1 简介
21世纪以来，随着国家基础设施的蓬勃发展，大型钢结构桥梁的建设也进入了快速发展时期。与此同时，我国钢结构桥梁施工技术也不断提高。大型钢结构桥梁也广泛应用于国内桥梁建设的各个方面。领域[1]。例如，港珠澳大桥于2018年建成通车，南沙大桥于2019年建成通车，沪苏通长江公铁大桥于2020年建成通车等。与混凝土桥梁相比，钢结构桥梁的抗拉、抗压性能较好，重量较轻，不易出现断裂等问题。因此，钢结构材料适合建造大荷载铁路桥梁和大跨度斜桥。张力桥或吊桥。
大型钢结构桥梁的建设是一项非常复杂的系统工程。钢结构桥梁建成后，暴露在自然环境中，不断受到氯离子、二氧化硫、水等腐蚀介质和其他腐蚀因素的腐蚀。因此，为了保证钢结构桥梁能够安全、稳定地长期运行。根据钢结构桥梁的地理位置和腐蚀环境进行正确、合理的涂层匹配设计，是钢结构桥梁防腐系统工程中非常重要的环节。
大型钢结构桥梁按用途一般分为公路桥梁、铁路桥梁和公铁两用桥梁。公路桥梁钢结构使用的涂料及支撑系统一般参照JT/T 722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》标准。目前，新标准正在修订中。铁路桥梁钢结构及构件一般参照中国国家铁路集团有限公司颁布的Q/T 749-2020《铁路桥梁钢结构及构件防护涂层及涂料》、TB/T 1527-2011标准废止了《铁路桥梁钢结构及构件防护涂料和涂料》。
由于钢结构桥梁建成通车后后续维护成本较高，因此提高钢结构桥梁的防腐寿命是桥梁设计者尤其是业主关心的一大问题。本文将结合国内外相关标准和近年来国内钢结构桥梁工程的实际情况，对近年来建成的几座大型钢结构桥梁的涂装配套和涂装工艺问题进行分析和探讨。供业内人士参考。
2 大型钢结构桥梁涂层设计相关标准 2.1JT/T 722-2008 公路桥梁钢结构防腐涂层技术条件 [2]
新版标准JT/T 722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》已修订，但尚未发布。 2008年老版本桥梁钢结构外表面涂层支撑体系（长期有效性）见表1所示[2]。
表1 桥梁钢结构外表面涂层支撑体系（长效型）
表1中的S10和S11支撑系统底漆为热喷涂铝（锌）。在实际施工中，考虑到热喷锌或热喷铝的环保问题、能耗问题和工人健康问题，目前该配套系统采用了不同类型的涂料。有很多，但在螺栓连接件中使用热喷涂铝的情况仍然很多。另外，从机理分析，不建议在热喷涂铝涂层之后再涂较厚的涂层。一般情况下，建议只涂密封层。这主要是因为铝在有机涂层下腐蚀会形成氯化铝。并且在有水存在的情况下，腐蚀产物氯化铝极不稳定，与水反应生成盐酸，会导致更加活跃的腐蚀。
2.2 Q/T 749-2020 铁路桥梁钢结构及构件防护涂料及涂料
Q/T 749-2020《铁路桥梁钢结构及构件防护涂层及涂料》标准为中国国家铁路集团企业标准。代替中华人民共和国铁路行业TB/T 1527-2011《铁路钢桥防护涂层及图例供货技术条件》标准，按照ISO12944-2017腐蚀环境分类，在C1-CX腐蚀环境，Q/T 749-2020 中推荐的钢梁涂层系统如下表 2 所示。
表2 C1-CX腐蚀环境下钢梁涂层体系
从表2可以看出，Q/T 749-2020标准规定的C1～C5腐蚀环境和C1～CX腐蚀环境下钢梁涂装支撑系统所用底漆、中间漆的种类及干膜厚度它们都是一样的，唯一的区别是面漆。在C1至C5腐蚀环境中，可以使用灰色丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆或氟碳面漆。但在CX腐蚀环境和严重紫外线照射下，建议仅使用氟碳面漆。
2.3 JT/T 1266-2019 桥梁钢结构冷喷锌防腐技术条件[3]
JT/T 1266-2019《桥梁钢结构冷喷锌防腐技术条件》规定的C5腐蚀环境下桥梁钢结构外表面使用的防腐支撑系统见下表2 。
表3 C5强腐蚀环境下桥梁钢结构外表面冷喷锌防腐支撑体系
