摘要：本文简单介绍了我国桥梁的发展历史及现状，列出了国内外桥梁涂料的相关标准，并比较了我国桥梁涂料相关标准的差异，介绍了桥梁涂料的主要类型及桥梁涂料的发展趋势，最后分析了水性涂料在桥梁行业的应用趋势。
关键词：桥梁；桥梁涂料；水性涂料
1.我国桥梁发展历史与现状
我国是一个文明古国，文化历史非常悠久，有文字记载的桥梁建筑历史甚至可以追溯到汉代。
我国桥梁建设可分为古代和现代两个时期。古代桥梁基本都是木桥、石拱桥，跨度多在几十米。比如，已有1400多年历史的赵州桥，跨度只有37米，但在当时已是一大奇迹。现代桥梁多为混凝土桥、预应力混凝土桥、钢结构桥，桥梁长度已达几十公里。
我国近代桥梁建设大致可分为三个时期：第一个时期是建国后的第一个十年，即1948年至1954年。当时，还没有能力建造新桥，主要着力于修缮、加固各类旧桥。
第二个时期，改革开放前，即1954年至1978年，大量建设中、小跨度钢筋混凝土桥和预应力混凝土简支梁桥、拱桥以及少量钢桁梁桥；
第三个时期是改革开放以后至今，也就是1978年至今。这一阶段，我国修建了大量大跨度钢管拱桥、斜拉桥和悬索桥，广泛应用了预应力混凝土连续梁、钢箱梁。
我国桥梁设计理论与规范的发展与上述三个时期相对应。第一个时期是建国初期，这一时期我国桥梁设计主要参考国外相关标准与规范。从第二个时期开始，相关部门根据我国国情，编制公路桥梁规范。第三个时期是适应改革开放和各项基础设施建设的快速发展，我国公路桥梁标准与规范进行大规模修订。
不可否认，建国以后，我国各类桥梁建设的技术水平得到了突飞猛进的发展。我国桥梁数量迅速增加，每年都有大量新桥投入使用。目前，黄河上已有桥梁220多座，长江上已有桥梁160多座。我国公路、铁路桥梁总数已超过100万座，并且还在以较高的速度继续增加。这不得不说是世界桥梁史上的一个奇迹。
经过改革开放30年的发展，我国桥梁建设在材料规格、设计理念、工业化制造等方面已达到世界桥梁行业排名前列，世界10座跨海大桥中，我国独占5座。
表1 世界十大跨海大桥
这里还要补充一点，中国的桥梁建设有一个特点，就是你这个桥的长度，我建的桥肯定比你的长一点。你的跨度是800米，那我的跨度是880米，你的是1018米，那我的跨度是1088米，我的跨度是1092米，就比你的长一点。虽然这里面有攀比的心态，但是从另一个角度来说，确实推动了桥梁行业的发展。
其实说到桥梁，就不得不提即将通车的港珠澳大桥，它绝对代表了现代桥梁建设的最高水平。港珠澳大桥是世界最长的跨海大桥，可抵御8级地震和16级大风。大桥全长55公里，是世界公路建设史上最长、技术最复杂、施工难度最大、规模最大的桥梁。钢箱梁长度达到20多公里，用钢量约50万吨，相当于10个“鸟巢”和20个“水立方”的用钢量，设计使用寿命长达120年，可以说，这是只有中国人才能建造的超级大桥，绝对是当之无愧的超级工程之首。
2.桥梁行业总体发展趋势
我国的路桥发展虽然逐步完善，但整体技术还落后于发达国家。而且我国整体发展情况很不平衡，东部沿海地区路网很发达，而西部边远地区交通却很落后，严重阻碍了经济发展。
我国幅员辽阔，地形地貌特殊，这些对于桥梁建设技术的发展也会提出更高的要求。再加上因为特殊的原因，很多桥梁在建设过程中都存在很多的瑕疵，整体的质量保证上都存在着或多或少的问题。再加上有时候过分强调工程建设的经济效益，但是却没有考虑到环境保护等很多方面。这些都是我们整个行业都面临的问题。不过应该说，以上的问题在近几年的桥梁上已经得到了很大的改善。说起港珠澳大桥，这座桥横跨伶仃洋，下面就是白海豚保护区，所以在建设之初就专门研究了如何不破坏白海豚保护区，这确实是非常有价值的。
2.1 桥梁行业发展趋势
中国桥梁行业的发展趋势主要包括两个方面：一是向更大跨度发展，二是钢梁结构将成为主流。
