重庆嘉陵江牛角沱大桥位于渝中区牛角沱，横跨嘉陵江。全长600.56米，其中主桥长384米，由顶承式钢桁梁桥和简支梁桥组成。引桥长216.56米，为7孔简支梁桥。是一座横跨嘉陵江、连接南北交通的大型城市桥梁。大桥于1966年1月建成，至今已通车47年。
1 桥梁自然环境分析
重庆降水年平均pH值为4.28，绝对最小值为3.00。酸雨频率达94%，几乎达到酸性降水的水平。阴离子和硫酸根离子占雨量的36.3%，硝酸根离子占6.6%，其他污染也较严重。重庆还是著名的“雾城”，1951～1980年，年平均雾日数为69.3天，1953年雾日数达148天。据沙坪坝气象站观测统计，雾滴pH值在5.60以下的酸性雾次数占总观测次数的94%，pH值小于4.00的强酸性雾占23%。1986年10月6日观测到的雾滴pH值为3.30。 四年平均值为4.54，不同季节变化不大。沙坪坝酸雾分类统计（fees～lsea）PH值3.00～3.994.00～4.995.00～5.60>5.60频率（％）2344，267由于雾滴的采样比雨水困难，影响了雾化学成分的分析。从1986年12月至1988年4月沙坪坝雾采样分析可以看出，雾的离子成分中，酸性物质主要有硫酸、硝酸、氟化物和氯化物等。它们对酸雾的相对贡献，可以用它们酸根离子浓度的比值来表示。SO。“与*0.1相比，Q——离子浓度比为15.1：丑2*0。”与F——离子浓度比为11：1。 重庆是酸雨侵蚀相对严重的地区，电视塔和施工机械、路灯、电线的维修频率比南京快1.5倍。嘉陵江牛角沱大桥主桥结构为钢桁梁，表面面积5.6万平方米。该桥地处酸雨酸雾严重的主城区，结构所处环境污染严重。根据重庆钢结构表面腐蚀相关数据显示，嘉陵江牛角沱大桥钢梁每年锈蚀厚度0.16毫米。如此腐蚀速度，不到30年桥梁就会因钢梁锈蚀而濒临危险。因此，如何对大桥钢梁进行维护保养，保证钢梁运营期间的安全，达到桥梁的设计寿命，是我们面临的问题。 现在就我公司对该桥钢梁的养护管理情况逐一介绍，并就这些问题进行探讨。
2. 桥梁维护
多年来，我们以科学发展观为指导，坚持开展桥梁定期检查、定期检查、专项检查等工作，根据桥梁检查技术状况，分清主次，科学制定预防性养护计划，确保在最佳时期对桥梁进行养护，在桥梁全寿命周期内最大限度降低养护成本。1966年建成通车的重庆嘉陵江大桥为双悬臂带吊孔钢桁梁桥。由于我公司预防性养护措施得当，虽然已有40余年历史，但在2004年健康监测与安全评估中，同济大学对该桥主桥剩余疲劳寿命最短评估为52年，充分体现了预防性养护在桥梁养护管理中的重要性。
2.1 预防性维护的重要性
为了科学规范地开展桥梁设施预防性养护工作，《公路养护技术规范》、《公路桥涵养护规范》、《公路桥梁养护管理制度》、《城市桥梁养护技术规范》、建设部令第118号《城市桥梁检查养护管理办法》以及我公司《质量手册》、《质量程序文件》、《质量操作文件》等质量管理体系文件，通过学习标准文件，结合三桥实际情况，使工程技术人员及养护人员进一步掌握桥梁养护管理中的养护管理知识，如检查什么？怎样检查、记录？养护什么？怎样养护？哪些病害需要及时修复？怎样修复？预防性养护的最佳时间是什么时候？我公司还不定期召开桥梁养护及安全施工规范现场观摩会。 通过日常养护及预防性养护工作流程的观摩和现场交流，取长补短，进一步提高公司养护作业现场管理水平和养护作业标准化管理水平，培养一支既有一定理论知识，又有一定养护经验的桥梁养护人员队伍。
2.2 实行分级负责的养护管理制度
规范化的养护管理模式是保证桥梁预防性养护管理健康持续发展的基础。我公司对桥梁养护管理实行分级负责制。第一级为公司分管领导、总工程师负责；第二级为设施管理部负责，由部门经理、总工程师、综合养护队组成；第三级为桥管处负责，各处由主任、工程技术人员、养护工组成。三级机构分别负责桥梁设施的管理、检查、小修、大修、技术鉴定等工作，强化各级监督作用，确保及时发现问题、及时解决，将病害遏制在萌芽阶段，使预防性养护工作得以有效开展。
2.3 引入竞争机制，推行桥梁养护市场化
