羅剛

摘要 文章基于某公路橋梁項目實例，分析了影響鋼結(jié)構(gòu)橋梁安全性和質(zhì)量的因素，闡述了鋼結(jié)構(gòu)防腐措施，并從鋼結(jié)構(gòu)橋梁長效防腐構(gòu)造設(shè)計、防腐涂裝施工工藝等方面提出了具體維護方案。研究結(jié)果指出，通過維護施工技術(shù)、長效防腐工藝的合理應(yīng)用，可以有效地提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁安全性，延長橋梁使用壽命。

關(guān)鍵詞 橋梁工程項目；鋼結(jié)構(gòu)防腐；防腐措施；維護技術(shù)

中圖分類號 U445.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0137-03

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)強度高、材料易獲取、延展性突出且抗震能力強，在各類建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用。由于其性質(zhì)特殊，鋼結(jié)構(gòu)材料在長期應(yīng)用過程中易被腐蝕，從而影響建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，尤其是特殊環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)橋梁受環(huán)境因素影響，更易出現(xiàn)材料變質(zhì)現(xiàn)象，需在使用中加強維護，并做好防腐措施，從而改善鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量，以提高其應(yīng)用安全性。

1 橋梁鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕措施

1.1 重防腐涂裝保護措施

涂料為金屬防腐領(lǐng)域的常用方案，該防腐措施具備適用性高和經(jīng)濟效益明顯的特點，在金屬防腐中應(yīng)用普遍。為有效解決鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐問題，重防腐涂裝工藝得到了有效應(yīng)用?，F(xiàn)階段，重防腐涂裝材料在品種選擇和防腐涂裝工藝等角度具備共性，主要表現(xiàn)為以下幾點：

（1）重防腐涂裝涂料的常用品種包括環(huán)氧聚氨酯、氟碳樹脂、環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸等。

（2）重防腐涂裝工藝多應(yīng)用多層涂裝，涂裝施工環(huán)節(jié)結(jié)合涂料材料性能，選用面漆、底漆、中間漆等應(yīng)用于結(jié)構(gòu)[1]。涂裝材料的設(shè)計以現(xiàn)行涂裝施工工藝規(guī)程為參考，項目施工需獲得監(jiān)理單位和建設(shè)單位的批準，不得隨意將未經(jīng)除銹的零部件置入鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)。監(jiān)理工程師同意后，鋼結(jié)構(gòu)適當部位開設(shè)工藝孔，進行除銹涂裝。工藝孔封閉時需做好焊縫處的涂裝，封閉主梁結(jié)構(gòu)零部件需除銹涂裝，完畢后方可進行整體合龍[2]。

（3）加強涂層膜厚管理，完成底漆涂層后，檢測膜厚數(shù)據(jù)并精準記錄，確保涂裝工藝符合技術(shù)標準。施工完畢后，需確保油漆涂層表面平整光滑，無皺皮和漏涂等現(xiàn)象，漆面美觀、均勻。

1.2 熱噴涂長效防腐措施

熱噴涂是橋梁鋼結(jié)構(gòu)長效防腐措施之一，其工作原理為借助電弧或等離子設(shè)備產(chǎn)生熱源，將金屬固體材料或非金屬固體材料熔化，并利用熱源動力噴灑涂料，或者借助高速氣流噴涂材料，使之黏附于目標材料表面形成防腐涂層?，F(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐保護涂層，多選用鋁涂層、鋅涂層或有機物涂層，通過結(jié)構(gòu)表面形成防腐保護膜，以達到長期防腐效果[3]。

防腐試驗結(jié)果可知：大多數(shù)涂層的防腐效果可達12年，而在特殊環(huán)境下使用噴鋁涂層可以增加鋼結(jié)構(gòu)的防腐年限，現(xiàn)有資料證實鋁涂層對鋼結(jié)構(gòu)的防腐年限最大可達34年?，F(xiàn)階段，我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程施工中，防腐工藝多應(yīng)用“電弧噴涂+有機封閉復(fù)合涂裝”措施，大量項目經(jīng)驗證實，該防腐措施可確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐壽命達15年[4]。

2 工程概況

某公路橋梁防腐施工項目，采用了橋梁鋼結(jié)構(gòu)長期防腐措施及維護施工方案，其應(yīng)用效果顯著。該項目橋梁為獨塔雙索面半封閉鋼箱組合梁斜拉結(jié)構(gòu)，鋼材用量42 000 t，設(shè)有底漆、封閉漆、中間漆、面漆四層涂裝，防腐施工面積約2.9×105 m2，預(yù)期防腐年限可達20年。該文對該橋梁的防腐工藝及養(yǎng)護流程進行了經(jīng)驗總結(jié)[5]。