未来十年是我国桥梁钢梁发展的重要机遇期，众所周知，我国的钢产量是世界第一，我国的产业政策也是鼓励和推动桥梁钢梁产品的应用，再加上政府部门的引导，对钢梁优势的认可和发展，都极大的促进了桥梁钢梁的发展。
前些年，钢箱梁结构占主流，但近年来，钢桁架在桥梁建设中所占比例和规模不断增加。钢桁架具有结构轻、用钢量少的优点，在我国公路桥梁、铁路桥梁建设中得到广泛应用，特别是在大跨度桥梁、铁路客运专线等工程中得到广泛应用。
2.1 桥梁钢结构的主要类型
（1）桁架桥
钢桁梁桥主梁为空心弯曲结构，由位于多个平面的钢桁架连接成整体空间结构，承受荷载。
图1 桁架结构
桁架是平面结构中受力最合理的形式之一，桁架桥是桥梁的一种形式，铁路、公路等桥梁普遍采用桁架桥，桁架桥又分为上弦受力和下弦受力。
桁架结构的优点：（1）桁架设计、制作和安装简单；（2）用钢量少；（3）桁架能适应跨度范围较广，因此得到广泛的应用。
桁架结构的缺点：（1）结构空间较大，跨中高度H较大，使建筑显得笨重、庞大，单层建筑尤其难处理。（2）侧向刚度较小，特别是钢屋架，需用支撑将桁架连成整体，使之具有空间刚度，以抵抗纵向侧向力。
（2）钢箱梁
钢箱梁桥是指主梁为薄壁闭合截面的桥梁。主梁通常称为箱形截面梁或箱形梁。箱形梁不仅可以作为梁桥的主梁形式，也是其他大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥经常采用的主梁形式。
图2 箱梁结构
箱梁结构优点：（1）翼缘宽度大，抗弯能力强，跨度大。（2）扭转刚度大，荷载横向分布均匀，适用于曲线桥梁。横向弯曲刚度大，抗水平力能力强，可省去纵缝，单箱还可省去横缝。（3）单箱梁整体稳定性好，施工速度快。（4）梁高小，适用于立交桥和建筑高度受限制的桥梁。（5）外形美观，箱内有横隔板和加劲结构。（6）箱内为中空结构，便于布置辅助设施和检查维修。
箱梁结构的缺点：（1）加工时间长（2）用钢量大。
（3）钢板梁
钢板梁桥是指采用钢板通过焊接、螺栓或铆接等方式连接成实体钢梁作为主要承重结构的桥梁，截面多为工字形。
图3 板梁结构
钢板梁结构的优点：（1）构造简单，制造容易，可整体运输，安装、检修、维护方便。（2）当跨度小于40m时，钢板梁桥比桁架桥经济性好。
钢板梁结构的缺点：与钢筋混凝土梁或预应力钢筋混凝土梁相比，钢板梁价格昂贵，因此只有在建设工期紧张、场地受限的情况下，才考虑采用钢板梁桥。
（4）组合梁桥
是指利用剪力连接件将钢板梁、钢箱梁、钢桁架等钢构件和钢筋混凝土构件组合在一起共同受力的组合结构桥梁。
优点：（1）施工方便，钢筋强度高，重量轻，架设方便。（2）自重小，与混凝土桥梁相比，自重轻，对大跨度桥梁尤其重要。（3）性能提高，钢材抗拉，混凝土抗压，充分发挥各种材料的性能。（4）节省工程造价。
3、桥梁涂层的发展历史
建国初期，我国涂料工业还不是很发达，很多桥梁涂料还是以天然原料为主的低档涂料。如天津解放桥最初采用醇酸漆涂装，后来维修时又改用氯化橡胶漆重新涂装。该类产品防锈性能差，装饰性低，导致涂装后的桥梁在短时间内锈蚀严重。
20世纪80年代后，随着大型跨国桥梁的修建和富锌涂料的使用，环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和氯化橡胶面漆等作为防腐涂装方案越来越多地被采用，涂层防护寿命可达15年以上。
20世纪90年代以来聚氨酯面漆的应用日益广泛，主要与富锌底漆、环氧云铁中间漆、聚氨酯面漆等配合使用。该类重防腐涂装方案具有良好的重涂性和优异的耐候性，涂层整体防腐寿命可达20年以上。
进入21世纪，我国桥梁涂装涂装技术水平日臻提高，热喷锌喷铝、自清洁技术等多项新技术逐渐得到应用。如舟山群岛上的多座大型桥梁均采用金属喷涂+氟碳面漆的复合涂装体系，也使涂层整体防腐耐候寿命提高到25年以上。
综上所述，我国桥梁涂料的发展经历了三个阶段：
