现代桥梁钢结构防腐涂层体系设计初探

摘 要：本文根据影响钢结构的因素以及桥梁钢结构的防腐设计标准，探讨了如何实现现代桥梁钢结构防腐涂层的科学设计。

关键词：桥梁；钢结构；配套体系

中图分类号：TG178 文献标识码：A

随着我国交通运输业的快速发展，我国桥梁建设取得了明显进步。而桥梁建设过程中防腐工艺也在不断成熟。防腐作为桥梁钢结构设计过程中的一个重点内容，它的设计历来都是桥梁钢结构设计的重点之一。在现代新形势下，桥梁钢结构面临的形势也发生了深刻变化，影响钢结构的因素也越来越多。正因如此，加强桥梁钢结构防腐涂层的研究具有重要意义。

一、钢结构设计考虑的因素

当前在现代桥梁钢结构制造过程中能够导致钢结构腐蚀变质的因素有很多，在对现代桥梁钢结构进行防腐设计的时候必须要充分考虑到各种因素对钢结构的影响。从多年的实际经验来看在钢结构设计过程中要高度重视周边环境、防腐寿命以及涂装部位等因素，要结合工程的实际情况进行有针对性的设计。

（一）周边环境

周边环境是影响钢结构质量的一个重要因素，桥梁钢结构大多位于大气区，在大气区中钢结构容易遭受的腐蚀主要是电化学腐蚀。空气中相对湿度的增加，污染物的增加以及冷凝的出现都会加剧钢结构的腐蚀，因而在这样的背景下做防腐设计要充分重视周边环境的影响。

现代桥梁钢结构的设计不仅要考虑气候因素同时还要考虑到局部环境和微环境。局部环境主要指的是钢结构组成部件周围的环境，而微环境主要指的是结构组件与周围交界的环境，桥梁内侧以及建筑物的阴阳面是最为典型的微环境，在设计过程中要充分考虑到这些因素的作用。

（二）防腐寿命

防腐寿命是设计中需要重点考虑的一个因素，所谓防腐寿命具体而言就是指涂层保护体系自身的耐久性。影响涂层耐久性的因素有很多，钢结构设计、表面处理质量、施工条件以及施工标准等都会对耐久性造成影响。在实际工作过程涂层体系按照年限主要可以分为普通型和长效型两类，普通型的一般是10到15年，而长效型的则是15到25年。

（三）涂装部位

在钢结构设计过程中涂装部位不同，所需要的涂装材料以及涂装工艺也是不同的，因此在设计过程中需要区别对待不同的涂装部位。通常情况下需要涂装的部位有以下几个位置：外表面；非封闭环境内表面；封闭环境内表面；钢桥面；干湿交替区和水下区；防滑摩擦面以及附属钢构件。这些部位的防腐设计是不同的，外表面的设计要重点考虑耐候性，非封闭环境内表面的设计就需要考虑到防腐蚀的要求，重点是要考虑配置除湿系统等。可见不同位置的设计方法是不同的，因而设计人员需要采用不同策略来进行设计。

二、桥梁钢结构防腐涂层设计

在现代桥梁钢结构防腐涂层体系设计过程中有两方面的内容非常重要，一方面是涂层厚度的设计，另外一方面就是涂层的配套设计。涂层厚度直接影响着防腐效果，因而设计人员要高度重视涂层厚度的设计。在实际设计过程中要注重两方面：一是适度控制厚度。涂层厚度的设计基本上是按照不同环境以及不同涂层材料的特点来进行确定，在符合环境的条件下做出合理选择，涂层厚度的设计要按照提高施工效率和涂层耐久性的原则来进行设计。另一方面是要慎重选择涂层厚度。钢结构涂层厚度的设计往往不是越厚越好，涂层如果过厚就很容易出现污染环境等问题。一般意义上底漆厚度一般保持在40-80μm，但是在我国的实际施工过程中底漆厚度通常为75μm或者是80μm。这是我们在设计过程中需要注意的。在施工过程中经常会遇到底漆厚度不够的情况，此时一般采用中漆来进行弥补。总的来说在设计过程中就是要根据不同位置，不同环境的要求来进行科学合理的设计，确定合适的厚度。

涂层配套体系设计是桥梁钢结构设计的重点，加强对涂层配套体系的研究对于提升桥梁钢结构设计水平具有重要意义。在今后设计过程中需要高度重视涂层配套体系设计。从以往设计经验来看底中面三层长效配套涂层体系是最为常用的设计方案，因而加强对这种设计方案的研究有重要意义。在这套方案中首先是底漆的设计，底漆一般用的是富锌漆，之所以要用这种漆，是因为富锌漆能够起到良好的电化学保护功能，对于钢结构防腐十分有益；对于中间漆一般选用的是环氧云铁漆，这种漆具有一定粗糙度，与面漆相贴后不容易滑落；面漆的涂刷要按照不同时段来进行涂刷，氟碳高性能漆是优良的面漆，这种漆的耐久性与耐候性都是当前各种油漆中较为出名的。防腐剂的选择对于防腐效果有重要影响，在设计过程中应该慎重选择油漆。接下来就来探讨防腐材料的选择。

三、防腐涂漆的选择

（一）底漆涂料选择

防腐涂漆的选择意义重大，不同位置的底漆涂料选择必须慎重。桥梁钢结构易受到电化学腐蚀，因而就需要选择具有电化学保护功能的涂料。上文中提到的富锌漆就是一个典型例子，此外还有热喷涂金属涂层。热喷涂金属涂层本身具有良好的电化学保护性能，运用这种漆能够起到防腐效果，但是这种漆的使用要求非常严格，同时还存在环境污染以及高耗能等问题，因此在涂漆过程中需要慎重考虑。

