钢桥--读书报告模板

1、钢桥课程读书报告题口口目：钢桥腐蚀与防腐保护英文题目：steel bridge corrosion and protection专业班级：土木工程（道桥工程）学生学号：1010611420学生姓名：李建强指导老师：石俊峰学生成绩：二一三年十一月二十八日湖北工业大学土木工程与建筑学院课程读书报告1口概述口口桥梁是为行人和车辆提供跨越山川，河流而设计的建筑物。在历史上，每当运输工具发生重大变化，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求，便推动了桥梁工程技术的发展。近代随着科技的发展及科技在桥梁等方面的运用，使桥梁的建造取得了突飞猛进的发展。随着经济的飞速发展，人们对交通的要求日益提高。桥梁出现的伊始只

2、是为了满足通行的需求，在物质文明高度发展的这个时代，人们日益追求精神上的享受，在满足人们需求，在合理的技术前提下，桥梁人不断探索和寻求新型的结构，为桥梁的发展做出了很大的贡献。钢桥利用钢为原材料，使得桥梁强度更高，刚度更大，但是重力却更小。大部分钢桥在工厂首先预制，然后运往工地拼接，施工用的时间段，加工方便且不受季节影响。钢桥的跨越能力是所有其它桥中最大的、它最合适无工业化制造、便于运输、安装快、钢桥构件易于修复和更换，但是钢材容易腐蚀，维护所需要的费用较大。钢桥每次突飞猛进的发展都和科技的进步离不开关系。悬索桥作为最早出现的桥梁结构之一，在出现的很长一段时间内，只在一些极其恶劣的环境中采用。

3、人们在那时候选择用悬索结构，大都是因为当时科技水平受限，大跨径的桥梁只能用悬索结构，才可以正常的建造，以满足通行的需要。1.1口钢桥特点及腐蚀危害口口钢桥具有跨越能力大、强度高、建设速度快、施工期限短等特点。1955 年武汉长江大桥的建成使万里长江耸立起中国人民征服长江的第一座丰碑;近年来 ,随着国家基础设施建设速度的加快 ,大型钢结构桥梁不断涌现。修建一座跨江或跨海的特大型钢桥 ,使用钢材的数量一般都在万吨甚至10万吨以上。而腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳是使这种特大钢桥构件退出工作、寿命降低的重要原因之一。在20世纪 2030 年代欧洲和北美发达国家建造一些钢桥 ,因当时防腐技术不能提供长久的腐

4、蚀保护 ,使得这些钢桥投入运营后腐蚀严重 ,即使进行定期的刷油漆维护也不能获得满意的保护 ,只得将这些钢桥降级使用或续建第二座桥 ,给国家造成巨大的经济损失;1967 年美国东部快乐岬与诺加之间的一座铁桥 ,在使用 40 年后塌落于俄亥俄河中 ,使46人丧生 ,调查表明 ,倒塌原因系大气腐蚀造成的应力腐蚀开裂。为此钢铁桥梁的腐蚀已引起各国的高度重视。据1997 年报道 ,武汉长江大桥每年投入维护费 100 多万元 ,但仍远远不够;腐蚀不仅浪费了大量的人力物力 ,也大大缩短了桥梁的使用年限。2口关于钢桥腐蚀与防腐以及长周期防腐的问题口口桥梁钢结构的腐蚀防护以及如何做到长周期的防腐日渐成为人们关注

5、的课题。只有在设计建造的同时 ,对其进行卓有成效的防腐 ,才能确保钢桥的长久寿命。2.1口国外桥梁钢结构防腐发展的历史沿革口口在欧洲和北美地区钢桥的防腐发展过程是:20 世纪 40年代为油漆防腐;5070 年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防腐、电弧喷涂防腐并存;80 年代以后 ,随着电弧喷涂技术的发展 ,电弧喷涂防腐与火焰喷涂相比涂层与基体结合力高、生产效率高 ,因而得到广泛应用 ,初期大多为喷涂锌 ,现在电弧喷涂铝日渐成为防腐发展的趋势。对环境污染严重的含重金属涂装底漆和大量有机挥发物的重防腐涂料基本不再在这些发达国家本土使用。2.2口我国钢桥梁腐蚀现状口口我国钢桥梁腐蚀到目前为止