根据相关标准，我们将桥梁设施养护分为小修、中修、大修、加固改扩建工程四类，小修由我公司养护队伍负责实施；中修、大修、加固改扩建工程均通过招标方式实施，选择有资质的专业队伍进行养护，充分利用社会资源，形成竞争机制和约束机制，确保大修、中修、加固改扩建工程和预防性养护工程的养护质量，节约养护资金。
2.4 以技术创新推动预防性维护工作
科学维护就是以科学技术为先导，以市场化维护为准则，以预防性维护为核心，以机械化维护为手段，探索钢结构长效防腐技术。
重庆嘉陵江大桥于1966年建成通车，为钢桁梁桥，主要承重构件全部由钢材制成。为了使钢构件保持良好状态，防止酸雨等有害气体的腐蚀，我们采用涂漆的方法来防止钢梁锈蚀。上世纪六七十年代，由于维修技术落后，钢梁涂漆采用的工艺是手工除锈漆，使用的主要材料是醇酸磁漆。从北到南，钢梁涂漆工程大约用了5年时间才完成，每年都要两个涂漆队和一个吊装队反复涂漆。由于受酸雨的影响，室外油漆每两年需要修补一次，钢梁涂漆5年的周期必然造成部分钢梁不能及时修补，费工费力，质量也不能保证。 20世纪80年代，工程技术人员通过对桥梁的日常巡检、定期检查、定期检查，及时掌握钢梁的技术状况，通过对钢梁油漆衰减规律的分析，逐步摸索出钢结构长效防腐技术，科学制定钢梁油漆预防性养护方案，并在最佳时期实施养护。1999年9月，我公司投资近400万元，完成了嘉陵江大桥钢梁涂装工程。采用的养护工艺为喷砂除锈涂漆（机械化施工），使用的主要材料为环氧富锌漆。钢梁油漆质保期为8年。后者的工艺、材料、机械化水平均比前者先进，质量有保证，满足钢梁油漆的质量要求。 由于对钢梁采取了预防性养护措施，该桥经历了40多年的夏热冬冷、暴雨烈日、超载提速等考验，至今仍保持着安全运营状态，承担着越来越重的运输任务，创造了巨大的经济效益和社会效益。20世纪80年代末，日本专家到钢梁视察，惊叹该桥养护得好，十分罕见，并表示他们国家20世纪60年代修建的一些同类桥梁已是危桥。2004年，同济大学对该桥进行了健康检查，通过荷载试验和精密仪器检测，评估该桥总使用寿命可达设计年限100年。
3 钢结构长效防腐技术研究
钢筋锈蚀是一种自然现象，如果不进行防腐养护，钢结构锈蚀到一定程度就会危及桥梁结构的安全使用，钢结构长效防腐技术是人类对钢结构防腐不断探索的最佳措施。
纵观国内外钢结构防腐技术的发展，大致可以分为两种基本途径：一是涂层防腐，二是金属防腐，这是目前各国的现状。
3.1 油漆防腐阶段
到目前为止，由于技术、经济、材料来源、操作习惯等原因，各国均采用这两种防腐措施。20世纪40年代以后，欧美普遍采用红丹或磷化底漆+云铁醇酸面漆对钢结构进行防腐处理，早期日本也采用红丹底漆加长油醇酸面漆进行防腐。发达国家投入大量资金进行研究，新产品层出不穷。从环保角度考虑，目前国外采用水性涂料较多，以尽量减少涂料中VOC(挥发性有机化合物)的含量。我国也是从红丹漆、醇酸磁漆开始，在实践中不断学习探索，逐渐发展到使用环氧富锌漆、氯化橡胶桥梁漆，直至目前使用较多的无机富锌、不饱和聚酯漆、氟碳漆，以达到延长钢结构寿命的目的。 可惜的是，这一时期问世的数百种涂料的防腐效果都不尽人意，因为涂料寿命短，反复涂刷增加了工人的工作量，尤其是在那些难以触及的地方。虽然随着技术进步问世的Fz-1片状无机富锌涂料和氟碳涂料与以前的涂料相比，防护寿命大大延长，但仍然难以满足人类的需求。正是这种不满足感推动了人类的技术进步。
3.2金属腐蚀防护阶段
欧美于20世纪40年代开始应用此项技术，从火焰喷涂发展到电弧喷涂，从喷锌发展到喷铝及锌铝合金、假合金等；日本也于20世纪60年代中期开始采用此项技术；中国工程技术人员于1952年将此技术应用于安徽淮南发电厂至蚌埠45公里范围内的264座高压输电塔，采用火焰喷涂金属锌，不经表面封孔处理，26年后检查涂层完好。