钢桥结构特点及采用重防腐技术的必要性
目前国内外钢桥的结构形式十分丰富，主要形式有大型钢箱梁结构、钢桁架结构、钢管拱或钢箱拱结构、以及多种钢组合梁结构等。与一般混凝土桥梁相比，钢桥具有跨越能力大、强度高、建设周期短等优点。
自1955年长江上第一座钢桁梁桥——武汉长江大桥建成以来，大型钢结构桥梁不断涌现，此类桥梁的用钢量一般都在万吨以上，甚至十万吨。表面腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳是此类大型钢桥构件产生外观缺陷、使用寿命降低甚至丧失工作能力的重要原因之一。
迄今为止，钢结构腐蚀正在给世界各国的国民经济造成巨大的损失，在一些主要工业国家，每年因钢结构腐蚀造成的经济损失约占国民经济产出的2%～4%。
1975年美国因腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，约占当年GDP的4.2%；1982年，这一数字就达到了1260亿美元；1969年英国的腐蚀损失为13.65亿英镑，占GDP的3.5%；1976年日本的腐蚀损失为92亿美元，占GDP的1.8%；而据我国1995年统计，腐蚀损失则高达1500多亿元，约占GDP的4%。
目前，全球范围内每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已达数千亿美元，而且因钢结构腐蚀引起的事故危及结构的安全运行，因腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，特别是焊接钢结构和高应力条件下的钢结构，在应力作用下，腐蚀会大大加速。
钢桥结构的防腐已成为人们日益关注的课题，只有在设计和施工过程中根据其结构特点和环境条件采用合适的重防腐技术，并合理考虑后续的涂装维护，才能保证钢桥的正常使用和长寿命。
▍重防腐技术在桥梁钢结构中的应用
2.1重防腐技术应用趋势
欧美钢桥防腐的发展历程是：20世纪40年代油漆防腐；50年代至70年代重防腐油漆防腐、热镀锌防腐、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，电弧喷涂防腐得到广泛应用，早期多为喷锌，现在电弧喷涂铝正成为防腐发展的一种趋势。
20世纪90年代以后，随着国际交流的日益频繁，一些来自欧美技术先进的重防腐涂料品牌相继进入我国，阿克苏诺贝尔、丹麦海虹老人、荷兰西格玛等国际知名涂料公司相继在华设厂，客观上推动了国内重防腐技术的发展，逐步完善了我国铅基涂层体系传统模式，形成了以金属喷涂、含锌涂层为核心的重防腐技术。
2.2 目前流行的桥梁钢结构外表面重防腐配套表
2-1 体系编号 品种 涂料类型 应用示例
系统一
铝喷涂、弧铝喷涂—封口漆—环氧云铁封口漆—中涂漆—环氧云铁中涂漆—面漆—聚氨酯面漆：武汉阳逻长江大桥、武汉军山长江大桥、海南琼州大桥、浙江千岛湖南浦大桥、舟山桃夭门大桥、万县长江大桥等。
（桃夭门大桥 图片来源：wikipeida）
系统 2
底漆—无机硅酸富锌底漆、封闭漆—环氧铁红封闭漆—中间漆—环氧云铁中间漆—面漆—聚氨酯面漆：广东佛山东平大桥、广东虎门大桥、厦门海沧大桥、南京长江二桥、宜昌长江大桥、日本明石海峡大桥等。
（日本明石海峡大桥 图片来源：FknvermiLLion）
系统三
底漆—环氧富锌底漆—中涂—环氧云铁中间漆—面漆各类面漆：上海黄浦大桥、上海杨浦大桥、芜湖长江大桥、东莞大芬北大桥等。
（桃夭门大桥 图片来源：wikipeida）
▍桥梁钢结构重防腐涂装
3.1重防腐涂层作用机理及失效机理