一、起步阶段（1953~1979年）
当时铁道科学院与天津灯塔油漆厂等国内油漆厂合作研制了桥梁涂料，包括红丹防锈底漆、醇酸面漆等，在武汉长江大桥、南京长江大桥等多座特大桥上使用。20世纪70年代末，上述产品才被性能更优的云母氧化铁产品所取代。
表2 武汉长江大桥涂装设备
二、发展阶段（1981~1999年）
上海开林涂料厂等开发生产了以环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、氯化橡胶面漆为主的系列配套桥梁涂料，在上海南浦、杨浦、徐浦大桥上使用，为我国桥梁重防腐涂料的发展开了个好头。
表3 南浦大桥涂装方案
三、快速发展阶段（2000年~至今）
20世纪末，关西、海虹、国际等跨国涂料公司以独资或合资的形式在我国建厂，把先进的桥梁涂料和涂装技术带到了中国。一些先进的涂料产品如氟碳面漆、聚硅氧烷面漆等已在许多重大桥梁上得到成功应用。这些新产品、新技术的应用，极大地促进了我国桥梁涂料的快速发展。
如：下张大桥、明州大桥采用热喷涂锌铝；辽河大桥、中朝新鸭绿江大桥采用自清洁氟碳面漆；重庆朝天门大桥、菜园坝大桥采用聚硅氧烷面漆。
表 4 不同桥梁的涂层方案
4、桥梁涂层发展特点
近年来，涂料行业的发展日益向高固体分、低VOC、无毒、水性、环保方向发展。我国桥梁涂料发展过程中，以节能减排为主，强调做好以下工作：
4.1 环保型桥梁涂料
常见的溶剂型产品所用的颜料、填料容易含有重金属离子等有害物质（铅、汞、铬、镉、多溴联苯、多溴二苯醚等六种物质）。重金属的危害是接触性的，在涂膜形成后不会发生任何挥发、迁移或扩散。重金属离子对人体和生物的危害主要发生在生产、施工、清洁等过程中。如果涂料产品含有重金属离子，在施工过程中必然会对周围环境造成污染。环保型涂料产品应符合欧盟《欧盟有害物质限制指令》（Restriction of Hazardous Substances）中RoHS 2011/65/EU法规要求。
除了重金属离子外，面漆产品中的游离TDI单体也会对人体造成严重危害。TDI是一种易挥发、化学性质十分活泼的有毒化学物质。从异氰酸酯树脂中挥发出来的TDI单体称为游离TDI，其主要毒性作用为致敏性和刺激性。国际上对涂料中游离TDI的含量有严格的标准，国际化学品安全计划（IPCS）规定其先进水平必须小于0.5%，才能保证涂料使用者的安全。但我国现行的GB 18581-2009《室内装饰装修材料用溶剂型木器涂料中有害物质限量》标准对双组分聚氨酯面漆中游离TDI的含量做出了明确的规定：游离二异氰酸酯（TDI、HDI）的总含量必须在0.4%以下。
4.2 低VOC
VOC在室外阳光和热量的作用下，可参与氮氧化物反应生成臭氧，臭氧造成空气质量不良，是夏季雾霾的主要成分。VOC对室内人体的影响可分为三种：一是气味和感官，包括感官刺激、干燥感等；二是引起粘膜刺激等全身毒性的病理状态，对眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道及皮肤等有刺激作用。VOC易透过血脑屏障，从而造成中枢神经系统抑制，引起头痛、乏力、困倦等不适感；三是遗传毒性和致癌性。目前桥梁涂料仍以溶剂型涂料为主，因此降低溶剂型涂料的VOC含量、提高涂料的固含量是桥梁涂料环保工作的重点。
为了减少涂料产品中的挥发性溶剂对大气造成的污染，发达国家多年前就已颁布法律对工业涂料中的VOC含量进行限制。
表5 美国及欧盟对工业涂料VOC含量要求
与发达国家相比，我国以前对环境保护的重视程度较低，但近年来对环境保护的重视程度明显加强。美国、欧盟都有明确的规定限制工业涂料的VOC含量，而我国则于2015年2月1日开始对溶剂型涂料征收消费税，规定VOC含量低于420g/L的产品免征消费税。
