現代橋梁鋼結構防腐涂層體系設計研究

曹 鵬，舒宗平

（懷化市交通規(guī)劃勘察設計院有限公司，湖南 懷化 418000）

當前我國公路橋梁工程建設施工量和施工規(guī)模都在不斷上漲，推動我國交通運輸產業(yè)不斷向前發(fā)展，我國各地區(qū)橋梁工程建設規(guī)模正在不斷擴張，同時橋梁結構形式和橋梁功能也越來越多樣化，對橋梁工程的結構安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求和標準，其中橋梁鋼結構的安全性能受到了人們的廣泛關注和重視，橋梁鋼結構作為橋梁工程當中非常重要的受力部分，對提高橋梁結構的支撐性和穩(wěn)定性有著非常重要的加固效果，但是由于橋梁鋼結構部分長時間暴露在外部環(huán)境條件下，經常會受到雨水侵蝕以及空氣濕度等因素影響而產生不同程度的腐蝕現象，因此必須要充分做好鋼結構的防腐蝕處理工作，有效保證鋼結構的整體穩(wěn)定性，相關橋梁建設單位通過采取鋼結構防腐蝕層處理技術，可以有效保證鋼結構不會輕易受到腐蝕問題的影響，進而提高鋼結構的整體穩(wěn)定性。

1.橋梁鋼結構設計工作中需要考慮的影響因素

1.1 環(huán)境影響因素

由于我國各個不同地區(qū)氣候環(huán)境條件差異性相對較大，因此針對橋梁鋼結構的防腐蝕涂層設計工作也需要進行有效的調整。由于某些地區(qū)空氣當中的水蒸氣含量相對較大，并且還會出現一些化學污染物的影響，會進一步加重鋼結構的腐蝕速率，因此在進行橋梁鋼結構的防腐蝕處理工作中，必須要充分重視周圍環(huán)境因素的考察和分析，在進行橋梁鋼結構的設計工作中，需要充分考慮到局部環(huán)境和微環(huán)境因素的干擾，如圖1，局部環(huán)境問題主要針對的是鋼結構組成部件及其周圍環(huán)境條件，而微環(huán)境指的是鋼結構部件和周圍交界的環(huán)境情況，其中橋梁的內側和建筑體的陰陽面是比較典型的微環(huán)境部分，因此在設計工作中需要進行重點考慮[1]。

圖1 防腐蝕涂層環(huán)境影響

1.2 防腐蝕壽命

在橋梁鋼結構的防腐蝕設計工作中，必須要充分考慮到防腐蝕壽命問題，所謂防腐蝕壽命主要指的是鋼結構涂層的外部防護體系自身的使用耐久度影響，防腐蝕涂層使用耐久度的影響因素相對較多，主要包含橋梁鋼結構的設計情況、鋼結構表面的處理效果、橋梁鋼結構施工條件以及施工標準等，都會對防腐蝕涂層的使用壽命造成一定的影響。因此，在鋼結構的防腐蝕涂層體系設計工作中，可以將其分為普通型和長效型兩種形式，普通型的防腐蝕層使用年限通常情況下在10～15年之間，而長效型的使用年限通常在15～25年之間，如圖2：

圖2 防腐蝕涂層分類

2.橋梁鋼結構防腐蝕涂層體系設計工作要點

針對我國某地區(qū)一處橋梁鋼結構防腐蝕處理工作展開分析和研究，如圖3該橋梁工程建設所在區(qū)域位于濕潤型季風氣候條件，常年降雨量相對較大并且光照充足。該地區(qū)大氣腐蝕程度也相對較高，因此為了有效保證橋梁鋼結構部分不會受到嚴重的腐蝕問題，需要對防腐蝕涂層體系設計工作加以全面落實具體如下。

圖 3 橋梁鋼結構

2.1 防腐蝕材料選擇

針對防腐蝕材料的選擇直接影響到橋梁鋼結構的防腐蝕效果，同時針對不同位置的鋼結構，在底漆涂料的選擇方面必須加以充分重視。本次橋梁鋼結構部分容易受到電化學的腐蝕問題，因此在實際選擇過程中必須要選擇具有電化學保護功能效果的防腐蝕涂料。除此之外，防腐蝕涂料還包含熱噴涂金屬涂層材料，這種材料自身具有良好的電化學保護工作效果，通過這種材料的有效使用，可以起到良好的電化學防護功能效果，但是這種防腐蝕材料對于使用的要求和標準相對較高，并且還會存在一定的環(huán)境污染以及能源消耗等方面問題，因此在進行防腐蝕材料的選擇過程中需要進行針對性考慮。