随着涂装技术的发展，重防腐涂料已成为钢桥防腐的主流（如上述的系统2、系统3）。在重防腐涂料中，防腐涂装工艺、涂层类型大体相似东莞钢结构防腐涂料哪家好，即涂层设计均为底漆、中间漆、面漆组成的多层涂装体系。
涂料品种均是由环氧（无机）富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和聚氨酯或环氧或氯化橡胶面漆组成，其作用机理如下。
1 阻隔作用 涂层从机械上将钢材与腐蚀环境隔离。
2. 钝化和腐蚀抑制
在涂料体系中，第一道车间底漆对钢材起钝化、防腐作用，并增加漆层的附着力。
3.3 阴极保护
如果在防腐底漆（如富锌底漆）中添加锌粉，给钢材提供的阴极保护涂层对桥梁钢结构的防腐保护主要以机械屏蔽隔离保护为主，涂层的老化、粉化会削弱或失去隔离作用。锌粉的阴极保护是涂层中的成膜物质与钢材的结合，随着成膜物质的分解和老化，锌粉无法与钢材结合，阴极保护作用自然消失。
其次，油漆涂层本身存在无数的微观针孔，若长期暴露在盐雾、潮湿的环境中，氯离子、水分子等就会透过针孔侵入腐蚀基体金属东莞钢结构防腐涂料哪家好，钢材腐蚀产物体积在漆层与基体金属交界处不断累积、膨胀，造成漆层剥落，腐蚀会迅速向剥落的漆层周围蔓延，导致整个防腐体系失效。
3.2重防腐涂料施工工艺
3.3.1重防腐涂料涂装前表面处理重防腐涂料底漆涂装前表面处理级别通常为清洁度Sa2.5～Sa3.0、相对粗糙度25～70μm，表面处理通常采用喷砂、喷丸等除锈方法，局部小区域可采用机械除锈至St3级。
（虎门二桥钢箱梁涂装 图片来源：宋秉军/上海建业科技有限公司）
特殊情况下，如水性无机富锌涂料，要求的表面处理水平更高，有时其清洁度要求必须达到金属喷涂的表面处理水平。
（虎门二桥钢箱梁涂装 图片来源：宋秉军/上海建业科技有限公司）
3.2.2高压无气喷涂工艺的广泛应用
目前国内外最流行的涂装喷涂方式是采用高压无气喷涂技术，其工作原理是将涂料加压至210kg/cm2，通过喷嘴将涂料雾化成细小的颗粒，直接喷射到被涂物表面。
高压无气喷涂与一般空气喷涂方式相比，具有效率高、油漆损耗小、涂膜厚、遮盖率高、附着力强的特点，很好的适应桥梁钢结构防腐的大面积涂装。
3.3.2 无机富锌涂料的施工及后固化
无机富锌涂层与钢铁表面形成强的化学键，因为硅酸盐或硅酸乙酯水解物与锌粉和钢铁发生反应，生成锌铁硅酸盐，从而抵抗水、海水和氯化物的腐蚀。
无机富锌涂料的耐腐蚀性和耐用性远高于环氧富锌涂料。根据美国国家航空航天局（NASA）的报告，在所有类型的富锌涂料中，水性无机富锌涂料的耐腐蚀性能最好，在海洋大气条件下使用寿命至少为25年。
无机富锌涂料的防腐机理是锌粉与基体钢板表面直接接触，形成很强的化学键，当水渗透到漆膜中后，就形成锌粉与基体钢板组成的电池，由于锌的电化学活性（标准电极电位为-0.763V）比铁的电化学活性（-0.449V）大，电流就从锌流向铁，使钢板得到阴极保护。
因此对基材的表面处理有严格的要求，必须达到Sa 2.5级，而且表面要有一定的粗糙度，以增加基材的表面积，保证锌粉能与钢材紧密接触。如果处理不彻底，有锈层残留，则上述防锈机理就无法建立。下面是水性无机富锌涂料的成膜机理。
（虎门二桥钢箱梁涂装 图片来源：宋秉军/上海建业科技有限公司）
式中：Me — Na、K、Li H+ — ①对于后固化涂料来说，是外部的酸性化合物如稀H3PO4 ②对于自固化涂料来说，是空气中的（CO2+H2O）。水性无机富锌涂料是以水为稀释剂，只有通过水的挥发，湿膜才能形成硅酸锌致密网络结构的漆膜。因此，该类涂料必须在规定的温度（表面施工温度5℃以上50℃以下）和湿度（相对湿度85%以下）下施工。同时，由于无机富锌涂料在固化过程中要吸收空气中的水分，所以涂层的后固化必须保持空气的相对湿度在60%以上，其固化时间也为5-7天。