冷涂锌涂层是一种高锌含量的热塑性单组份涂层。它最初仅在电力工业中作为钢铁基材表面的单一涂层来替代热镀锌和修复镀锌（喷）锌涂层的损伤。使用。但近年来，其在钢结构桥梁上的应用发展迅速，作为复合支撑涂层见表2。
3 近年来大型钢结构桥梁配套涂料分析 3.1 环氧富锌桥梁配套涂料分析
沪苏通长江公铁大桥（工程名称：沪通长江大桥）外表面采用环氧富锌配套涂层方案。支撑体系如表5所示。
表4 胡同长江大桥构件外表面支撑方案
沪通长江大桥是沪通铁路的控制性工程。该桥是一座公铁两用桥。位于江阴长江大桥下游45公里、苏通长江大桥上游40公里处。环境为C5环境，主跨1072米。
本工程采用的特种环氧富锌底漆，不挥发物中金属锌含量≥80%。参考Q/T 749-2020标准中C5-CX环境下的涂层系统2。特种环氧富锌底漆利用环氧树脂优异的防腐性能，羟基和醚键提供的附着性能，以及醚键的内旋提供一定的韧性和抗冲击性。它还为金属锌提供电化学阴极保护。重要补充。特种环氧富锌表面处理一般必须符合ISO8501-1标准Sa2 1/2，但特种环氧富锌底漆在表面处理过程中与无机富锌和冷涂锌相比，具有一定的低表面耐受性引物。也就是说，特殊情况下，如果表面处理达到电动工具St3级，也可以采用环氧富锌底漆。主要用于桥梁钢结构焊接无法喷砂的部位。
本工程采用的氟碳面漆要求主剂含氟量≥24%。目前氟碳树脂主要有两类，即FEVE和PVDF。重防腐用的一般是FEVE，它是氟化乙烯和乙烯基醚的共聚物。一般认为氟含量越高，耐候性越好。越好。其实，这是一个误区。氟含量与电阻有关。耐候性其实不成正比关系。真正影响耐候性的是氟乙烯与乙烯基醚共聚得到的树脂具有良好的耐候性。这主要是因为氟乙烯和乙烯基醚的共聚是完全交替共聚物。 ，这种结构对于抵御紫外线起着关键作用。市场上也有一些氟碳化合物是采用氟乙烯和乙烯基酯共聚而成的。这种共聚不可能是完全交替共聚。严格来说，这种氟碳树脂不能说是FEVE树脂。目前，市场上广泛应用于重防腐领域的FEVE氟碳树脂有日本大金氟化学的ZEFFLE-GK570，旭硝子的LUMIFLON LF 200在国内也有一些应用案例。
3.2 水性无机富锌底漆配套涂料分析
武汉青山长江大桥钢箱梁内表面支护方案见表6。
表5 武汉青山长江大桥钢箱梁内表面配合方案
武汉青山大桥是武汉长江第11座大桥。大桥主跨938米，桥面宽48米。它不仅是世界上最大的全浮式斜拉桥，也是长江上桥面最宽的桥梁。
桥梁内表面采用水性无机丰富底漆+环氧封闭剂的配套方案。水性无机富锌底漆自20世纪70年代开始使用，以美国国家航空航天局（NASA）开发的IC531为代表。目前国内水性无机富锌涂料以水为溶剂，主要成膜物质为硅酸钾和硅酸锂。油漆中挥发性有机化合物（VOC）含量接近于零。是目前富锌品种中最环保的。底漆。水性无机富锌涂料具有优异的耐热性。长期耐热可达400℃。它还具有非常出色的耐用性。中性盐雾试验可达5000h以上。这主要是因为水性无机富锌涂料不仅性能优异。其漆膜除了具有阴极保护功能外，还具有多孔结构。当氯离子等腐蚀性介质进入漆膜表面时，不会像有机富锌底漆那样引起渗透压起泡。同时，漆膜中的锌粉与空气中的水分、二氧化碳等物质发生反应。 ，形成氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌等，这些腐蚀产物结构致密、不导电，提高了漆膜的致密性和粘结强度。同时，腐蚀产物的产生会降低漆膜的导电性，减少电化学反应的导电路径，降低漆膜中锌粉的浓度。消耗率高，因此漆膜的防腐性能大大提高。
由于水性无机富锌产品的腐蚀产物呈碱性，因此后续的配套涂层也必须具有一定的耐碱性。一般使用环氧密封剂。国外配套涂料一般只采用一级水性无机富锌底漆。匹配涂层的例子很少。水性无机富锌底漆对底材处理要求较高。钢结构表面经喷砂处理达到GB/T 8923-2011规定的Sa3级及以上，粗糙度为40-60μm，干膜厚度不应超过100μm。否则很容易开裂。基材处理苛刻、漆膜易龟裂、喷枪堵塞等因素限制了水性无机富锌涂料在重防腐领域的大力推广。