这方面，欧美更有经验，据记载，1947年英国在南威尔士酸洗车间仅对起重机钢梁喷涂了100μm厚的铝涂层，28年后检查，涂层与钢基体仍完好无损； 1936年美国在密苏里州堪萨斯城Kaw河钢桥上采用火焰喷涂250～300μm厚的锌涂层，1975年检验结果表明，钢基体状况良好，保护效果良好；美国费城Ridge大道铁路桥处于蒸汽机车、内燃机车、高速公路汽车尾气的污染环境中，该桥于1937年防腐施工时采用了250μm厚的纯锌涂层，1995年检验时，锌涂层仍对钢基体起到很好的保护作用。国外早期记录的最大涂层厚度为370μm，50多年后检验，防腐效果良好；最小涂层厚度约75μm，10多年后仍有很好的防腐效果。 我国有人进行试验发现小于100μm的锌层防腐效果很差，这种差异可能与环境、涂装施工的控制有密切的关系。从经济性角度看，还需进一步研究。虽然我国在1952年就在钢结构上采用了金属长效防腐技术，并取得了良好的效果，但直到1995年才开始推广，国内许多高校开始了金属长效防腐的研究。随着国民经济的快速增长和我国每年约3.5亿吨的钢产量，钢结构在全国范围内得到了广泛的应用，各种长效防腐技术在工程实践中的运用也日益增多。
3.3 长效防腐蚀技术理论应用现状
金属防腐主要用于要求寿命在20年以上的钢结构。根据目前的经验，要达到20年以上的防护寿命，喷纯锌时涂层厚度需在150μm左右，喷纯铝时涂层厚度需在120μm左右，具体增减需根据钢结构所处环境中有害物质的含量而定。国外实践证明，锌铝合金（Zn-Al15）可明显延长防护期，厚度为150μm即可达到35年以上的防护寿命。近年来开发的一些新型涂层在满足一定厚度和某些特定环境的情况下，也能达到20年以上的防护效果。 涂层的典型长效防腐方案如下： 方案一 底漆：环氧/无机富锌底漆 75μm 中漆：环氧云铁中漆 125μm 面漆：丙烯酸聚氨酯面漆 80μm 方案二 底漆：环氧/无机富锌底漆 75μm 面漆：丙烯酸聚硅氧烷漆 125μm 方案三 底漆：无机富锌底漆 75μm 中漆：环氧中漆 100μm 面漆：氟树脂面漆 40μm 方案四 底漆：Fz-1片状水性无机富锌漆 60μm 中漆：881-Z01环氧云铁中漆 80μm 面漆：881-Y12氟碳面漆 80μm 以上四种近年来国内外大型桥梁钢结构外涂装普遍采用环氧乙烷、环氧丙烷等方案，不同环境条件下涂层厚度有所差异。
3.4钢结构内部防腐的重要性
近年来，部分钢箱梁采用T-541Q无溶剂环氧厚浆涂料进行内防腐，其优点是溶剂挥发后不留微孔，涂膜光滑致密，附着力强（大于30MPa），使用寿命长（20年以上）。对于钢结构内部较大的缝隙，采用HM106密封胶，其优异的耐水、耐油、耐大气老化性能和极高的粘结稳定性，可使其使用寿命延长到20~30年。还有“锈敌”和XBC06系列。该涂料最大的优点是免除锈蚀，由于焊接工艺和结构原因，箱梁内部总有相当一部分部位的锈蚀非常难除，采用无锈防腐涂料省时省力，而且该类涂料为水性溶剂，有害挥发物含量极低。 箱梁内部防腐也采用环氧富锌涂料或其他涂料，防腐效果也达到要求，但除锈困难，特别是内部结构复杂的钢结构，施工质量往往难以控制，难以达到预期的防腐年限。各国防腐专家都在不断寻求延长钢结构防腐寿命的措施，以期与钢结构具有同等寿命为目标。从目前的研究成果看，长期防腐的关键一方面是尽量防止有害介质到达钢材表面；另一方面是先牺牲设置在钢材表面外侧的多层防护材料，使其发挥防护作用。实验证明，含铝量较高的锌铝合金或锌铝伪合金涂层比长期涂层、镀锌、喷纯锌、铝涂层效果更佳。 研究表明，当锌铝合金中铝的重量配比达到30%时，能达到较好的防腐效果钢结构防腐等级，但由于技术原因，目前尚无此配比的锌铝合金。英美公司目前生产的Zn-Al15合金丝，铝含量已达到15%；北京有色金属研究总院将锌、铝以粉末状装入管状电极中，在电流产生的高温下熔化，然后喷涂到钢铁表面，达到防腐目的，铝含量已达到20%；上海润新化工科技发展公司将锌、铝制成相同直径的金属丝，采用单枪双丝等速溶技术，将金属喷涂到钢铁表面作为防腐涂层，铝含量高达27.4%。 英美公司材料形成的涂层为锌铝合金，而中国公司材料形成的涂层只含有少量的锌铝合金钢结构防腐等级，绝大多数以假合金的形式存在于涂层中。但加速腐蚀试验证明假合金同样具有优良的防腐效果。其原理是铝粒子在混合涂层之间形成网状骨架，阻止了先于铝腐蚀的锌腐蚀产物（ZnCl2、ZnO）的积累和流失。反过来，锌的腐蚀产物堵塞了铝网状结构中的小孔，而氧化铝（Al2O3）又比较致密。这两个因素大大减少了进入涂层更深层的介质，腐蚀钢材的速度自然要慢很多。