3.3金属喷涂技术在桥梁钢结构上的应用
目前重防腐涂层的防腐寿命一般为10~15年，世界各国的大量应用实例也证明了这一点。英国标准BS5493规定，无论何种环境，金属喷涂（如喷锌、喷铝）的防腐寿命建议在15年以上。
3.3.1金属喷涂（电弧喷涂）防腐原理
电弧喷涂是应用最为广泛的金属喷涂技术，其应用前景也较为广阔（如上述系统1）。电弧喷涂防腐的原理是利用电弧喷涂设备将两根带电的金属丝（如锌、铝等）加热、熔化、雾化、喷涂，形成防腐涂层，并添加有机封闭涂层，形成长效防腐复合涂层。这种涂层的显著特点是：
（哈钦森河公园大桥油漆来源：防腐圈）
具有较长的防腐寿命，可达50年以上，同时防腐涂层在30年使用寿命内不需要做任何其他防腐维护，30年后维护只需在电弧喷涂层上刷封层漆即可，无需重新喷涂，一次防腐，涂层持久有效。
电弧喷涂层与金属基体具有极好的涂层结合强度（可达10Mp以上），金属喷涂层与基体金属通过机械镶嵌、微冶金结合，能保证在轻微的弯曲、冲击、碰撞等情况下，防腐涂层不脱落、不剥落，结合牢固，防腐持久有效，这是其它任何表面防腐涂层都无法达到的。
电弧喷涂锌、铝涂层的防腐原理为阴极保护，在腐蚀环境中，即使防腐涂层局部受损，仍有牺牲自身的作用，保护钢基体，其保护效果和结合强度远低于电弧喷涂防腐涂层。
3.3.2 电弧喷涂的技术优势
与火焰喷涂相比，电弧喷涂由于用电代替气体燃烧，大大提高了工作效率和安全性。特别是随着机械化电弧喷涂设备的出现，电弧喷涂技术完全可以满足桥梁工期的需要。电弧温度远高于火焰，涂层结合强度远大于火焰喷涂。因此，涂层质量完全可以满足长期防腐的需要。
由于美国劳动力成本高，电弧喷涂防腐施工成本甚至比重防腐漆还要低。经过几十年的试验，已经证明喷涂技术是钢结构长期防腐的最佳方法。这一结论已得到世界许多国家政府部门和工程界的认可。
3.3.3电弧喷涂施工工艺
电弧喷涂设备一般由整流电源、控制装置、喷枪、送丝架或送丝装置、压缩空气供给系统等组成。送丝架和压缩空气供给系统与丝材火焰喷涂相同。电弧喷锌、喷铝的工艺参数不仅与喷涂材料密切相关，还取决于所用设备及生产效率的要求。
（宾夕法尼亚州一座桥梁的图片：防腐圈）
3.3.4电弧喷涂长效防腐在国内的应用
20世纪90年代以来，电弧喷涂长效防腐技术在煤矿、铁路、水利、港口码头、冶金、机械、广电、医疗、电力、消防等领域得到广泛的应用。
例如宝钢集团马迹山港区码头钢桩、上海磁浮特快列车轨道功能件、长江三峡水利枢纽工程、武汉军山长江大桥钢箱梁、桥面等国家重点建设工程，以及淳安千岛湖南浦大桥、长江黄柏江大桥、下老溪大桥、广州机场三元里立交、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防腐，取得了良好的防腐效果。我国完全有能力运用电弧喷涂长效防腐技术解决全国大型钢桥的防腐难题。
（宾夕法尼亚州一座桥梁的图片：防腐圈）
桥梁钢结构重防腐技术逐渐形成两大发展趋势，一是发展迅速的以无机富锌涂料为基础的重防腐体系，二是相对成熟的以金属喷涂涂层为基础的重防腐体系。这两大体系以其优异的防腐性能和环境适应性受到各类钢结构桥梁防腐的重视，在未来几十年将为国家节省大量的钢桥防腐维护费用，减少环境污染，延长钢桥使用寿命，产生巨大的经济效益和社会效益。
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