6、 ,仍集中采用刷油漆防腐。建国 50 年来 ,钢桥梁防腐技术的变化也主要集中在对油漆的种类进行调整。如 20 世纪 5060 年代钢桥梁防腐采用红丹防锈漆加云铁醇酸面漆的铅系环境污染涂料 ,并一直主导着我国钢桥梁的防腐。随着大型钢桥梁的建设 ,其防腐问题开始突出 ,铅系涂装体系的防腐耐久性差和维护费用高昂的缺点日渐显现 ,80 年代开发了重防腐涂料 ,经过对底、中、面漆的配套使用 ,使钢桥的防腐寿命有较大提高 ,90 年代国外重防腐同类涂料开始涌入国内市场。重防腐涂料仅能提供钢桥 10 年左右的防腐寿命,10 年后必然面临巨大的防腐维护费用 ,这在欧洲已被事实所证实。3口钢桥腐蚀的影响因素及原

7、理口口根据特种钢桥的结构特性、使用时的受力特性、周围环境、空气中的有害成分（主要是酸碱盐）、湿度等，可将特种钢桥的影响因素及腐蚀种类分为如下几类。3.1口主要影响因素口口影响钢桥腐蚀的因素很多，主要有自然环境、钢桥的结构、人为因素等。空气中含有的CO2、O2 、H2S、SO2 等对腐蚀的影响很大。另外，因处于不同的温度与湿度中，钢桥的腐蚀速度也不相同。温度越高、湿度越大，其腐蚀的速度越快。钢桥的角梢、凹槽部位、桁架内部极易积水、灰尘和垃圾。这些部位上部富氧，下部贫氧，形成了氧浓度差，致使钢板发生腐蚀生锈。此外，钢桥的主要承载构件因疲劳发生疲劳腐蚀。在钢桥的加工生产中，由于工人操作失误造成表面缺

8、损，表面涂层厚度不足，且由于钢桥构件形状不规则，致使涂装施工质量难以控制。3.2口化学腐蚀口口化学腐蚀是指钢材直接与环境组分发生化学反应而引起的破坏。这种腐蚀在特种钢桥的腐蚀中很少单独出现。3.3口电化学腐蚀口口钢铁表面与环境组分发生电化学反应而产生的破坏称为电化学腐蚀。由于钢铁表面显微组织不同、杂质分布不均匀，同时钢桥表面受力不均匀，表面平整度有差异等原因，导致钢桥表面局部相邻质点产生电极电位差，因而在钢桥表面构成了无数的“微电池”造成腐蚀。因腐蚀生成的铁锈具有吸湿性，可以吸收大量的水分，致使锈层体积膨胀，形成了疏松结构，使腐蚀继续扩展到内部。在钢桥腐蚀中以这种腐蚀为主。口口钢桥在使用中，由

9、于周围的水气很重，易钢桥表面形成水膜，尤其是由钢材制成的桥脚，长时间泡在水中，腐蚀严重。因此，钢桥的防腐措施也主要是针对此种腐蚀的。3.4口应力腐蚀口口钢桥在拉力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的脆断，称之为应力腐蚀（SCC）。SCC仅在拉力作用下产生，存在一个临界应力SCC。钢桥的某些部位长时间处于受拉区，在特殊环境（如工业大气、海水等）下（拉应力未达到屈服应力）突然出现脆性断裂。此种腐蚀具有突然性，在特种钢桥的腐蚀中不多见，一旦出现即造成突发性事故，应该引起重视。3.5口缝隙腐蚀口口缝隙腐蚀是在金属缝隙中发生的局部腐蚀。特种钢桥因其特殊的使用功能，架设时要求速度快，故连接部位多采用销子、螺栓

