鋼橋面噴砂除銹施工工藝研究

謝孟華

（邯鄲市交通運輸局公路勘察設計院，河北 邯鄲 056004）

0 引言

鋼結構防腐是鋼結構工程施工中的重要工序。鋼橋面防腐涂層直接與鋼橋面相接觸，防水黏結層和橋面瀝青混凝土鋪裝層都是依靠防腐涂裝層與鋼橋面相結合的，如果防腐涂裝層與鋼橋面結合不牢，或出現掉皮、脫落現象，則橋面瀝青混凝土鋪裝層賴以附著生根的基礎將不復存在，在橋面行車剪力作用下，必然會出現橋面鋪裝層滑移或破損現象。由此可見，鋼橋面防腐涂裝層的質量對于工程造價、工期，特別是鋼結構的使用年限影響極大。

1 鋼橋面防腐處理方法選擇

鋼橋面表面處理方法有以下六種：（1）人工除銹；（2）動力機械除銹；（3）超高壓噴水處理；（4）火焰處理；（5）濕噴砂除銹；（6）噴砂除銹。而噴砂除銹法是目前常用的鋼橋面表面處理方法。噴砂除銹又分為開放式噴砂除銹和封閉式噴砂除銹兩種，比較而言，開放式噴砂除銹在除銹期間所產生的大量粉塵會對周邊的環境造成嚴重的污染。同時，在操作過程中，考慮到安全因素，不能進行交叉作業。從噴砂的技術角度出發，開放式噴砂除銹很難控制施工質量。因為開放式噴砂不能及時地在噴砂除銹過程中發現問題，如漏噴、除銹程度不夠、除銹表面顏色不均勻等，更不易發現用于噴砂的壓縮空氣是否含有水分和油污。另外，開放式噴砂除銹受環境和人為因素的影響相對較大，例如在大風環境下以及噴砂除銹過程中所產生的粉塵及噪音對操作工人的影響均會使得噴砂除銹的質量難以保證。如果采用銅礦砂進行開放式噴砂除銹，噴砂后表面的灰塵很難徹底清潔。

采用自動無塵打砂機進行噴砂除銹時，由于采用鋼砂混合鋼丸作為磨料，而且攜帶有吸塵裝置，從安全角度講，對周圍環境不會造成污染，也不會對周圍工作人員造成傷害，施工安全性高，可以進行交叉作業。從技術角度講，噴砂除銹的優點在于除銹后的表面顏色比較均勻，能夠及時進行檢查，控制施工質量，同時，噴砂后的表面容易清潔。

綜合比較以上兩種處理方案，優選真空無塵打砂機用于鋼橋面除銹。

2 噴砂除銹技術指標和施工工藝參數

2.1 噴砂除銹光潔度指標

噴射處理是將砂、鋼砂等噴射材料，通過噴砂裝置噴射在鋼表面，除掉其表面的黑皮和紅漆，露出粗糙表面，從而起到提高涂層附著力的作用。各國都針對不同涂裝所要求的除銹率制定了各自的標準，詳見表1。

表1 各國底材處理除銹標準

《德國鋼橋面鋪裝補充技術合同條件及施工準則》（ZTV—BE—ST）明確規定：“用噴射劑的干噴射法對鋼板表面進行機械方式處理，標準光潔度應達到Sa2.5，方法為對比標準照片”。

近幾年，我國相繼修建了一系列大型和特大型鋼結構橋梁，但截至目前，還未有專門針對鋼橋的橋面板除銹處理技術標準和驗收指標。鋼橋面除銹采用封閉式噴砂除銹法，故本文根據《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》（GB 8923—88）中關于除銹等級的相關規定，確定鋼橋面噴砂除銹的技術指標為Sa2.5級，即“非常徹底的噴射或拋射除銹”。采用對比標準照片的方法評定噴砂除銹等級。表2列出了我國主要鋼橋面鋪裝噴砂除銹情況。

表2 我國主要鋼橋面噴砂除銹情況

2.2 噴砂除銹粗糙度指標

鋼橋面板的噴砂除銹處理是防腐施工中的一道工序，也是決定涂層壽命的關鍵工序。經噴砂除銹處理的鋼板表面可以形成適宜的粗糙度，使防腐涂層與鋼梁表面之間除涂料分子與金屬表面極性基因的相互引力之外，還存在機械咬合作用，對增強防腐層間的黏結力十分有利。

