高速公路環氧鋅基護欄技術應用研究

文 / 中交一公局集團有限公司 唐源 任曉宇

近年來，傳統意義上的護欄防腐技術已無法適應節能環保的要求，所以現階段為了能夠讓高速公路護欄顯示低碳環保、經濟實惠的優勢，相關方面推出了新型環氧鋅基的技術應用，以提高護欄的使用年限具有增長性。本文主要針對當前新型環氧鋅基材料進行概述，將新型護欄對當前實際交通帶來的影響作為切入點，就進行高速公路環氧鋅基護欄技術的應用作一些探討與效果分析。

新型環氧鋅基聚酯護欄

防腐原理

就目前的材料而言，海洋環氧鋅基粉末是其中使用率最高的防腐蝕材料，而鋅粉作為其主要成分，具有如下優點：

1.鋅粉具有犧牲陽極防護作用

在護欄的表面上，常常會附著有鋅的鍍層，這是由于鋅的電極電位會比鐵低許多，所以當兩者相連接的情況下，鋅粉會自主吸附至鐵的表面在護欄表面鍍鋅，鋅粉附著后會避免鐵轉變成Fe2+，繼而可以有效延緩鐵在空氣環境下的腐蝕現象。

2.鋅粉具有較好的屏蔽效果

鋅的結構形態多種多樣，可以形成搭接、平行、交替排列的排列方式，最大限度地延長外界的侵蝕，使被侵蝕的介質達到基體的時間更長，達到與外界的隔離，提高耐腐蝕性。

3.鋅具備自修復功能

如果涂層在長期應用過程中，造成了局部的摩擦損壞，那么例如氧化鋅、碳酸鋅將會在破損處聚集，同時形成一層緊致的保護膜，會防止腐蝕的繼續，但如果破損的面積過大，修復的實際效果就會變得難以識別。

新型環氧鋅基涂層的應用

當前中國國內企業為了能夠順應市場需求，在進行了詳細的研究之后，最終確定了環氧樹脂的配方，并根據配方的不同，采用雙酚 A型的低相對分子質量的固體環氧樹脂、復合作用的雙酚 A型固體環氧樹脂、高復配作用的雙酚醛類環氧樹脂。同時，在前期的生產過程中，噴漆的選擇主要有：負壓吸涂、摩擦、靜電聯動、靜電噴涂三大噴漆方式，并根據不同的技術指標，提出了靜電噴涂與摩擦噴涂的組合方式。

1.涂層厚度的測量

一般采用顯微鏡進行鍍層厚度的測量，其工作原理是通過放大鍍層的截面，利用顯微鏡來確定剖面的厚度和結構。一般要求切割、造樣、鑲嵌、磨削、化學加工、放大檢驗和資料分析。《金屬和氧化物覆蓋層厚度測量顯微鏡法》（GB/T6462-2005）也可用于研究氧化鋅粉體在包復過程中的均勻分布情況。與常規的涂層厚度測量方法相比，該方法更為復雜。由于以上試驗方法中，實際檢驗多依賴于簡單的手工目測，以及磁粉、滲透等效率低下的手段。這種方法對儀器設備和操作人員的技術水平都有很高的要求，而且測試周期長，費用昂貴，不適宜在基層實驗室中進行。

但如果使用熱水的浸泡方式對其進行涂覆，在使用脫塑劑時，會發生溶劑溶解，繼而造成涂層的溶解，則主要由于環氧鋅基漆中存在大量環氧物質，且由于環氧樹脂和聚酯制品同為熱固性粉末涂料，因而很難將其剝離。但內層環氧鋅基涂料按照 GB/T18226-2015 《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》對其性能指標提出了許多要求，據目前國內的現狀而言，我國的檢驗部門尚未具備脫除環氧鋅基 PU涂層的能力，只有在同一批產品中，對特定的樣品進行環氧鋅基漆的噴漆，得到只有環氧鋅基涂料的樣品，以來實現涂料厚度的測定。因此，在實際工程中，需要對 PET涂層的各層厚度進行檢測。

2.涂料技術勘測

按照綠色、低碳、資源節約的原則，對環氧鋅基 PET涂料的各層厚度進行了下限，但實際測量的涂層厚度一般比標準上限要高。為解決這一問題需要進行技術的有效控制：

一是一些生產企業生產的產品與涂料的標準厚度不符；二是有些廠商可以對涂料的厚度進行控制，但如果對涂料厚度進行嚴格的控制，就會相應地加大投資，節省資源，提高生產成本，實現精確控制；三是各廠商在心理上都參照了其它防腐方式的厚度，認為厚度越厚越好，但鍍層的厚度總是小于鍍層的。

與傳統護欄性能的優劣對比

熱浸鍍鋅護欄將材料浸入金屬熔化后，可以形成一層金屬包覆層，同時通過化學反應和粉末狀鋅的擴散，逐漸形成復合合金層。

優點： 鋅具有自我修復的功能，護欄性能堅固，抵抗陽光紫外線的效果也是極佳的。

缺點：在熱浸鍍鋅過程中具有酸洗和高溫加熱的特點。其不僅對環境污染較大且前期的資金的投入也非常大。此外，它不耐酸、堿、鹽和濕熱環境。無法應對海洋的水生環境，而且在道路交通的土壤中，腐蝕的速度較快。