10、、丙丁接头。这些连接方式存有缝隙，很易藏匿杂质、灰尘，使缝隙内的铁离子或氧浓度与周围产生差值，造成电位差形成“原电池”，从而引起腐蚀。这种腐蚀在特种钢桥的腐蚀中比较多见，且不易被发现，危害性大。4口桥梁钢结构防腐的各种方法4.1口重防腐油漆涂装防腐蚀4.1.1口重防腐油漆的作用机理口口油漆防腐具有美丽的外观 ,简单的涂装工艺 ,多年来一直被广泛采用。随着涂装工艺的发展 ,重防腐涂装成为钢桥防腐的主流。在重防腐涂料中 ,无论是国外名牌油漆 ,还是国内品牌油漆 ,其防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似 ,即涂装工艺由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系;油漆品种均为环氧（无机）富锌底漆、环氧云母氧化铁

11、中间漆和环氧聚氨酯或环氧各色面漆或氯化橡胶面漆等组成。其作用机理为:口口屏蔽作用:油漆涂层将钢铁与腐蚀环境机械隔离开。口口钝化缓蚀作用:油漆涂装体系中,第一道车间底漆对钢铁有钝化缓蚀作用,增加油漆层附着力 ,防腐作用很微弱。口口阴极保护作用:防腐底漆中如添加锌粉（如富锌底漆）,对钢铁提供阴极保护。4.1.2口重防腐油漆的失效机理口口油漆对钢桥梁提供的腐蚀保护以机械屏蔽的隔离防护为主,油漆涂层的老化、粉化使这种隔离作用减弱或失去作用;其阴极保护作用的锌粉是靠油漆中有机粘合才能与钢铁相结合,随着有机物的裂解、老化使锌粉无法与钢铁相结合,这样阴极保护作用自然消失。其次,油漆涂层本身有无数微针孔,长期

12、处在盐雾、潮湿环境下,氯离子、水分子等会透过针孔腐蚀基体金属,在油漆层与基体金属交界处钢铁腐蚀产物体积积聚膨胀,导致油漆层剥落,腐蚀并沿着油漆层剥落处四周迅速扩展,导致整个防腐体系失效。4.1.3口重防腐油漆的国内外使用状况口口随着防腐技术的发展,人类生存环境的不断恶化,涂料对环境的污染性逐渐被人们认识,国外已不再在钢桥上大面积使用重防腐涂料,目前发达国家将其销售市场直接转向发展中国家和经济不发达的国家。如果我们在新建钢桥中继续使用有机重防腐涂料进行防腐,那么10年后我们将会步发达国家后尘 ,面对的是庞大的钢桥防腐维护费用,严重时甚至会影响桥梁的安全性。采用重防腐涂料防腐的钢桥,最多在建设后1

13、0年就需要进行例行维护,除去浮锈和旧油漆,这不仅影响交通正常进行,同时维护的效果也不可能达到建设初期水平,还消耗大量涂料,旧油漆重金属颜料也会污染周围环境,甚至还要专门成立一支钢桥防腐养护队伍。因此每座钢桥梁都不得不为此支付一笔相当数量的维护费用,这种开支还不是一次性的,而是以后每隔35年就得进行一次。重防腐涂料的防腐寿命一般为810 年,世界各国大量应用实例都证明了这一点。英国标准BS5493中规定无论何种环境,防腐年限在 1015 年以上主张采用热喷涂锌、铝防腐。4.2口热浸镀锌防腐口口钢桥的护拦、扶梯及拼装式小型钢桥梁采用热浸锌防腐,热浸锌镀层一般无法超过80 m 厚度,在一般工业大气环

14、境下可以提供 10 年左右的有效保护。热浸锌防腐工艺需要将工件浸入熔融的金属锌镀槽中,受镀槽容积所限,不能对较大尺寸的钢桥部件进行防腐施工。其次,不能到现场进行热浸锌防腐,只能在固定的工厂施工,势必造成大量的往返运输费用,再次,热浸锌镀层碰伤后,自身无法进行修复。因此采用热浸锌方法对钢桥全面防腐有很大的局限性。4.3看热喷涂防腐口口热喷涂技术是利用热源对金属、非金属、陶瓷等喷涂材料进行加热,将熔融的粒子雾化、喷射并沉积到基材表面上 ,形成特殊表面涂层的方法。喷涂使用的热源主要有三种:一是电弧热源,二是等离子热源,三是燃气热源。并由此把热喷涂分为电弧喷涂、等离子喷涂和火焰喷涂 ,用于防腐领域的主

