高速公路交通安全設施防腐技術研究

李小鵬

（甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

高速公路安全設施的重要作用是為了防止發生安全事故，使交通運輸安全得到更大保障。在很早以前，交通部就已經開始著手編制相關的安全設施技術規范，為安全設施的施工提供相配套的行業規范，隨后也陸續頒發設計細則、技術規范等，使高速公路安全設施工程施工階段有更可靠的技術指導。交通運輸快速發展，為更好地滿足區域經濟蓬勃發展的需求，安全設施建設也面臨著更大挑戰。腐蝕是公路安全設施鋼構件失效的主要因素之一，應綜合多方面因素分析導致設施腐蝕的原因，選擇符合交通安全需求的防腐方案，加強防腐處理流程及技術應用過程的控制。

1 常見公路交通安全設施工程標準

1.1 標志

在高速公路上，標志標線主要是幫助駕駛員了解高速公路的有關信息，進而能依照標志準確行駛，使行車安全得到更大保障。結合交通標志的需求，標志鋼構件可選擇熱浸鍍鋅涂層防腐鋼立柱作為立柱材料，結合路況確定立柱的尺寸及結構方式，若考慮景觀要求可考慮標志鋼構件采用熱浸鍍鋅內涂層+靜電噴涂聚酯外涂層的熱浸鍍鋅聚酯復合涂層防腐方式，顏色采用象牙白。版面選擇鋁合金面板作為標志板，根據具體公路等級選用相應反光膜作為反光材質，進而更好地滿足道路標志對清晰度的要求。

1.2 護欄

護欄的作用以防護為主，設置的目的是阻擋碰撞能量小于或等于設計防護能量的碰撞車輛并導正其行駛方向，防控車輛失控誤沖出路基或越過中央分隔帶進到對向車道的情況，還能減少撞車造成的損失，減輕事故對駕駛人及乘員的傷害，保護路側機電設備或構筑物。纜索護欄、波形梁護欄、砼護欄等均是常見的護欄方式，參照工程項目造價及道路實際需求選型，并在危險路段強化護欄處理[1]。波形梁護欄在高速公路建設領域中有較廣泛的應用，其防腐工藝應用熱浸鍍鋅涂層工藝來增強波形梁護欄等鋼構件的防腐能力，通過近年來工藝不斷改進，以及綠色環保理念認知的提高，鋼構件的防腐也可采用熱浸鍍鋅聚酯復合涂層、環氧鋅基聚酯復合涂層，替代單鍍鋅工藝。

1.3 隔離設施

這種安全設施主要是為保護沿線鄉村人畜安全，保障交通流交織運行路段的正常交通運行環境，防止行人隨意穿越高速公路，避免牲畜或其他動物進入高速公路，防止意外事故的發生，利用隔離措施確保高速公路上車輛行駛過程的安全性。焊接網、刺鐵絲等均是高速公路上常用的隔離形式。根據不同區域、構造物，選用不同形式的隔離柵，立交區、服務區選擇用焊接網作為隔離設施，景觀性好，而且能取得較好的隔離效果。沿線山林、高填、路基邊坡選用刺鋼絲作為隔離設施，施工方便。為確保應用效果及耐久度，宜采用熱浸鍍鋅聚酯復合涂層進行防腐處理。

1.4 防眩設施

這種安全設施的作用是防控夜間行車安全。防眩網、防眩板與植被防眩是當下常用的防眩設施。結合高速公路對防眩提出的要求具體選型。山區河谷段可以選擇防眩板作為防眩設施；公路應用的防眩板材料是玻璃纖維增強塑料（SMC 玻璃鋼）材質，以S 型結構為主，具有不易折斷、不變色等特征，堅固實用；沙漠、戈壁路段可選用防眩網進行防眩，材料選用鋼板網，采用熱浸鍍鋅聚酯復合涂層進行防腐處理；道路技術指標較高，中分帶大于2米，氣候條件好，環境優美的路段選用植物防眩，還能夠起到美化路域環境的作用。

