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冷喷锌防腐体系:桥梁长效防腐环保解决方案

  • 分类:涂装问答
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-06-01
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【概要描述】钢结构桥梁具有强度高、安装方便、建造时间短、负荷能力强等优点。设计出一套长效防腐环保方案很重要。本文提供冷喷锌复合涂层和水性防腐涂料,解决传统防腐工艺存在的问题。

冷喷锌防腐体系:桥梁长效防腐环保解决方案

【概要描述】钢结构桥梁具有强度高、安装方便、建造时间短、负荷能力强等优点。设计出一套长效防腐环保方案很重要。本文提供冷喷锌复合涂层和水性防腐涂料,解决传统防腐工艺存在的问题。

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文:卢兴1、杨志华2、周贤辉2

(1、上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 ;2、无锡华东锌盾科技有限公司 )

钢桥防腐 吐故纳新

钢结构桥梁具有强度高、安装方便、建造时间短、负荷能力强等优点。 国内越来越多的桥梁设计采用钢结构,但其存在着耐腐蚀性差等缺点,特别是长期存在冷热、干湿交替的沿海地区,加快了钢材的腐蚀程度,严重危害 桥梁的使用寿命,因此设计出一套长效防腐环保的方案尤为重要。本文提供 一种更安全、更环保、防腐寿命更长的防腐体系:冷喷锌复合涂层和水性防腐涂料,解决了传统防腐工艺存在的问题。冷喷锌防腐体系结合了热镀锌长效防腐,以及传统油漆简易的施工优点,是一种新型、长效、环保、便捷的钢结构防腐技术。同时,箱内采用水性防腐涂料产品,确保防腐性能的同 时,降低了油漆对环境以及施工人员的危害。

冷喷锌防腐突破传统维护工艺

钢结构桥梁传统防腐工艺为普通和长效两种,普通油漆体系如环氧富锌体系和电弧喷金属(锌或者锌铝合金) 加油漆类体系。传统常用的富锌底漆仅仅提供微弱的阴极 保护,此外由于受本身防护原理限制,常规环氧富锌防腐 体系中的有机物五年左右必然老化。而桥梁钢结构设计使 用寿命最低为50年,在寿命使用周期内,若要得到有效保 护安全运营,必须进行多次防腐维修,这将带来巨大的维护费用。 电弧喷锌/锌铝合金,对表面处理要求高,喷砂必须达到最高级别GB/T8923规定的Sa3级;喷涂施工时,对环境条件的要求也高,温度达到2000摄氏度以上,并且相对湿度RH<85%, 喷涂人员需要在特定环境下施工,对人和环境都造成严重的危害。随着国家产业结构调整和环保政策的落地,电弧喷涂金属工艺因不能满足环保要求而逐渐被停止使用。 目前国内绝大部分钢箱梁内部仍然采用溶剂型防腐体系,但是由于钢箱梁内部空间不足,通风较差,并且特殊部位施工需要照明设施,容易发生闪爆等危险情况。此外传统 的溶剂型涂料含有大量的有毒可燃气体的挥发,严重危害环境以及施工人员的身体健康。因此选择一套高效,低成本的水性防腐涂料尤为重要,不仅满足了钢箱梁内部防腐要求,而且符合环保要求,在密闭空间使用安全,施工方便。

水性涂装提升防腐安全环保性能

设计原则

根据钢箱梁结构的桥体,不同的腐蚀环境,不同的结构部位,分别进行钢结构防护设计。由于外表面直接接触大气环境,需要重点考虑涂层的长效防护,以及较低的后期维护成本,因此钢箱梁外表面采用冷喷锌配套防腐体系。由于钢箱梁内部相对比较封闭,涂层受环境的影响较小,但其内表面处在相对封闭的环境下施工,传统采用溶剂型油漆方案施工时,有机物挥发后不易扩散,浓度大于一定值易引起闪爆。并且溶剂型油漆挥发物多是苯类等非 环保物质,对施工人员以及周边环境有危害,因此钢箱梁 内表面采用更为安全环保的水性防腐涂料进行施工。

防腐涂层设计

钢箱梁外表面

(1)底涂:金属常温喷涂-冷喷锌(干膜中含96%以 上的锌),同时具有阴极与屏障双重作用,96%的干膜锌,使得钢体在极为苛刻的环境下仍然具有长效的阴极保护,防腐性能甚至优于热镀锌。同时冷喷锌涂层被环境氧化时,在涂层表面形成致密的锌盐保护层,提高了涂层对基材的附着力,以及屏蔽效果,减缓了底层金属锌的氧化速率,最终实现长效防腐。 

(2)配套中涂:中间涂层主要起到封闭底漆,提高涂层屏蔽效果,环氧云铁中间漆主要由环氧树脂,鳞片状云母氧化铁,固化剂等组成的环氧漆,具有良好的力学性能,耐水性、耐介质腐蚀,优良的抗渗透屏蔽性能,因此 中间漆可以选择环氧云铁中间漆。 

(3)面漆选择:面漆主要考虑涂层耐候性,耐老化性 能,保色保光性。目前市面上主流耐候性面漆为氟碳面漆/ 聚硅氧烷面漆,其中氟碳面漆F-C键以及聚硅氧烷面漆Si-O 键都具有较高的化学键能,因此不易粉化褪色,使用寿命 长达20年,具有比其他任何涂料更为优异的性能。

钢箱梁内表面 

水性防腐涂料:采用水性丙烯酸改性环氧脂作为水性防腐涂料的主要成膜物质,添加磷酸锌等防锈颜料制备的水性防腐涂料,不仅能够提高涂层的附着力,同时具有较好的防腐性能。

从工艺保障原料防腐性能

冷喷锌防腐体系施工要点

冷喷锌防腐体系施工方便快捷,与传统环氧富锌体系施工类似。在钢材焊缝、转角、切边、螺孔、板边缘,以及难涂部位均采用刷子刷涂一遍,进行预涂。采用高压无气喷涂时可采用B型喷嘴,整个设备必须清洁,喷涂次数为往复2遍,表干后,涂第二道,往复走枪2遍,涂到规定要求的厚度,第一道和第二道涂装方法采取十字交叉。涂层表面必须保持均匀一致,不允许出现橘皮、起粒、流挂等 弊病。每道涂层施工完毕后必须进行膜厚测试,膜厚达不到设计要求可以后加涂装道数至规定膜厚,才可进行下道工序施工。完全干燥后应进行附着力测试,采用拉开法测试,并且涂层附着力不小于5MPA。

水性防腐涂料施工要点

水性防腐涂料溶剂为水,因此对自然环境的要求较高,应选择晴天进行施工,并且环境温度5-45°C,湿度不能超过85%,最好在65%以下为宜,过高的湿度会导致水的蒸发速率过慢,钢结构表面长时间包裹在水中,由于水为导体,对存在电位差的区域形成电荷迁移,导致漆膜发生闪锈,严重影响涂层的防腐性能。 

冷喷锌防腐体系和水性防腐涂料目前在国内外多个行业里得到了广泛的应用,国内钢结构桥梁上也有部分业绩,在箱梁外表面和内表面分别使用不同的两种工艺,有效解决钢结构防腐以及封闭空间的施工难题。同时为中国钢结构桥梁防腐工艺标准的规范制定,提供相应的涂装设计、施工和实例,为中国钢结构桥梁防腐更规范、更环保、更安全地发展提供支持,最终达到桥梁钢结构长寿命安全使用的目的。

本文刊载/《桥梁》杂志2020年第2期总第94期

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