采用熱浸鋅+噴涂的方法，將該塑料粉末經高壓靜電裝置傳送。

采用靜電噴涂機將粉末涂料噴涂到工件的表面。大多數粉體在靜電力作用下會被均勻的吸附到極性相對的工件上。當粉體粘著較多時，其負荷積累也會隨之增大。在鋅粉厚度達到一定程度后，會形成一種典型的“拒收”現象，這樣就不會繼續對鋅粉進行吸附，在整個工件上形成一層保護膜。隨后，在高溫下，將粉末涂層熔化，使涂層的硬度增加，隨后，塑料粒子也隨之融化，形成致密、高防護涂層。噴塑制品牢固地附著在工件的表面，主要是用在內盒上。

優點：抗紫外線、耐酸、耐鹽、耐濕熱腐蝕。缺點：熱浸鍍鋅有酸洗和高溫。

加熱，污染嚴重，能耗高。涂層薄，不怕碰撞。柱內壁無噴涂工藝，很快就會腐蝕到地面。

熱浸鍍鋅+塑料浸塑聚乙烯作為一種采用塑料材料的涂層工藝，主要原理就是將其預熱至脫脂，以來達到粉末涂層的熔點。在流化床中，塑料粉體會被均勻地吸附，再經過塑化交聯劑，形成一種鋼塑復合制品。大多數的扶手，都是由熱塑性的液體浸泡而成。熱塑性薄膜具有預熱、軟化、冷卻后可形成膜的特性。這是一個基本的物理過程，也就是薄膜的融化和塑化。經處理后的產品厚度大于涂料，其使用壽命可延長1～2倍。

優點：抗紫外線、耐酸、堿、鹽、濕熱環境、抗拍打性和優良的土壤保護性。

缺點：熱浸鍍鋅有酸洗和高溫加熱，污染嚴重，能耗高。

三代產品的共同點在于都具有高溫酸洗和加熱，而且屬于傳統的工藝方式，這種作業方式勞動強度高，工作條件惡劣，且員工在生產方面的效率也會更低。

四個替代方案：

采用預處理拋丸代替酸洗，不產生三廢；

采用多層防腐粉末涂層取代傳統的熱鍍鋅工藝，無需對鋅錠、鋁錠進行加熱，降低了熱損失，降低了尾氣、煙塵的排放量；

利用環境友好的防腐粉末替代熱鍍鋅，對土壤、地下水造成的重金屬污染；

以智能化的自動化廠房代替傳統的手工作坊，實現綠色、無三廢的生產。

新型護欄對于道路交通安全的影響

隨著我國城市交通的不斷發展，人們的出行變得越來越方便，同時也帶來了一些交通安全問題，因此，為避免交通事故的發生，一般都會設置一些護欄。

交通事故對正常交通的影響

在道路交通進程中，任何影響交通安全的車身碰撞行為，都有可能導致護欄的保護層氧化。長此以往，極有可能引發車禍。

每一階段或多階段的改進，對預防事故、減少事故的影響、提高公路交通安全水平都是有益的。公路是造成交通事故的主要原因，而護欄在公路交通安全中扮演著舉足輕重的角色。經由對護欄防護技術的改良，從而有效確保道路通行者的安全。

新建護欄事故分析

通過對事故的風險進行判定，道路交通事故危險的分類可以分為三種：輕微事故、一般事故和嚴重事故。本文依據《高速公路交通安全設施設計規范》DB33/704-2008標準，統計、整理了護欄碰撞事故。根據對護欄事故的調查，發現波形梁護欄的事故占90%以上，其中最嚴重的為3.6%。在普通交通事故中，與中心隔離區域的波形梁護欄相撞的汽車占87.8%，嚴重的交通事故占10%。

護欄能否有效地達到設計規范及結構的需要，充分發揮其使用的最佳效果。就要關注護欄在此過程可能會出現的老化磨損現象，例如，護欄的銹蝕、抗碰撞性能下降、保護作用下降等。當汽車撞擊護欄時，如果發生相撞，將會造成嚴重的交通事故，從而造成嚴重的交通安全隱患。因此，根據護欄的類型來選擇，也是影響道路交通安全的一個重要因素。

就目前的情況而言，我國在公路交通事故中的死傷人數較多，因此，對于高速公路的安全問題，在公路及配套設施建設的諸多方面提出了更高的要求。新一代環氧鋅護欄的使用，可以說是一種先期的危險，可以排除一次危險，提高行車安全。而且，它還能使橋梁結構更加美觀、更加明亮，在預警、堵塞、預防交通事故中發揮重要作用。

新型護欄與傳統護欄相比的優勢

通過與傳統的環氧鋅基護欄進行比較，發現其性能指標得到了顯著的改善。對高溫和強烈紫外線具有良好的抗性。其使用年限較普通產品長5～10年，整體使用時長最長高達25年。因此，它的實用性要遠遠高于一般的護欄技術。

結語

總之，經過上述內容的探討以及應用技術的研究，可以清晰地知道新型的環氧鋅樹脂護欄不僅耐腐蝕，而且其使用壽命也遠超一般的護欄，同時采用節能、低碳、創新的配方及專業的制作技術，保證產品的質量。同時，在高速公路上設置護欄，對改善高速公路的安全性、降低交通事故、提升行車安全具有重要意義。這一環保節能的復合型材料對未來的公路建設而言，具有良好的可持續性發展潛力。