为了规避涂料消费税，顺应“节能减排、循环经济、环保”的要求，我国涂料企业不断改进完善原有产品，逐步推出一系列低VOC含量的工业涂料。如即将通车的港珠澳大桥，在其涂料方案中首次提出了VOC及有害物质限量的要求，当时产品的环保性主要以香港路政署规定的环保涂料产品为准。
近年来，各省也纷纷出台对涂料使用企业的排放要求，部分省份要求极为严格，甚至高固含油性漆都达不到要求，这迫使涂料企业将大部分精力投入到水性产品上。
4.3 水性桥梁涂料的发展
传统溶剂型涂料易燃，涂料中的溶剂易挥发并与空气形成爆炸性混合气体，当浓度达到爆炸极限时，遇火花便会引发爆炸事故。在桥梁钢箱梁等密闭环境中施工时，由于通风条件有限，发生爆炸的危险性极高，施工过程中存在重大安全隐患。
不管水性漆的VOC含量如何，它最重要的优点就是不易燃，可以避免火灾爆炸事故的发生，这是水性防腐漆相较于溶剂型涂料最大的安全性能优势。
水性漆主要以水作为溶剂，虽然含有一些助溶剂，但有机挥发物含量相当低，几乎没有闪点或闪点很高，涂装过程中不存在安全隐患，对施工人员的健康也无任何危害。当然，众所周知，水性漆对水源的污染问题还存在争议，这里就不细说了。
但是水性漆产品也存在一定的缺点，比如水性漆对施工环境比较敏感，另外由于水性漆的特性，很难做到单层厚膜，如果不能增加膜厚，就很难保证整体的防腐性能。
另外水性涂料的价格相对较高，这也制约了水性涂料的发展。
5.桥梁涂层支撑体系
桥梁涂层最重要的国际标准是ISO 12944《色漆和清漆—防护涂料体系对钢结构的防腐保护》。该标准共分为八个部分，第二部分（ISO 12944-2：1998）对大气环境的腐蚀程度做了详细规定，第五部分（ISO 12944-5：2007）对不同腐蚀程度下支撑涂层的类型和厚度提供了指导性数据，对桥梁涂层支撑体系的制定具有重要的指导意义。经过多年的实践，ISO12944标准被证明是有效和实用的，得到了世界各地业主、涂料制造商和防腐设计师的一致好评，被各国广泛采用。
再说说我们的邻国日本。日本是一个桥梁多的国家，他们非常重视桥梁的涂装工作。早在上世纪五十年代，日本道路协会就制定了《钢公路桥梁涂装手册》，并于1991年10月修订了标准。根据日本钢管应用技术研究所1974年对连接濑户内海的桥梁进行的实桥涂装实验，分别在1年、2年、3年、5年、7年、10年、15年（1989年）对各种涂装体系进行了检验。综合评价的结果是取消厚膜型无机富锌+酚铁+氯化橡胶及镀锌涂装体系。建议采用重防腐涂装体系，底漆为无机富锌及超厚膜环氧涂料，氟树脂涂料作为面漆正式纳入桥梁涂装规范。 而随即日本著名的多多罗大桥、明石海峡大桥等跨海大桥均采用了氟碳涂料体系进行防腐涂层防护，经过十多年的实际使用，涂层的景观效果和防腐效果依然很好。
目前我国桥梁涂层及涂装标准主要分为公路桥梁和铁路桥梁两个方面，其中公路桥梁标准比较齐全，主要包括钢桥梁和混凝土桥梁两大类。
对于钢桥：主要行业标准有：JT/T 722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂层技术条件》、JT/T 694-2007《悬索桥主缆防腐涂层技术条件》、JT/T 695-2007《混凝土桥梁表面涂层防腐技术条件》。
混凝土桥梁，主要有JT 821.1-2011混凝土桥梁结构表面防腐涂料第1部分：溶剂型涂料、JT 821.2-2011混凝土桥梁结构表面防腐涂料第2部分：湿面涂料、JT 821.3-2011混凝土桥梁结构表面防腐涂料第3部分：柔性涂料、JT 821.4-2011混凝土桥梁结构表面防腐涂料第4部分：水性涂料等。
铁路桥梁的行业标准主要是铁道部的几项标准，其中最重要的是TBT 1527-2011《铁路钢桥防护涂层及油漆供货技术条件》。其他还有：TB/T 2486-1994《铁路钢梁涂层劣化评定》、TB/T 2772-1997《铁路钢梁防锈底漆供货技术条件》、TB/T 2773-1997《铁路钢梁面漆及中漆供货技术条件》。