含有鋅元素的防腐蝕涂料，可以對其進行進一步劃分，主要包含環(huán)氧富鋅底漆材料和無機富鋅底漆材料，其中對于無機富鋅材料而言，又可以將其分為水性無機富鋅材料和醇溶性無機富鋅材料。而對于環(huán)氧富鋅材料而言，在實際使用過程中的要求標準相對較低，同時自身也具有一定的電化學防護工作效果，但是這種防腐蝕材料不能直接使用，在濕度相對較高的環(huán)境條件下。無機富鋅材料對于工程施工環(huán)境以及工程施工面的處理工作都有著比較高的要求，無機富鋅材料在鋼結構表面當作底漆進行使用時，材料自身的耐腐蝕性以及耐高溫性能都非常明顯，在使用水性無機富鋅底漆過程中，必須要對鋼結構表面進行充分清理，以此可以達到真正的防腐蝕處理工作效果。在本次橋梁鋼結構的防腐蝕涂層設計工作中，通過使用水性無機富鋅底漆材料來加以使用，有效適應當地區(qū)域的自然環(huán)境特點[2]。

2.2 表面防腐蝕材料的選擇

在橋梁鋼結構的防腐蝕涂層設計工作中，鋼結構表面所使用的防腐蝕材料扮演著非常重要的角色，直接影響到后續(xù)的鋼結構防腐蝕處理工作效果。在本次橋梁工程的防腐蝕面層體系設計工作中，選用的是FEVE氟碳面漆材料，這種鋼結構表面防腐蝕處理材料主要是以四氟乙烯和乙烯基醚單體材料共同組成，同時氟碳面漆還可以分為多種不同的類型，不同類型的材料性能在使用過程中所表現出的性質也有所差異。因此，在具體施工過程中需要從不同的施工工藝角度上進行分析，選擇出合適的面層防腐蝕材料來加以使用。

2.3 防腐蝕涂層使用壽命分析

橋梁鋼結構的防腐蝕層使用壽命，是現代橋梁鋼結構設計工作中非常重要的考慮因素，有效延長鋼結構外表面的防腐蝕層使用壽命，可以起到更好的鋼結構保護工作。在本次橋梁鋼結構防腐蝕設計工作中，相關設計工作人員經過非常專業(yè)和詳細的實地勘察工作，并且綜合分析多方面影響因素之后，對鋼結構外部防腐蝕層的設計工作要點進行全面控制，重點針對鋼結構表面封閉涂層的使用說明、鋁涂層的使用說明以及電弧噴鋁復合防腐蝕涂層的使用壽命展開重點分析。

第一，對于封閉涂層的使用壽命分析過程中，對于涂層材料的腐蝕速率不能單純使用理論上的公式來進行計算，因為在實際使用過程中會受到外部環(huán)境等多方面因素的影響，因此會和理論的計算數值之間存在一定的差異性，因此可以通過采取定量描述的分析工作方法，對鋼結構外表面的封閉涂層使用受力情況展開針對性分析。通過設計工作人員的進一步分析之后，對橋梁鋼結構基礎涂層使用涂裝環(huán)氧封閉材料，同時向其中加入一定量的脂肪族聚氨酯材料，通過這種防腐蝕涂層體系的設計，在使用年限上可以達到8～10年。通過使用金屬噴涂層表面涂裝環(huán)氧封閉漆材料，同時使用脂肪族聚氨酯面漆涂層材料，在材料的使用壽命上可以達到10年以上[3]。

第二，針對鋁涂層防腐蝕材料的使用壽命進行分析，鋁涂層的材料性壽命分析工作，主要是通過涂層玻璃面積的估算方法來進行精確計算和分析。通過使用這種估算方式可以將防腐蝕涂層的使用壽命延續(xù)到23年以上，通過使用電弧噴鋁復合涂層耐腐蝕設計方法，在防腐蝕涂層的使用年限上可以達到50年。

3.梁鋼結構防腐涂層效果分析

通過對本次防腐蝕設計工作方案進行全面會診和研究之后，相關橋梁工程建設單位嚴格依照橋梁鋼結構防腐蝕體系的實際工作標準來進行施工，最終達到了預期的防腐蝕設計工作目標。本次橋梁工程的鋼結構耐腐蝕層使用壽命達到50年，同時為了進一步提高橋梁鋼結構等抗腐蝕性能，建議相關工作單位每間隔10年時間，需要針對橋梁的鋼結構展開一次維護和檢查工作，同時還需要組織人力物力對橋梁鋼結構特殊位置進行周期性質量檢查工作，及時發(fā)現個別位置出現防腐蝕失效問題并且立即進行修復，通過這一方法可以最大限度上延長橋梁工程的使用年限。由此可以看出，現代橋梁鋼結構的防腐蝕涂層體系設計工作屬于一項專業(yè)性相對較高的工作內容，在后續(xù)的工作過程中，相關橋梁建設單位必須要進一步加強對鋼結構防腐蝕工作的研究和分析工作，全面提高橋梁鋼結構的使用穩(wěn)定性，提高橋梁結構的安全性[4]。

4.結語

隨著我國公路橋梁建設事業(yè)的不斷向前發(fā)展，針對橋梁鋼結構的防腐蝕涂層體系設計工作也需要給予更高的重視，需要針對橋梁鋼結構防腐蝕涂層的設計工作展開更深層次的研究和探索，對其中存在的各種缺陷和不足進行有效完善，充分發(fā)揮出防腐蝕涂層的設計工作質量，提高橋梁工程的使用周期。