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1、橋梁防腐徐浦大橋鋼箱梁涂層翻新工藝 介紹了徐浦大橋原涂層配套及維修前銹蝕等級、使用壽命在30年以上的新涂裝配套方案設(shè)計、翻新工程的工藝參數(shù)和技術(shù)標準。 工程概況 徐浦大橋是黃浦江上的第3座大橋，其中鋼箱梁約1.1萬t，總面積約68000m2，1997年l1月涂裝施工結(jié)束。按業(yè)主和設(shè)計單位的指定。 根據(jù)國際標準ISO12944-2中大氣腐蝕環(huán)境分類的定義，徐浦大橋鋼箱梁處于c3（中等）的腐蝕環(huán)境。其中，暴露1a后，單位面積上低碳鋼及鋅層質(zhì)量的損失量（或厚度損失量）是涂裝設(shè)計的依據(jù)。ISO12944-5對腐蝕環(huán)境、使用壽命和漆膜厚度作了系統(tǒng)規(guī)定。 標準中提出涂裝配套系統(tǒng)的高耐久性的使用壽命為大于12、5a。在ISO12944標準中特別強調(diào)了預期的耐久性與涂裝設(shè)計使用壽命是同一概念。耐久性不是商業(yè)上的擔保時間，而是指配套涂層達到第一次大修前的時間，此時涂層狀態(tài)應(yīng)達到IS04628-3的Ri級，銹蝕面積為1%。 根據(jù)標準，徐浦大橋的涂層應(yīng)具有大于15a的使用壽命。但在2004年，我公司有關(guān)人員在例行檢查中發(fā)現(xiàn)涂層銹蝕等級已達到IS04628-3的Ri3級，銹蝕面積已達到了1%。根據(jù)國內(nèi)外先進經(jīng)驗，此時維修是最經(jīng)濟有效的階段。2004年3月，上海浦江橋隧運營管理有限公司決定對徐浦大橋鋼箱梁中的2萬m2進行大修。 2涂層配套方案及規(guī)定膜厚的設(shè)計大橋涂層在使用期間內(nèi)若頻繁地進行維修保養(yǎng)，不僅會花費巨3、額維護費用，更重要的是涂層維修施工中噴砂、打磨等作業(yè)會嚴重影響正常的交通安全，且對環(huán)境保護不利。因此有效保護大橋鋼構(gòu)件，延長涂層使用壽命是涂裝設(shè)計的主要內(nèi)容。 參照IS014713熱噴涂防腐蝕涂層體系國際標準，設(shè)計了2個涂層配套方案。 鋅層含量以97%計算，100m鋅層防護年限為： 對這種多孔金屬噴涂層，在噴涂以后，選用合適的封閉涂料進行封閉處理，或者在封閉后再進行涂裝，形成復合防護體系，可大大提高防腐性能，達到長久防護的目的。荷蘭熱鍍研究所通過20余年的研究指出，噴涂Al、Zn以后，進行封閉處理，其耐蝕性可比單一噴金屬涂層和單一封閉涂層的壽命的總和高出50%120%，此謂之協(xié)同效應(yīng)（Syne4、rgyeffect）。 如100m鋅層的防腐年限為18a，110m重防腐涂料的防腐年限至少2a，按協(xié)同效應(yīng)，總的防護壽命至少為： （18+2)X150%=30a 對照方案可達到30a的使用壽命。30a后涂層的銹蝕等級為ISO4628-3的Ri3級，銹蝕面積為1%。 3涂裝工藝及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù) 高質(zhì)量的涂層配套需用先進的涂裝工藝技術(shù)來實施，因此設(shè)計了涂裝工藝流程和相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。 帶舊漆膜鋼箱梁去除松動漆皮、局部污垢、焊縫打磨除銹噴砂處理用有機溶劑擦拭局部油斑干燥壓縮空氣吹盡灰塵及砂粒等電弧噴鋅或鋅鋁層噴涂封閉漆噴涂二道面漆檢查質(zhì)量修補交驗. 3.1噴砂 在鋼箱梁翻新工藝中，噴砂處理是其中重要的5、一環(huán)，經(jīng)過噴砂處理使鋼箱梁表面具有一定的清潔度和粗糙度，提高了鋼材表面的活化度和表面積，也就增強了金屬涂層與鋼材的結(jié)合力，改善了鋅及鋅鋁涂層內(nèi)的應(yīng)力分布狀態(tài)。 3.1.1 噴砂設(shè)備 本工程中采用北京某涂裝機械制造廠生產(chǎn)的型號為JLR-1D型自動循環(huán)回收式噴砂機。該機屬環(huán)保型產(chǎn)品，噴砂后的粉塵由該機自動吸除，碎磨料及粉塵等不會外溢或落人黃浦江中。同時，在施工現(xiàn)場還采用了三防布圍遮，以形成相對封閉的空間，不影響周邊環(huán)境。 3.1.2 磨料 針對循環(huán)式噴吸砂機的工作特性，廠商指定必須采用棱角鋼砂或棕剛玉砂。 經(jīng)過上述技術(shù)、經(jīng)濟指標的分析，采用棱角鋼砂作為磨料，磨料的特性分析見表3。由于粗糙度的大小主6、要決定于磨料的顆粒直徑；徐浦大橋涂層總厚度為200m左右；為了保證涂層的附著力，噴砂后鋼材表面粗糙度Rz為70m左右；因此合適的棱角鋼砂粒度應(yīng)為G14G18，顆粒直徑1.01.7cm。