2 高速公路交通安全設施的腐蝕概述

2.1 腐蝕機理

金屬構件、連接件及鋼筋砼均是常用的交通安全設施，其均有被腐蝕的風險，不管是金屬還是砼的腐蝕損壞，均是因為其自體的成分和空氣與雨水等介質內其他類化學物質相觸及后發生了化學反應，對交通安全設施初有的穩定結構造成不同程度破壞，引發銹蝕、結構裂痕或斷裂等狀況[2]。高速公路沿線不僅有風霜雨雪及高溫凍融等促進腐蝕破損的各種氣象因素，還因為不同路段有工業園區、或處在酸雨高發區，導致空氣內存有一定濃度的腐蝕性元素，可能會直接觸及或溶在降水、降雪內，進而聚沉在交通安全設施的表層，且還會順著表層細微裂痕等缺陷緩緩滲透侵導金屬、砼構件的內部，加速了交通安全設施各位置構件的腐蝕速度。

2.2 防腐技術的基本原理

因為腐蝕過程的本質是發生了諸多化學反應，造成被腐蝕對象的化學成分出現明顯波動，損壞其初有的強度、剛度及密度等機械性能及物理性質等，增加結構失穩、強度失效等情況的發生率。化學反應階段也會生成大量新的化學成分，其化學活性、體積等也會發生改變，會和環境內更多介質發生更多的化學反應，并在微觀結構改變、體積膨脹等因素的作用下，加速構件的性質變化過程，變形、斷裂及析出無規則形狀的銹蝕物等是其主要表現[3]。鑒于以上情況，防腐技術的應用時多把隔離被保護對象及外界環境內腐蝕介質作為首要目標，應用防水、防滲、耐腐蝕的材料去覆蓋其表層形成隔離層。參照腐蝕發生、發展的特征，基于化學、電化學或者物理學原理，應用相應的方法去延緩腐蝕過程，延長被保護對象的使用壽命。

3 交通安全設施施工中常見的防腐工藝

3.1 熱熔鍍金屬防腐

這是高速公路交通安全設施施工階段的常用防腐方法，歷經數年的摸索與工藝調整，當下已經廣泛應用。在無特殊腐蝕性介質的常規環境中，利用熱熔鍍鋅工藝便能較好地滿足波形梁防護欄、指示牌等多數金屬構件的防腐需求，近些年也有嘗試用其方法處理螺栓螺母等金屬連接件表面腐蝕的案例[4]。熱鍍鋁自身具備較強的耐腐蝕性，但工藝操作難度大及成本較高，故而多被用在酸雨高發、海洋或工業大氣及極度潮濕等區段的交通安全設施防腐領域中，也可以被用在防腐有效期要求相對較長的工況中。以上兩者均應用到了高溫工況下防腐金屬材料與基底材料內鐵元素的化合作用，具體是把待處理構件浸到鋅或鋁元素含量較高的高溫溶劑內，停滯一段時間后再行冷卻及其他處理，借此方式使構件表面生成結合緊湊、性質穩定、耐腐蝕性強的金屬化合物、氧化物及單一元素薄膜，一方面對腐蝕性介質起到良好的隔離、屏蔽作用，另一方面還能較好地保護安全設施金屬構件及連接件。

3.2 粉末噴涂防腐

即選用以塑料為主的有機材料作為防腐材料去處理交通安全設施，增強其耐腐蝕能力，近些年這種工藝方法的應用范疇不斷拓展。以往該項技術的應用過程也不是一帆風順的，進行熱熔噴涂時，因為隔離欄等構件上存留著很多陰角、拐點與連接位置，造成防腐材料很難均勻覆蓋到每一個角落，故而形成了保護層相對較薄的部位，后期投用2-3 年甚至更短的時間便會形成銹蝕點，且因保護層局部破損而在短時間內形成了大面積銹蝕破損情況。當下，通常會結合使用這種工藝和傳統防腐技術，具體是先用鍍鋅防腐技術處理基材表面，而后利用熱熔噴涂工藝生成表面的無機材料保護膜，能有效地彌補單一應用粉末噴涂工藝時暴露出的不足，實踐中能把免維護防腐年限延長到20 年左右。