3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁長效防腐的設(shè)計構(gòu)造

橋梁鋼結(jié)構(gòu)長期暴露在自然環(huán)境下，在高溫、雨水、大風等因素影響下極易被腐蝕，防腐作業(yè)前需明確項目所處區(qū)域施工環(huán)節(jié)及自然特征，明確鋼材質(zhì)腐蝕機理及主要誘因，基于此，對鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐途徑、參數(shù)進行精準設(shè)計，從而達到最佳的防腐效果[6]。

3.1 鋼材腐蝕的影響因素

（1）大氣環(huán)境：該項目施工區(qū)域自然環(huán)境中主要污染物為SO2和NO2，兩種成分比重超過60%。該橋梁長期處于此環(huán)境下，降雨酸性成分對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了嚴重影響，增加了對鋼結(jié)構(gòu)富鋅底漆腐蝕的風險。為提高該橋梁的防腐效果，在原底漆和中間漆中間加涂環(huán)氧樹脂封閉涂層，增加鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其抗腐蝕性能。

（2）濕度：橋梁鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境特殊，結(jié)合水蒸氣含量和最大水蒸氣比值進行換算，可知項目施工區(qū)域的濕度為85%，干濕交替的環(huán)境因素影響下，橋梁鋼結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生電化學反應(yīng)，從而導致鋼材表面防腐涂層效果降低，增加了其結(jié)構(gòu)變質(zhì)風險[7]。為提升該項目橋梁鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，選擇強度高、穩(wěn)定性強的環(huán)氧云鐵材料作為底漆與中間漆的封閉涂層，有效提升了鋼材的防腐效力及使用壽命。

（3）紫外線：該項目所在區(qū)域工業(yè)發(fā)達，化工、電力、煤炭等產(chǎn)業(yè)集中，不同類型的加工企業(yè)為地區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展作出了突出貢獻，但也帶來了一系列負面影響。研究顯示，該區(qū)域存在較為嚴重的輻射，臭氧層被破壞嚴重，紫外線強度顯著高于其他地區(qū)，普通鋼結(jié)構(gòu)表面土層在此環(huán)境下會快速老化和變質(zhì)，并失去防腐保護作用，減少了鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。為解決該問題，該項目施工中對橋梁鋼結(jié)構(gòu)面漆材質(zhì)進行了優(yōu)化，選用了新型丙烯酸改性聚硅氧烷材料作為面漆，提高了橋梁鋼結(jié)構(gòu)的耐紫外線、抗臭氧能力，增強了材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其可有效對抗酸性環(huán)境，適應(yīng)性顯著提升，防腐效力明顯改善[8]。

（4）風向和風速：隨著工業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)廢氣中所含的有害化學物質(zhì)隨著風不斷飄移和快速傳播，并附著于鋼材質(zhì)表面，導致橋梁鋼結(jié)構(gòu)表面土層受損，加速鋼材質(zhì)腐蝕。與此同時，風在高速運動的過程中會夾雜泥沙等堅硬物，風速過大時砂礫等顆粒物快速作用于鋼材表面使其表面漆面結(jié)構(gòu)受損，內(nèi)部鋼材直接裸露與自然環(huán)境接觸，增加了被腐蝕風險，降低了鋼結(jié)構(gòu)使用壽命。該區(qū)域風力等級4～7級，為避免風力因素對鋼材質(zhì)防銹涂層的影響，可根據(jù)項目特點和施工需求適度增加漆面厚度以提高防護效果。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐設(shè)計成果

該項目以當?shù)卮髿猸h(huán)境特點為基礎(chǔ)，為提高橋梁鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能，對防腐層參數(shù)進行了適度調(diào)整，詳情如表1所示。

4 鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂裝施工技術(shù)要點

4.1 鋼材表面處理工藝

處理鋼材質(zhì)表面，將油污、雜質(zhì)和鐵銹等清理干凈，確保噴涂環(huán)節(jié)涂料能緊密粘附于鋼材表面，改善鋼材的防腐性能。

（1）該項目選用了噴砂除銹工藝，即借助“壓縮法”將特定環(huán)境濕度的空氣壓縮，從而產(chǎn)生較大的動能，利用空氣動能將石英砂等材料快速沖擊后作用在鋼材表面，有效清除鋼材質(zhì)表面的雜質(zhì)，使鋼材表面平整、光滑。

（2）施工作業(yè)中需確保環(huán)境溫度大于4 ℃且相對空氣濕度小于85%，以可循環(huán)使用的鋼丸作為磨料處置鋼材表面，控制磨料含水率低于1%以防止作業(yè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)粉塵污染[9]。