15、要有火焰喷涂和电弧喷涂。4.3.1口火焰喷涂口口火焰喷涂是采用可燃性气体的燃烧作为热源,将金属丝材或粉末熔融、雾化、吹喷于基体表面的方法。在欧洲及北美钢桥梁早期热喷涂防腐为氧、乙炔火焰喷涂,取得很好的防腐效果。我国于1965 年曾在南京长江大桥钢板纵梁上盖板采用火焰喷锌加耐磨漆方式进行防腐,13 年后检查效果良好。但火焰喷涂生产效率低,严重制约钢桥的加工工期,因此仅对钢桥长期积水、阴暗面和主要受力构件进行喷涂防腐。若对整个大桥采用氧、乙炔火焰喷涂防腐可能会出现防腐施工效率与工期矛盾,喷涂层长久附着有效与涂层结合力的矛盾等,因此国内没有大面积采用火焰喷涂进行钢桥防腐的例子。4.3.2口电弧喷涂口

16、口电弧喷涂防腐原理是利用电弧喷涂设备,对两根带电的金属丝( 如锌、铝等 )进行加热、熔融、雾化、喷涂形成防腐涂层,外加有机封闭涂层的长效防腐复合涂层,该涂层的显著特点是:口口具有较长久的耐腐蚀寿命 ,其防腐寿命可达到 50 年以上 ,同时该防腐涂层在 30 年使用期内无须其它任何防腐维护;30 年以后的维护 ,仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料 ,无须重新喷涂 ,实现一次防腐 ,涂层经久有效。口口电弧喷涂层与金属基体具有优良的涂层结合力 ,金属喷涂层以机械镶嵌和微冶金与基体金属相结合 ,在轻微的弯曲、冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱落、不起皮、结合牢固、防腐长久有效 ,这一点是其它任何表面防腐涂层无

17、法达到的。口口电弧喷涂锌、铝涂层防腐原理为阴极保护 ,在腐蚀环境下 ,即使防腐涂层局部破损 ,仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果。涂层( 阳极 )与钢铁基体（ 阴极 ）的面积比 1;而富锌涂料的阳极与阴极比都 < 1 ,其保护效果和结合力也远远低于电弧喷涂防腐涂层。4.3.3口电弧喷涂和火焰喷涂的比较口口电弧喷涂同火焰喷涂相比,由于采用了电能代替气体燃烧,大大提高了工作效率和工作安全性,特别是电弧喷涂机械化设备的出现,电弧喷涂技术已完全可以满足桥梁建设工期的需要,且电弧温度远高于火焰,涂层结合力也远大于火焰喷涂 ,因此涂层质量也完全可以满足长效防腐的需要。美国由于人工费用高,使用电弧喷涂防

18、腐施工的费用甚至低于防腐油漆。经过几十年的考验证明,热喷涂技术是钢铁结构长效防腐的最好方法,这个结论已经得到世界许多国家的政府部门和工程界的认可。4.4口国内外热喷涂长效防腐技术研究进展4.4.1口国外热喷涂长效防腐涂层的腐蚀试验口口1953年美国焊接学会对热喷涂锌、铝涂层在工业环境、海水环境（半浸在不流动海水和全浸在流动海水）和海洋性环境三大类环境进行长达19年的工业挂片试验,投放试片248 片,试验结果表明,喷锌、铝加封闭涂层都能对以上三大类环境的钢结构构件提供长期有效防腐保护,公布了世界著名的热喷涂19年试验报告 AWS C2114 - 74。美国LAQUE腐蚀技术中心在海洋大气34年防

