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摘要:随着经济和各行各业的快速发展,钢结构的自重比较轻,具备较高的强度,施工作业进度较快,在现代桥梁建设施工中得到了大量的应用。随着桥梁投入运营的时间变长,桥体钢材受到腐蚀的问题和涂层劣化问题比较显著,尤其钢结构防腐涂层受到的破坏,直接对桥梁的使用年限造成影响,需要对引起桥梁防腐涂层病害的原因进行分析,从而确定出最为优化的修复处理方案。
关键词:钢结构桥梁;防腐涂层保护;病害原因
引言
随着我国钢结构桥梁的规模越来越大,桥梁建设者对于钢结构桥梁的耐腐蚀性重视度也越来越高,已经开始加大钢结构耐腐蚀性的研究,并综合各种因素采取多种防腐蚀方法提供桥梁的整体质量。
1钢结构桥梁防腐涂层病害分析
钢结构的桥梁如果没有直接防腐保护,钢结构会与空气中氧气和水分接触,从而出现腐蚀现象。防腐涂层采用特殊材料制作,与钢结构之间形成较强的附着力,可以避免外界环境对钢结构的腐蚀。引起钢结构桥梁腐蚀的原因主要有:(1)在对钢结构表面进行预处理时,没有把钢结构存在的水分和油脂完全消除掉,使防腐涂层和钢结构之间无法很好的接触,经过较长时间的使用会存在防腐层脱落的问题民;(2)选用的防腐材料不具备很好的附着力,底漆选择的不合理;(3)在对钢结构部件进行吊装过程中,由于碰撞等原因对防腐涂层的破坏,从而从破坏点开始出现锈蚀;(4)环境因素导致的防腐涂层老化。上述多种原因中,防腐施工之前钢结构表面处理不良,是引起防腐层性能降低的主要原因。
2钢结构桥梁的防腐修复方案优选
2.1混凝土桥梁表面添加防护层
在恶劣环境中的某些混凝土结构中,必须添加保护层。对于海上或海洋环境中的混凝土桥梁,有必要添加多层混凝土来保护表面,这些保护层组分的氯离子含量基本上与混凝土中的原始浓度一致。混凝土表面应由结晶混凝土保护材料制成,该材料首先应具有固化水分的能力,不仅在混凝土表面形成防水屏障,还可以增加混凝土的渗透性,使得活性物质渗透到混凝土中后,与混凝土中物质发生化学反应,形成凝胶物质。其有效阻挡了混凝土的毛细孔隙、空隙和裂缝,增加基础混凝土的致密性,防止各种腐蚀性物质渗入混凝土。
2.2桥梁主拱肋防腐
钢结构桥梁的主肋为关键承重构件,做好拱肋构件的防腐保护对于保证桥梁的稳定性至关重要,避免由于锈蚀引起安全事故。对桥梁拱肋的检查和维护存在着的较大的难度,进行防腐涂层设计时,应该尽量保证其使用年限和桥梁使用寿命保持一致。很多防腐技术无法满足该要求,采用热喷金属涂层施工技术也只能保持50年的使用寿命,而很多钢结构桥梁的设计年限可以达到100年。电弧喷涂和火焰喷涂为热喷防腐施工的主要技术,电弧喷涂施工需要应用电弧喷涂设备,需要对铝、锌等金属丝进行加热和熔解处理,采用较高的喷射压力向钢结构进行喷射,需要按着规定喷射距离进行喷涂,可以在钢结构上形成一定厚度的防腐保护层。该防腐保护层具备的优势在于:(1)可以具备较长的使用寿命,使用年限可以在50年左右。在30年使用期间内,不需要再对其进行维护,超过30年之后,可以在已经形成的电弧喷涂层上刷涂封闭防腐涂料,不需要再次喷涂就可以完成防腐,形成的涂层在很长时间内都发挥着防腐作用;(2)采用电弧喷涂技术形成的涂层和钢结构间会形成很好的结合力,铝涂层和经过喷砂除锈处理的结构件间形成的结合强度可以高达10~15MPa,在桥梁构件吊装过程中,如果出现轻微的弯曲、碰撞也可以保证防腐涂层不会出现脱落,具有较强的结合效果,防腐保护作用更加持久。