3.3 涂裝防腐

這種防腐工藝主要是采用一種或者數種防腐涂料處理基材表面，配合應用滾刷、高壓噴涂等工藝在材料表層生成兼具隔離、耐腐蝕、防水以及裝飾功能的保護層[5]。在近幾年的項目安全設施防腐施工實踐中，多采用這種工藝技術去處理，增強其防腐性能。具體操作中，應合理設計保護層的結構和工藝，主要涵蓋基層封孔材料、中間層的防滲找平材料及耐腐蝕且美觀的面層構造等。

4 交通安全設施防腐的質控要點

4.1 碳素鋼構件

熱鍍金屬、粉末噴涂均是隔離欄等碳素鋼構件防腐施工時的常用工藝方法，熱熔鍍鋅和鍍鋁階段，漏鍍與保護層附著力不夠等質量缺陷是影響防腐處理成效的兩種最大因素，直接后果是局部鍍層掉落及快速銹蝕。鑒于以上情況，首先，在防腐處理前，應認真處理基材表層，清除污物及利用打磨或化學方法等完全除銹，使鍍層的均勻性、完整性及致密度均能得到保障。因熱熔鍍鋁工藝溫度達到700℃，和碳素鋼強度拐點相距不到30℃，故而防腐處理階段要加強介質溫度的調控力度[6]。其次，需控制構件的變形問題，若有構件局部發生變形問題，則要在其冷卻之前盡快矯正。再次，嚴控鍍鋅碳素鋼基材內碳、磷元素的含量，通過添加鋁元素優化表面質量。以上過程中要掌控好其實際用量，以防對基材內鐵、鋅元素的化合反應對效果形成不良影響。最后，對于存有瑕疵的金屬鍍層表面，更應加大處理力度，打磨漏鍍處并進行二次熔鍍，也可利用涂料噴涂、涂刷的方法去增強表面細部的耐腐性。

4.2 金屬連接件

交通安全設施施工階段，通常采用螺栓、螺母等去拼裝、固定護欄、隔離柵等，因為其不僅裸露在惡劣環境中，還需定期進行拆裝、調試等操作，故而一定要對其進行防腐處理，且要確保防腐層自身具備較強的耐磨性，規避保護層影響連接安裝的公差。

首先，在既有技術設備條件準許的工況下，建議先用熱熔粉末噴涂的方法對螺栓等進行防腐處理，應用有機材料保護膜超薄、耐磨、工藝過程簡單等特征，確保連接件符合耐久性、連接可靠性的基本要求[7]。其次，采用熱熔鍍工藝進行防腐，嚴格依照規范要求控制防腐料用量與保護層厚度，認真檢查與清潔處理連接件的螺紋位置，保證其不會干擾連接件的正常使用過程。最后，現場安裝結束后，要全面檢查連接位置的保護層是否破損。若存在以上情況則要及時采用防腐涂料進行修整。

4.3 鋼筋砼結構

當下，鋼筋砼構件的防腐處理以涂裝油漆、高分子防水耐腐涂料等較為常見，為了能使防腐效果得到保障，首先清潔與打磨構件表面，從而采用防滲、防水涂料封堵砼表面孔隙。其次結合構件表面的平整度，在特殊工況下應用防水膩子進行找平，確保后期表層涂料生成厚度均勻的保護層，選擇耐候性、耐腐蝕性能的高分子有機涂料作為表層材料。最后，基于現場試驗去檢測防腐技術方案的科學性，依照設計逐層涂裝砼結構表層，且在養護結束后進行規范的抗滲、耐腐蝕及耐老化試驗，確認其整體合格后，再依照相同的工藝參數去正式涂裝。

5 結束語

高速公路的交通安全設施是保障高速公路上行車安全性、有效性及降低交通事故的有效方法之一，當下該領域防腐技術的研究、應用的重視度不斷提升，涂裝防腐工藝有維修過程便捷、耐腐蝕年限較長及經濟性較高等諸多優勢，但實踐中還有很多細節及運用標準體系需要改進，需要業內相關人員的不懈努力。