 电力行业设备防腐蚀技 术规程 中对 大气环 境下 的钢结 构的 防腐蚀 涂层推荐 (设计使用年限小于 5 a未列出 )见表 14和表 15。表 14和表 15根据不同保护年限提出了不同的防护方案,使用年限大于 5 a时, 底 涂层均需 要采用 富锌底 漆, 使用年 限电力行业标准 DL /T 5358642006 水电水利工程金属结构大于 10 a可以选用富锌涂料和喷涂金属底涂。孙红尧等: 大气腐蚀 环境下的钢桥梁防腐蚀技术现状表 14 乡村 大气中金属结构的涂层系统 ( DL /T 5358 2006)Tab le 14 Coatings system s on stee l structu re in rura l atm osph ere ( DL /T 5358 2006)设计使用年限 / a底层配套涂层体系有机或无机富锌 涂料涂层道数 /道1 2平均涂层厚度 / m8010 205 10中间层面层底层中间层面层环氧树脂涂料聚氨酯涂料或丙 烯酸 树脂涂 料、氯化 橡胶 涂料、高 氯化 聚乙烯树脂涂料有机或无机富锌 涂料环氧树脂涂料丙烯酸树脂涂料 或高氯化聚乙烯树脂涂料、氯化橡胶涂料1 21 21 211 24080804080注: 1. 设计使用年限 5 a以上表面清洁度等级为 Sa2 1 /2, 设计使用年限小于 5 a表面清洁度等级为 Sa2 或 S t3; 2. 表中聚氨酯树脂涂 料在对颜色和光泽保持有要求