粗糙度是一個微觀概念，它是噴砂完成后，鋼板表面微觀波峰到微觀波谷之間微觀距離的量化參數，用mm作為測量單位。通俗地講，粗糙度就是表面微觀的不平整度。粗糙度過大，固然會增加漆膜的附著力，但同時也降低了漆膜厚度的均勻性，減小了底漆的厚度。如果粗糙度過大，甚至會在微觀波峰處失去密封性，而達不到預期的防腐效果。所以應合理控制粗糙度的指標要求。近幾年，在我國相繼修建的鋼結構橋梁中，鋼橋面板噴砂除銹后粗糙度的合理厚度得到了不斷的調整和改進。

從表2中可以看到，鋼橋面噴砂除銹粗糙度從最初虎門大橋的30～40mm發展到了近期上海盧浦大橋的70～100mm。虎門大橋鋼橋面板無機富鋅漆與鋼表面間曾出現過結合不良的現象，其中一個重要的原因就是鋼板噴砂的粗糙度30～40mm這一要求偏低，而根據現場噴砂后鋼橋面板外觀效果以及涂抹的防腐漆或防水層與鋼板的黏結性能檢測結果，認為鋼結構橋梁噴砂除銹的粗糙度指標應在70～100mm之間。在這個區間范圍內，鋼板可以為與防腐層或防水層的良好黏結提供足夠的粗糙接口。同時，防腐漆或防水層能夠較好地覆蓋噴砂后鋼板微觀的波峰及波谷，保證涂層的均勻性。

2.3 噴砂除銹施工工藝參數研究

鋼橋面噴砂除銹采用的是自動無塵機械式真空噴砂機，其基本工作原理是利用真空壓力，將磨料噴射到鋼板上，利用由此產生的作用力除去鋼板表面污物，同時形成一定粗糙度。噴砂機噴頭周圍進行了封閉處理，并用吸塵裝置吸入噴射到鋼板上的磨料和污物，進行過濾處理，并將磨料重新輸入噴砂機中。如此循環，達到自動無塵噴砂的目的。

影響鋼橋面板噴砂除銹質量的除環境因素外，還包括機械的施工技術參數、人員配置以及管理方法。根據以往的施工經驗以及相關工程報告，影響鋼橋面噴砂除銹的施工工藝參數主要有以下兩項。

（1）噴砂磨料的比例。鋼板噴砂除銹的磨料一般采用鋼砂混合一定比例的鋼丸。由于采用的是機械作用力方式，故鋼丸和鋼砂在鋼板上產生的效果是不同的，如圖1、圖2所示。

圖1 鋼板噴砂除銹效果圖（噴鋼砂）

圖2 鋼板噴砂除銹效果圖（噴鋼丸）

鋼丸在鋼板表面形成的是弧形坑槽，而鋼砂形成的是具有棱角的坑槽。有棱角的坑槽比弧形坑槽具有更高的比表面面積，粗糙度更大，因而與上層涂層的黏結強度更大。由于磨料噴射到鋼板后會產生極大的放射力，在噴砂機里設置了專門的擋板以抵消該作用力。因此，具有棱角的鋼砂對擋板的磨耗較大，對鋼板的損害也更大，故需設置合理的鋼砂與鋼丸的比例。

（2）磨料更換或添加的間隔時間。鋼砂在經過一段時間的反復噴射作用后，其棱角會被磨掉，逐漸變成圓角，最后成為鋼粉末。因此，要求在間隔一定時間內，更換或添加磨料。而這一間隔時間，將會決定噴砂除銹的質量。

3 結語

鋼橋面表面處理的主要目的是徹底剔除黏附在橋面板上的污物，如油污、鹽分等其他有害物，并去除表面銹斑、銹跡、氧化皮，使鋼板表面粗糙度達到70～100μm。這是保證涂覆油漆與鋼板表面具有較高的附著力的重要條件。如果鋼板表面處理方法選擇不當或施工工藝存在問題，將直接影響橋面板的處理效果，即使使用價格昂貴、質量最好的油漆也會失去防腐功能。

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