富锌涂料本身实际上还可以进行分类，环氧富锌底漆以及无机富锌底漆就是最为明显的分类。在无机富锌底漆中又可以分为水性无机富锌底漆和醇溶型无机富锌底漆。环氧富锌涂料施工要求相对宽松，本身也具有良好的电化学保护性能，但是这种漆却不能用在湿度高的环境中。无机富锌底漆对于施工环境以及表面处理等都有较高要求，无机富锌底漆的耐介质腐蚀性能和耐温性能都是非常优良的。在利用水性无机富锌底漆的时候需要对表面进行严格清理，清洁度必须要达到Sa3级，只有这样才能真正达到防腐效果。从以上分析我们就可以发现不同种类的涂料具有不同的特质，同时对于施工环境的要求也是不同的，因而在设计过程中需要根据工程现场的实际特点来确定合适的底漆。

（二）面漆的选择。在钢结构设计过程中面漆承担着重要角色。当前在实际施工过程中常用的面漆是FEVE氟碳面漆。大型铁路桥梁主体一般采用的是氟碳涂层，这种漆主要是四氟乙烯和乙烯基醚单体共聚构成，氟碳面漆可以分为多种类别，不同类别的性能也是不同的。从施工工艺的角度考虑丙烯酸聚氨酯性能是最好的，聚硅氧烷涂料敏感性较高，最大优点是厚膜施工，这种材料尽管具有优异性能，但是由于现代化桥梁常需要两道施工，因而其本身的施工优越性体现不出来，这是我们需要注意的一个问题，在今后施工过程中要不断提升对于这方面的研究。

四、经典案例

某桥梁位于长江和汉水汇流夹角，属于湿润季风气候，雨量充沛、热量丰富、光线充足，该地区大气腐蚀度也较高。因而为了有效保护该桥梁不被腐蚀需要合理设计钢结构防腐涂层。

（一）该桥梁涂层方案设计

钢桥梁本身属于永久性建筑，在对钢桥梁结构防腐蚀施工过程中工程人员为了保证设计效果采用热喷涂技术来进行施工。热喷涂技术是当前最佳的长效防腐蚀方法，当前许多国家都把热喷涂工艺作为防腐的首选工艺。在涂料选择方面工程人员主要是从能否与喷涂层相容这个角度来进行分析，工程人员结合当地大气腐蚀环境，经过对国内外各种涂料进行详细对比后得出结论：环氧封闭类涂料以及脂肪族聚氨酯涂料是最佳涂料，应用这两种涂料能够达到耐腐蚀、耐紫外线以及耐候性等目标。

（二）寿命分析

防腐寿命是现代桥梁钢结构设计过程中需要重点考虑的因素，科学合理的防腐寿命分析对于保证桥梁钢结构的防腐效果具有重要意义。本案例中该桥梁在防腐设计过程中也经过了专业详细地防腐寿命分析。在本案例中针对防腐寿命的分析主要集中于封闭涂层寿命分析、铝涂层寿命分析以及电弧喷铝复合涂层耐腐蚀理论寿命分析等几个方面。

封闭涂层的寿命分析。针对封闭涂层的腐蚀速率的分析是不可能用公式计算的方式来做出精确计算的，在实际设计过程中工程人员通过定量描述的方式来对其进行了精确分析。经过专业分析工程人员发现钢铁基体涂装环氧封闭漆加脂肪族聚氨酯面漆的涂层体系的耐腐蚀寿命是8到10年，金属喷涂层上涂装环氧封闭漆加脂肪族聚氨酯面漆的涂层体系寿命一般在10年以上。

铝涂层寿命分析。针对铝涂层的寿命主要是通过涂层剥离面积估算法来进行精确计算的，通过运用这种估算法工程人员发现铝涂层的寿命在23年。

电弧喷铝复合涂层耐腐蚀理论寿命经过详细计算后发现能够达到50年。

（三）结论与建议

该防腐设计方案经过会审通过后于2005年12月开始修建，2006年4月竣工。施工企业严格按照施工标准以及相关工艺指标来进行施工，最终达到了防腐蚀的目的。该桥梁耐腐蚀的寿命是50年，为了保证桥梁耐腐蚀能够达到使用寿命，建议有关部门每隔10年对钢结构维护一次。要组织人力物力对桥梁进行定期检查，当发现个别部位出现防腐失效问题时必须要马上组织人员进行修复，要通过这样的手段来尽可能的延长大桥的服役年限。现代桥梁钢结构防腐涂层体系设计是一项专业性工作，在今后工作过程中工程人员必须要加强对这项工作的研究。从以上案例我们就可以看出科学设计固然重要，但是相关维护也是不可缺少的。

结语

随着我国经济社会的快速发展，我国桥梁建设事业取得了明显进步，桥梁钢结构防腐涂层设计也变得越来越重要。在人们对桥梁防腐的重视程度越来越高的背景下加强对桥梁钢结构防腐涂层设计的研究有重要意义。本文先分析了设计过程中需要考虑的因素，而后重点论述了厚度设计和配套设计，最后结合案例详细分析了科学防腐设计的实现以及后期维护的重要性，在今后施工过程中工程人员应该加强对桥梁钢结构防腐设计的研究，要结合实际情况来进行科学设计。

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