（3）鋼構(gòu)件的表面處理需以材質(zhì)特征為基礎(chǔ)，結(jié)合底涂層、銹蝕程度、材質(zhì)粗糙度合理選擇施工工藝和操作流程，清理鋼材質(zhì)表面時，需嚴格執(zhí)行技術(shù)操作規(guī)程與工藝標準達到最佳的操作效果。處置鋼構(gòu)件對接區(qū)域焊縫時，需先對焊縫位置進行打磨，將焊渣、雜質(zhì)、毛刺、氧化皮層等結(jié)構(gòu)處置干凈，同時對不平整區(qū)域進行修補，處置干凈后確保操作平面平整、光潔，使涂料噴涂均勻，進一步處理表面油污后進行噴涂作業(yè)，完成底漆、封閉漆、中間漆、面漆等不同層面的噴涂，確保漆面均勻附著于鋼材表面，提高防腐效果。

（4）橋體上部桁架及箱梁外部區(qū)域，鋼材施工環(huán)節(jié)已經(jīng)完成了漆面涂裝，現(xiàn)場加工過程中將各桿件有效連接后及時清理粉塵和油污，并按照項目工藝設(shè)計要求進行面漆涂裝。

4.2 涂層施工工藝

防銹漆涂層施工前，需確保所選材料符合項目設(shè)計需求并嚴格按照工藝標準配備，施工人員現(xiàn)場充分拌和防腐漆材料，使其黏稠度、色澤度均達標后方可進行涂層施工。操作過程中加強現(xiàn)場檢驗，如發(fā)現(xiàn)混合漆料中存在雜質(zhì)，及時使用鋼絲網(wǎng)將其過濾3次，確保無雜質(zhì)后方可噴涂施工。防銹漆料噴涂施工需分2次進行，第一遍噴涂施工時按照同一順序進行，確保噴涂操作均勻，使鋼材質(zhì)表面漆層均勻、平整、無起伏和褶皺。完成第一遍噴漆施工后，防銹漆面完全干燥后方可進行第二遍噴涂施工，現(xiàn)場檢測確保噴涂工藝符合設(shè)計要求，保障漆面厚度達標[10]。以噴涂材料說明書為標準，嚴格控制第一遍和第二遍噴涂時間間隔，確保漆面噴涂工藝符合項目施工要求，漆面噴涂作業(yè)需注意的事項如下。

（1）鋼材質(zhì)表面噴砂處理后，需間隔24 h以后方可進行防腐漆涂料噴涂施工作業(yè)，且各類型涂料需現(xiàn)用現(xiàn)配，避免配置后長時間放置導致涂料黏稠度或性質(zhì)改變，不得隨意采用添加稀釋劑方案使用放置過期的涂料。

（2）對鋼材表面平整度檢測，平整度指標達到Sa2.5級后方可進行防腐涂料噴涂。邊角或內(nèi)側(cè)難以噴涂區(qū)域可選用刷涂作業(yè)方案，確保鋼材所有區(qū)域均涂裝到位。

（3）需現(xiàn)場焊接作業(yè)的構(gòu)件可保留構(gòu)件兩端區(qū)域不噴涂涂料。為確保焊接質(zhì)量，現(xiàn)場焊接完畢后進行焊接面的妥善處置，平整、光潔焊縫表面后根據(jù)施工操作要點進行涂裝作業(yè)。

（4）現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)需嚴格控制噴涂作業(yè)質(zhì)量。施工前注意天氣變化，確保噴涂作業(yè)后5 h內(nèi)無降雨；有效控制施工區(qū)域粉塵量，防止漆面受粉塵影響；于空氣濕度適宜情況下噴涂，防止漆面受空氣過度干燥影響成型質(zhì)量。

（5）施工完畢后，及時進行漆面附著力檢測，確保漆面強度值超過5 MPa且表面平整、光滑、連續(xù)、無起伏或褶皺，厚度均勻無漏涂。

4.3 微小部件防銹處理

大量微小零部件在橋梁鋼結(jié)構(gòu)中的作用不容忽視。作為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接、固結(jié)的重要環(huán)節(jié)，微小零部件防銹處理同樣重要，需結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)橋梁特點合理選擇防腐措施，形成長效防腐機制。結(jié)合項目特點和防腐需求，該工程選用“熱浸鍍鋅”工藝進行微小零部件防腐。首先完成微小零部件表面清理工作，確保其結(jié)構(gòu)處于潤濕狀態(tài)，隨后置于600 ℃的高溫熔化鋅液內(nèi)，持續(xù)5 min并翻滾使零部件表面均勻涂布鋅液，取出零件徹底冷卻，構(gòu)件表面形成了鋅防護層，可以有效避免鋼材質(zhì)在自然環(huán)境下的腐蝕，提高零部件的使用壽命。該方案適用于小型金屬材料防腐，可提高鋼結(jié)構(gòu)使用壽命十年以上，但在大型鋼構(gòu)件中的適用性不佳。