3.3 醇溶性无机富锌底漆配套涂料分析
表6 南京长江五桥钢壳外墙板外表面支撑方案
南京长江第五大桥，又称梅子洲江跨江通道，主跨600米，是世界上第一座轻型钢混凝土斜拉桥。
本工程钢壳外墙板外表面采用醇溶性无机富锌底漆配套液。醇溶性无机富锌的基料是硅酸乙酯水解物。其固化剂机理是原硅酸乙酯水解物吸收空气中的水分发生水解和缩聚桥梁钢结构防腐问题分析，然后与锌粉和钢表面铁反应形成锌-硅酸-铁络合物[4]，这些产品具有很好的阴极保护作用、耐热性和焊接性。分，缺点是（1）对基体表面处理要求低的容忍度不足，钢材表面清洁度必须达到Sa2.5级，粗糙度Rz=40~75μm，（2）干膜厚度不能太高，超过120μm 容易开裂； （3）施工中VOCs高达480g/L，不环保。
3.4 冷涂锌支撑镀层分析
北京新首钢大桥（工程名称：北京永定河大桥）钢结构外表面采用冷镀锌（冷涂锌）涂层。支撑体系如表7所示。
表7 北京新首钢大桥钢箱梁外表面支护方案
北京新首钢大桥横跨北京永定河。主桥长639米，最宽处54.9米。是北京跨度最大的桥梁，也是国内最宽的钢结构桥梁。北京新首钢大桥采用冷涂锌配套涂层系统。该系统与JT/T 1266-2019中的ZD10匹配系统类似。由于新首钢大桥处于城市大气环境，腐蚀环境不是很恶劣，因此涂层厚度也做了相应的调整。
与其他富锌涂料相比，冷涂锌的全锌含量达到95%以上，因此能为钢材表面提供更好的阴极保护。冷涂锌中不挥发物中的总锌含量高达95%以上。因此，涂料配方中成膜物质含量仅为3%～4%，锌粉含量达80%以上。由于成膜材料不能完全包裹锌粉，因此冷镀锌层为多孔结构。冷涂锌作为一种单组份热塑性涂料，涂敷后经溶剂蒸发形成薄膜，且蒸发后的涂层仍为线状结构。这种具有线性分子结构的涂层在加热或受压时可以发生分子间吸收。相互移动（流动），而涂层在溶剂中很容易移动溶解，而环氧富锌和无机富锌薄膜是化学交联的。成膜物质在成膜过程中发生化学反应，形成具有三维网络结构的连续涂层。这种类型的涂层是不溶且不熔的。 ，只有交联度不太大时才会在溶剂中溶胀。
根据冷涂锌涂层的特点，在使用冷涂锌配套系统时，建议涂层施工时应注意以下几点： （1）喷涂后续环氧密封胶时，应选择具有良好性能的涂层。渗透性和低粘度。 ，使封闭剂能充分渗透到冷镀锌层的孔隙中。第一道封闭漆应薄薄地喷涂，并等待一定时间，待溶剂完全挥发后，方可进行后续涂装。否则漆膜中会残留油漆残留。残留溶剂会造成附着力下降、漆膜起泡等现象； (2)由于底漆具有线性结构，受热或受力时分子容易相互移动，因此在焊缝区域采用冷涂锌匹配系统，以影响热影响，如果面积较大，建议焊接区域预留25mm至30mm的焊接距离，采用环氧富锌或无机富锌配套系统预留10mm的焊接区域。
冷涂锌作为一种新型涂料，应用于钢结构桥梁上。与环氧富锌和无机富锌涂料相比，需要解决以下问题，如提高涂层的内聚力（附着力）、改善涂层性能等。耐溶剂性、施工过程中减少涂料中的VOCs、提高耐热性以及后续涂料的匹配性等。
4 结论
本文介绍了大型钢结构桥梁常用的标准和涂层支护方案桥梁钢结构防腐问题分析，并对近年来几座大型钢结构桥梁的支护方案和施工问题进行了分析和讨论。随着人们环保意识的增强和环保法规的不断完善，水性涂料、高固低粘涂料、无溶剂涂料和无涂层耐候钢将是钢结构桥梁发展的重要方向。
参考
[1] 叶晓亮.浅谈我国桥梁钢结构行业市场发展趋势[J].运营商，2019（2）：25
[2]中华人民共和国交通部。 JT/T 722-2008 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件[S]．北京：中国标准出版社，2008
[3]中华人民共和国交通部。 JT/T 1266-2019 桥梁钢结构冷喷锌防腐技术条件 [S].北京：中国标准出版社，2019
[4]刘登良.涂层技术[M]．北京：化学工业出版社，2010：1014
作者简介：高东(1983—)，男，高分子材料硕士，高级工程师，就职于常州特种涂料有限公司，主要从事重防腐涂料的研发。