19、腐涂层性能试验报告证实,热喷涂锌、铝涂层在各种有害环境中长期有效,美国在此基础上并结合19年报告,制定了AWSC2118 - 93 热喷涂操作指南,作为热喷涂施工企业质量控制手册,以期指导生产。美国海军土木工程实验室对75m厚的喷锌、铝涂层进行10 .5年的耐海洋气候和海水试验 ,未发现红锈出现 ,证明涂层防腐有效。法国地下铁道公司对喷锌、铝涂层进行10年的暴露试验,结果表明防腐有效。前苏联第比利斯地下矿井水试验指出:喷锌防腐至少提供30年的耐腐蚀性。不同国家技术人员的试验结果是一致的。即热喷涂锌、铝涂层均能够提供钢铁在海洋大气、工业大气、海水环境下的长久有效保护。这些试验结果直接被作为热喷涂

20、防腐技术标准制定依据 ,直接推动了 20 世纪 60 年代以后世界发达国家大型钢铁桥梁热喷涂防腐的应用,为世界的热喷涂发展作出巨大贡献。4.4.2口热喷涂长效防腐在国外钢结构桥梁的应用口口热喷涂在桥梁上的应用,在20世纪30年代已开始,发展至6070年代时 ,欧洲每年用于热喷涂防腐的锌丝达4000万磅,美国每年热喷涂用锌丝达200万磅;一般热喷涂复合涂层的耐腐蚀寿命为2040年以上。英国的许多大桥都有25年以上的喷锌防腐蚀经验。负责桥梁维修的工程师们,根据他们对大型结构喷锌的经验认为,处于恶劣环境的桥梁,尤以桥上难以接近或不可能接近的部位,喷锌、铝是一种有效的处理方法。英国列举了全国各地大型钢

21、铁桥梁采用热喷涂进行防腐的应用实例,它们都达到了25年以上无需维修的长效防腐效果。其中昆斯费里梅登里德第四公路大桥,在70年代是世界最大钢桥,耗钢材2万吨,喷涂耗锌丝100万磅,防腐效果很好,使用了20多年无需维修。南威尔士新港 (Newport)的乔治街大桥(George Street Bridge)建于1964年,位于高度工业污染环境中,采用喷锌防腐,到 1985年,即经过 21 年无维修,检查涂层状况良好,并证实至少5年内无需维修。苏格兰的奢林斯费利（Qucesferry）的第四公路桥,建于19601964 年,该桥主跨1000m,位于多风的海洋环境,采用喷涂锌外加封闭处理,经历13年无

22、维修,发现保护层色泽仍完好,结构完美。4.4.3口电弧喷涂长效防腐在国内的应用口口电弧喷涂长效防腐技术于 20 世纪 90 年代起 ,先后在煤矿、铁道、水利、港口码头、冶金、机械、广播电视、医疗、电力、消防等领域得到广泛应用,如宝山钢铁集团马迹山港码头钢桩、上海磁悬浮快速列车轨道功能件、长江三峡水利枢纽工程、武汉军山长江大桥钢箱梁及桥面等国家重点建设项目 ,以及淳安千岛湖南浦大桥、长江黄柏河大桥、下牢溪大桥、广州机场三元里立交桥、徐连高速公路邳州运河大桥等钢结构桥梁均采用了电弧喷涂长效防腐技术进行了腐蚀防护 ,并取得很好的防腐效果。我国已完全有能力采用电弧喷涂长效防腐技术解决国家大型钢桥梁的腐

23、蚀防护问题。5口钢桥防腐的重点和难点5.1口钢桥防腐中存在的缺陷5.1.1口防腐涂装施工中“一刀切”现象严重口口钢桥的防腐蚀涂装主要采用喷涂铝、锌及涂层法。由于钢桥特殊的使用功能强调统一性，导致在涂装过程中易形成“一刀切”，都使用同一种方法。另外，沿海地区与内地采用相同涂装标准，使沿海地区特种钢桥在使用时出现大面积锈蚀。5.1.2看局部设计、选材不合理口口部分桥面板设计太薄，在焊接防滑条时出现局部被熔化现象，水汽很快渗入面板底部从内向外腐蚀，在使用中发现有些面板已被锈穿。接头材料选用得太弱，通常是耐候性差。涂层厚度不够，经常造成点腐蚀，特种钢桥的损坏大部分属此种破坏。桥脚涂层太薄，尤其是处于水