5 鋼結(jié)構(gòu)橋梁的維護施工措施

5.1 維護管理

鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐維護管理工作需嚴格遵循《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》，及時對服役過程中的鋼結(jié)構(gòu)橋梁性能、使用壽命進行檢測。要嚴格根據(jù)施工規(guī)范和規(guī)程要求進行鋼材表面防腐涂層情況的檢測，確保涂層厚度達標，及時修補存在缺失的區(qū)域，借助超聲波檢測儀檢查鋼材內(nèi)部腐蝕狀況并對防腐施工工藝效果進行評估，根據(jù)項目要求和鋼結(jié)構(gòu)特點選擇合適的養(yǎng)護方案。詳細情況如表2所示。

5.2 修復(fù)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)長期暴露在自然環(huán)境下，降雨中酸性成分、空氣中化學成分、灰塵等在鋼構(gòu)件表面大量蓄積，未及時清理將會增加鋼材防腐表面腐蝕風險，導致鋼材的預(yù)期使用壽命降低。故此，在項目施工過程中，施工技術(shù)人員應(yīng)當利用鋼絲刷、鏟刀等工具及時將鋼材構(gòu)件表面雜質(zhì)清理干凈，確保表面無油污、雜質(zhì)、鐵銹或毛刺后對構(gòu)件表面進行涂料噴涂。

5.3 保養(yǎng)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)防銹保養(yǎng)措施即在橋梁服役過程中，專職人員對橋梁結(jié)構(gòu)表面清潔狀況、干燥情況、雜質(zhì)情況進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)灰塵和雜質(zhì)等并妥善清理，防止防銹層被腐蝕影響鋼結(jié)構(gòu)表面強度，從而降低鋼結(jié)構(gòu)使用壽命。特殊天氣如夏季高溫和冬季降雪等天氣下，可選用增設(shè)防護擋板方案，防止涂層在高溫和低溫等極端情況下脫離。施工作業(yè)人員在日常巡檢過程中，需加強對涂層的日常檢查，確定涂層使用狀態(tài)及厚度水平，發(fā)現(xiàn)涂層風化和干裂等現(xiàn)象時及時補漆修復(fù)，確保防腐漆面持續(xù)發(fā)揮對鋼結(jié)構(gòu)表面的保護作用。

6 結(jié)語

綜上所述，該文采用工程實例，對橋梁鋼結(jié)構(gòu)長效防腐措施及維護保養(yǎng)方案進行了分析，結(jié)果顯示施工單位以工程需求和環(huán)境特點為基礎(chǔ)，科學選擇鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐方案，通過防腐材料及施工工藝的合理控制，能有效延長橋梁使用壽命。

參考文獻

[1]才寶山. 大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程腐蝕防護的涂裝工藝及質(zhì)量控制[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計， 2021（12）： 128-130.

[2]王大鵬， 杜曉龍. 道路橋梁工程的常見病害與施工處理技術(shù)探究[J]. 門窗， 2019（22）： 130.

[3]湯吉彪. 橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計及鋼結(jié)構(gòu)損傷中的防腐設(shè)計探討[J]. 全面腐蝕控制， 2020（1）： 73-74.

[4]丁建龍. 高速公路橋梁在鹽池環(huán)境中的防腐設(shè)計策略[J]. 全面腐蝕控制， 2022（12）： 120-122.

[5]王冰， 趙凱月， 王文濤， 等. 不銹鋼在跨海橋梁工程防腐中的應(yīng)用[J]. 混凝土， 2021（8）： 141-145+149.

[6]佘安宇， 焦振峰， 王玉美， 等. 橋梁鋼結(jié)構(gòu)用彈性防腐密封材料的性能對比[C]. 同濟大學土木工程學院橋梁工程系， 橋梁工程與技術(shù)網(wǎng). 第三屆全國在役橋梁安全運營保障技術(shù)大會論文集， 2021： 54-61.

[7]王宇達. 鋼筋混凝土橋梁防腐涂裝工藝研究[J]. 全面腐蝕控制， 2020（5）： 72-74.

[8]陳海英. 道路橋梁防腐材料的分析[J]. 全面腐蝕控制， 2021（4）： 47-48.

[9]付興華. 高速公路橋梁混凝土護欄防腐技術(shù)分析[C]. 上海筱虞文化傳播有限公司. Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management（ETACM 2022）（VOL. 1）， 2022： 123-125.

[10]楊晨. 鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐涂層病害原因分析及修復(fù)方案優(yōu)選分析[J]. 全面腐蝕控制， 2020（1）： 83-84.