火焰喷涂防腐技术采用燃气作为热源,对金属丝进行加热处理,从而使金属进行熔融和雾化,在钢结构桥体构件上形成防腐保护涂层,可以起到很好的防腐保护效果,但施工作业效率不高,作业工期无法得到保证。可以对出现防腐涂层病害的钢结构桥梁采用热喷涂铝技术,把涂层的喷涂厚度控制在150μm,在设计水体以下高度厚度设置为250μm,采用环氧树脂封闭漆进行两道喷涂施工,厚度保证在60μm,采用环氧云铁中间漆进行一道施工,厚度保证在100μm,再应用丙烯酸聚氨酯面漆进行两道防腐施工,厚度保持在80μm。
2.3涂料防腐蚀涂装
由于气候环境以及工业等因素造成桥梁钢结构腐蚀的情况也越来越多,而涂料涂层的防腐蚀方法无法用一种涂料来抵抗各种情况的腐蚀,所以现阶段对于涂料涂装方法进行了改进,采取多层涂料叠加的方式使得桥梁钢结构的抗腐蚀性能增强,这种方式的优势在于操作方便工期短,缺点在于涂料的防腐蚀周期比较短提高了对于桥梁维修和养护的频率。防腐涂漆的选择和使用直接决定了防腐涂层体系整体的防腐性能和防腐效果,尤其在进行底漆涂料的选择时,必须根据不同钢结构部位的差异性要求,有选择性地慎重选择,进而实现对桥梁钢结构的科学保护。通过以上分析可知,桥梁钢结构大部分裸露在大气环境当中,其受到的腐蚀作用以电化学腐蚀为主,因此钢结构底漆涂料应优先选择富锌漆等具有电化学保护功能的涂料。同时,热喷涂金属涂层也是一种底漆的备选方案,这种漆同样具有较好的电化学保护性能和防腐应用效果,但在实际操作过程中,其对于使用条件和施工工艺有着较高且严苛的要求,并且可能导致能耗过高、污染环境等问题,故而需要谨慎选择和使用。富锌漆是一类涂漆材料的统称,可进一步细分无机富锌底漆和环氧富锌底漆两类,其中无极富锌底漆又可细分为醇溶性无机富锌底漆和水性无机富锌底漆两种。简单的说,环氧富锌底漆的分类简单,对于施工条件和工艺的要求较低,自身电化学保护性能良好,但不适用于湿度相对较好的环境;无机富锌底漆对于施工条件和工艺的要求较高且严苛,但具有优良的耐温性和耐介质腐蚀性,使用范围较广,防腐效果优异。
2.4火焰喷涂防腐蚀
火焰喷涂主要是将锌铝等金属进行高温熔化后通过专业的设备将其喷涂到桥梁钢结构表面,并通过一段时间的冷却凝固形成保护层,以防止外界腐蚀性环境对钢结构造成的腐蚀。这种方法的优势在于抗腐蚀性能相对于其他方法要强,不仅可以有效地将钢结构与外界环境隔离,同时金属涂层可以利用牺牲阳极的方式对钢结构进行保护。这种防腐在实际应用中也存在一定的问题:第一是钢结构表面的金属涂层容易脱落,第二是操作复杂需要很长的施工周期,对于大工程而且交通要道的桥梁钢结构这种方式都不适用。
结语
总而言之,应根据不同的实际情况选用相应的防腐加固措施,提高混凝土桥梁的整体性能,进而保障桥梁在运营阶段的安全。钢结构桥梁在整体结构上具有跨度大且承受力强的优点,在施工建设上具有易操作工期短的优势,但是桥梁钢结构的腐蚀问题也在制约着这些优点,为此研究桥梁钢结构的抗腐蚀性增加桥梁钢结构的整体设计的完整性是当前桥梁设计的主要任务。
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