3.5 试验与实践得出的防腐解决方案
第一层为厚度大于250μm的锌铝假合金或锌铝合金涂层，它的作用是作为牺牲金属提供电子，保护钢材不受腐蚀。第二层为密封和化学防腐的中间层，金属涂层也是一种多孔体，堵塞毛细孔隙的目的是为了防止有害介质进入和接触钢材，避免发生电化学腐蚀。第三层为外密封层，它的目的是保护密封层，延长其老化和劣化时间，当然这一层的材料具有一定的抗紫外线和恶劣环境的能力就更好了。第三层的另一个作用是装饰，使结构在环境中表现出设计师想要的风格。这种防腐措施在很多工程实践中得到了应用，人们希望看到100年以上的防腐寿命。
3.6 长期防腐技术工程运行的重要性
无论是油漆涂装还是金属涂装，除锈、涂装的时机和质量都非常重要。涂层性能的好坏，不仅取决于涂装产品质量，更大程度上还取决于涂装施工的工艺方法、工作环境、施工设备、工作人员的操作水平和责任心。油漆施工要求温度范围在4～40℃之间，相对湿度在85%以内，构件表面无粉尘及污染物，除锈要达到一定的标准；金属热喷涂施工必须满足除锈达标、环境温度在5℃以上、金属底材温度高于大气露点3℃以上、除锈与喷涂之间的时间间隔（晴天不超过12小时，潮湿或有雾环境不超过2小时）的条件。
3.7 腐蚀标准验收的重要性
一般施工后都要求检查涂层外观、涂层厚度、结合强度、耐腐蚀性能、致密性等。由于我国工程技术人员的知识水平、业务操作能力、检测设备等因素，涂层质量经常处于失控状态。在我国工程建设市场的现状下，原有的国有企业管理模式已不复存在，在逐利、市场无序竞争的条件下，多数企业大量使用廉价农民工，不进行技术培训或只进行一些简单的操作培训就分派他们干一些重、脏、累、有害的苦力活和一些需要一定技术水平的工作。建设资金不到位，工资拖欠。工程质量监督力度不够，责任心不强，不能保证质量达到预期标准，监理的质量检查工作也大多流于形式。 特别是多年来，由于政绩工程、献礼工程、限期竣工工程、分包工程监管缺失（重分包报价，不重质量）等因素的影响，质量问题比比皆是。欧美热喷涂防腐经过50多年依然完好无损，我们采用同样的防腐措施，但不到两年就出现结构生锈的现象。油漆防腐也存在同样的问题，近几年修建的防腐工程总是比以前和国外修建的差很多。建设单位的自检记录、监理的检查记录上可能明明记载着合格或优秀的结论，但锈蚀的早期迹象却无情地反映出施工过程中的诸多失误。
3.8防腐蚀市场管理的重要性
当前建筑市场管理某些环节的缺失或许是一个重要因素。在国家政策的引导下，工程项目建设实行招标制，建设方重视投标人的资质。资质高者综合实力强是毋庸置疑的，但令人意想不到的是，资质高的大型企业由于中标率高，人力资源匮乏，往往安排没有经验的管理人员来管理自己拿下的项目。再加上施工队伍技术水平低、工程经验少、临时农民工多、投标低于成本价、工期不合理、资金不足等因素。特别是一些市政工程，干扰因素多，前期准备不充分，开工仓促，实际施工时间往往低于不合理的承包时间，工程分包给一些技术含量低的队伍，在这样的条件下，完成的工程质量自然难以达到要求。 在这种情况下，施工方可能出于面子、业绩考核、干部晋升等原因，先给出合格结论，指出一些需要修复或修缮的工作让施工方继续完成。由于验收工作是在项目投入运营一年后进行的，施工方将因诸多不便而无法完成大部分修复工作。此外，由于监管不力，一些修复工作将半途而废。
4 桥梁防腐综述
总之，导致防腐工程质量低下的因素有很多，但只要我们落实领导责任制，落实每个人的责任，克服政绩工程、限期工程，树立质量第一的思想，严格按照《城市桥梁养护技术规范》控制工程质量，就能打造与桥梁同寿命的长寿防腐工程，延长其老化、劣化时间；在创建环境友好型、资源节约型社会的方针指引下，使投资巨大的防腐工程达到规定的质量要求，创造最大的经济效益和社会效益。