此外，还有化工行业标准：HG/T 3656-1999《钢结构桥梁涂料》。
这些行业标准略有不同，相互补充。其中最重要的标准是JT/T 722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂层技术条件》。该标准主要内容借鉴了ISO 12944的内容，规定了公路桥梁钢结构防腐涂层的分类、要求、试验方法、检验规则、安全、卫生与环保、验收要求等，对我国桥梁防腐涂层起着十分重要的指导作用。
我国桥梁涂装标准JT/T 722主要采用ISO12944的数据，而日本则主要遵循日本道路协会推荐的涂装标准。在类似的使用环境下，我国桥梁涂装标准的膜厚更厚。下面仅以C5-M环境为例进行说明。
表6 我国桥梁涂层标准膜厚差异
以上数据表明，我国桥梁的涂装膜厚最厚，为330微米，大于ISO12944规定的320微米，也大大大于日本道路协会规定的250微米；面漆膜厚也最厚钢管混凝土拱桥与钢结构拱桥和混凝土拱桥的对比，为80微米，大于ISO标准和日本道路协会推荐的50微米。在日本，实际涂装的桥梁第一层面漆一般为环氧中涂，面漆膜厚仅为25微米，大大低于我国目前采用的80微米。日本道路协会推荐的膜厚是根据多年暴露数据的积累得出的，事实证明，只要施工正常，保证涂装质量，这套涂装的防腐效果是有保证的。
笔者调研了采用此体系涂装的明石海峡大桥，使用14年后，无锈蚀、起泡、剥落、开裂、沾污等现象，变色为1级，粉化为3级，失光为3～4级，防腐、景观效果依然优良。
6、水性涂料在桥梁领域的应用趋势
最后我们来谈谈水性漆在桥梁领域的应用趋势，水性漆由于水的特性，存在着干燥速度快、涂层厚等固有问题，这些问题也是限制水性漆在重防腐领域大规模推广的主要原因。
与已经完全转水的集装箱行业不同，桥梁施工一般在大型钢结构工厂进行，由于节段体积巨大，肯定没有条件进行烘烤干燥。再加上桥梁施工是一个非常复杂的过程，一般来说工期比较紧张，而涂装通常是最后一个环节，因此往往是工期最紧张的环节，这导致桥梁涂装很难有充足的时间按照规范进行施工。
那么，这是否意味着水性漆在桥梁等重防腐领域就不能推广使用呢？我认为不是，在桥梁领域，以下几个方面还是可以运用的。
（1）桥面
首先是桥面的临时保护，熟悉桥梁行业的朋友都知道，桥面最终会采用防水材料、沥青路面进行铺设，但是从桥梁分段施工到整座桥梁合龙的过程中，桥面都要进行涂装保护。
通常，在桥甲板上使用的临时保护剂是富含环氧锌的底漆和富含锌的无机底漆，通常以约80μm的速度喷涂钢管混凝土拱桥与钢结构拱桥和混凝土拱桥的对比，这是标准的要求，但是，许多桥梁使用额定的材料，并在整个材料上均置换了额外的材料。其他人将卸下旧涂层，喷洒另一层环氧锌富含锌的底漆，然后铺平防水材料。
因此，我认为目前在桥梁上使用水基油漆的情况应该没有问题。
（2）内壁
第二个是内壁。
非封闭环境通常使用与外表面相同的匹配。
封闭的环境通常是在钢盒内部，如果存在腐蚀环境，我们认为可以根据C3的腐蚀环境设计支撑设备。可以使用水基环氧锌底漆 +水基环氧云母中级油漆。
但是，在内部机舱中使用水性油漆，需要两个方面的通风。在涂料疾病（例如下垂和针孔）中，可以同时引起层间粘附的问题，如果单层膜相对较薄，则不利于膜厚度。
（3）维护
我们都知道，日本油漆的重新粉刷旧房屋的业务非常广泛。
好吧，在重新粉刷旧的桥梁的过程中，将桥运回工厂进行打磨和重新粉刷，但是整个桥梁只能在桥梁地点进行修复，这涉及许多问题，其中之一是对当地的水文环境和文化的污染，因此，在将来很难绘制供水，即可能在重新粉刷旧桥时创造大型市场。
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