24、与大气交界面处，此处水、空气充足极易出现腐蚀。5.1.3口日常使用维护管理、监督机制不健全口口由于钢桥处于水中与地面交替的环境中。这种干湿交替极易造成腐蚀，应重视日常维护。但在实际使用中未进行有效的维护，即使有些部位出现了大面积锈蚀依然使用，未及时进行相应的处理措施。另外，在钢桥使用完毕后没有进行必要的清洗及晾晒就直接进库。只有建立有效的管理、监督机制，才能做好日常的维护。5.2口针对钢桥防腐的建议口口针对目前钢桥防腐涂装中存在“一刀切”的缺陷，建议将全国的大气环境进行大致分类。口口针对不同的地区建立不同的防腐涂装标准。研究简便的涂层检测方法，加强涂装施工质量检查，严格按国家有关标准执行，使钢

25、桥在出厂前达到涂装应有的效果。口口针对于局部设计、选材中存在的问题，应在易腐蚀部位考虑腐蚀的影响，适当增加钢板厚度，对于接头部位选用强度高、耐腐蚀性好、耐候好的复合材料。同时应研制耐候好、防腐时间长、环保型的涂装材料。对于象桥脚那样常处于水与大气交界面处的部位，应增强防腐措施。如在交界处悬挂铝块，此法灵活，位置可随意调整以适应桥脚不同的吃水深度。口口对于某些重要部位应采用重防腐方案。重防腐是一种复合涂装体系，结合了涂层法与热喷锌、铝的优点。采用底漆-中漆-面漆的结构形式，涂装厚度达250500m，防腐年限达2030年，是一种长效、实用和经济的涂装体系。口口针对于日常维护管理、监督机制的不健全，

26、可建立钢桥数据库系统。对特种钢桥的配发、使用情况进行调查并建立维护钢桥的数据库。根据钢桥数据库提供的资料对钢桥定期维护，检查平时维护情况，建立切实有效的监督机制。6看钢桥梁长效防腐的必要性口口世界各国早期建设的钢桥梁基本上都采用油漆防腐 ,普通涂料防腐寿命为 35 年 ,重防腐涂料涂层为 810 年 ,以后每隔 35 年需重新涂漆维护 ,其维护效果难以令人满意 ,我国也不例外。历史上油漆防腐钢桥腐蚀造成的危害是严重的 ,钢桥防腐维护费用是巨大的。由于腐蚀效应和现有油漆的风化 ,目前有大量的钢桥需要维护、修理和重涂。鉴于此 ,无论是新建钢桥梁、还是已经建好使用的钢桥都迫切需要一种 3050 年以

27、上的长效防腐涂层 ,实现一次防腐,钢桥经久不腐。在欧洲,交通部门利用长寿命金属喷涂防腐涂层已经半个多世纪了。美国、英国、挪威、瑞典等国早在 20 世纪五六十年代就开始在桥梁防腐上大面积推广应用金属喷锌、铝防腐涂层;我国热喷涂（尤其是电弧喷涂）技术已达到国际先进水平 ,但该项技术在国内钢桥防腐上的应用极少。我国的钢桥仍在大量采用重防腐油漆防腐 ,钢桥的设计寿命与防腐寿命必然存在较大差距。近年来国家大力投资交通设施建设 ,在跨越大江、大河的路段要建大量钢桥梁。对于新建桥梁 ,只有既能提供优良的耐久性 ,又与环保冲突最小的涂层才是可用的 ,热喷涂金属涂层由于具有优良的防腐性能和环境适应性 ,受到桥梁工程师们的关注。90年代以来我国的电弧喷涂工艺得到进一步完善 ,大大提高了涂层质量、生产效率 ,降低了生产成本 ,已广泛用于钢结构构件的长效防腐 ,其防腐效果大大优于油漆防腐 ,可以做到一次防腐与钢桥设计寿命同步。在我国钢桥梁上推广应用电弧喷涂层长效防腐 ,在未来的几十年将为国家节约大量的钢桥防腐维护费用 ,减少油漆防腐维护带来的环境污染 ,延长钢桥的使用寿命 ,必将产生巨大的经济效益和社会效益。 口口桥梁工程在新纪元的梦想就是连接全世界。“一桥飞架南北，天堑变通