磨料必須無油、無塵、無返潮結(jié)塊現(xiàn)象。 3.1.3 噴砂工藝 要保證壓縮空氣的質(zhì)量，特別在供氣管線上要安裝有效的油水分離器，使壓縮空氣清潔干燥、無油、無其他污物。在相對濕度（RH）小于85%的條件下，噴砂后的鋼材表面在4h內(nèi)需噴涂鋅或鋅鋁合金。 3.2電弧噴鋅 近幾年來，金屬噴涂層廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的新建、重建或表面維修。金屬熱噴涂主要有噴鋅、噴鋁和噴鋅鋁合金等。在對鋼鐵的保護方面，鋅層的陰極保護作用突出；鋁層的耐7、蝕性能好；鋅鋁合金層有更強的保護作用，它的電位接近鋅，而耐蝕速度接近鋁，綜合性能優(yōu)于鋅、鋁層。這就是徐浦大橋選用噴鋅和噴鋅鋁合金的理由。 3.2.1 鋅鋁絲 絲材質(zhì)量直接決定鍍層質(zhì)量。特別是絲材不純會直接導致金屬涂層腐蝕速率增大。耐蝕性能下降。 停止使用時，鋅鋁絲需覆蓋、包扎，以保證清潔。稍有沾污，應(yīng)用清潔抹布擦凈。 3.2.2 熱噴涂設(shè)備 工程中采用了日本產(chǎn)AS-400大功率電弧噴涂機，德國制造的SRC-15空壓機和SSD10AA空氣冷干機組成的整體熱噴涂系統(tǒng)。其中，日本產(chǎn)的DA1HENAS-400電弧噴涂機具有下列特點。 噴涂電源。采用了先進的雙向電源控制回路設(shè)備，高效耐用，而且使電流穩(wěn)定8、。 送絲裝置。研制的新型同步雙推和四輪驅(qū)動送絲裝置，能準確供給鋅鋁等軟質(zhì)細絲，且電弧穩(wěn)定。同時，該機有先進的遙控接受、電纜端口接送系統(tǒng)，取代常規(guī)的溶絲圈交換技術(shù)，使噴搶裝置能保證絲材相交點始終位于霧化氣流中心，電弧燃燒穩(wěn)定。 噴槍的輕量化。槍體質(zhì)量僅為1.5kg，噴槍與電纜質(zhì)量小，減輕了操作工人的勞動強度。 高防塵性能。電源及送絲裝置均使用了防塵保護系統(tǒng)。 3.2.3 技術(shù)條件 電弧噴涂熱源。電弧噴涂時的功率是由電弧電壓和電弧電流決定的，因此也就決定了熱源參數(shù)。在適當?shù)碾娀‰妷悍秶鷥?nèi)，噴涂過程穩(wěn)定，粒子射流集中，尺寸均勻細小；過低則熔化熱量不足，短路現(xiàn)象頻繁，電弧不穩(wěn)定；過高則射流角度增大，霧9、化效果差。雖然AS400噴涂機輸出電壓范圍可控制在1436V范圍，但在徐浦大橋電弧噴涂工藝中，一般控制在2024V，效果最好。 噴涂工作電流決定著噴涂生產(chǎn)效率，加大工作電流可提高生產(chǎn)效率，并可減少鍍層的氣孔率與氧化物，在實際工程中，采用的電流為200A，對保證涂層質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率十分有利。 霧化技術(shù)參數(shù)的控制。在工程中，采用了壓縮空氣作為氣源，壓縮空氣的壓力和流量對顆粒的細化、加速以及鍍層的質(zhì)量有明顯的影響。實踐證明，噴涂中，工作氣壓控制在0.69MPa、流量為1.3m3/min最為適宜。 操作工藝參數(shù)的控制。 環(huán)境及其他條件控制。環(huán)境條件中的露點和濕度也是影響鍍層質(zhì)量的主要因素，雨天、霧天10、應(yīng)停止施工；在相對濕度大于85%、鋼板表面溫度小于露點溫度3時，應(yīng)停止鋅鋁層的噴涂，同時也應(yīng)保證壓縮空氣無油、無水。 3.3鋅、鋅鋁金屬涂層的封閉處理 常規(guī)電弧噴涂層的孔隙率為3%5%；涂層為層狀堆積結(jié)構(gòu)，且表面粗糙；腐蝕介質(zhì)會通過這些孔隙滲入鋼鐵基體而發(fā)生點化學反應(yīng)，導致涂層失效，因此必須對鋅、鋅鋁涂層進行封閉處理。 3.3.1 封閉劑的選擇 封閉劑必須具有下列性能：足夠的滲透性；與鋅或鋅鋁涂層間有較高的結(jié)合強度；耐化學或有機溶劑的能力強，與復涂的中層漆、面漆有優(yōu)異的配套性能；施工性能良好。 經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)的分析和重點工程的施工實踐，選擇環(huán)氧云鐵中層漆作為鋅、鋅鋁涂層的封閉涂料。 3.3.2 11、封閉涂料的施工要點 鋅及鋅鋁層噴涂后，在相對濕度小于85%的狀態(tài)下，為避免涂層表面沾污，4h內(nèi)進行封閉處理； 封閉前用干燥、清潔的壓縮空氣吹凈表面浮塵； 環(huán)氧云鐵封閉漆的甲、乙組分混合后充分攪拌，用專用稀釋劑稀釋至30%40%后使用； 針對大橋施工的特點，采用刷涂辦法，操作認真細致，既不漏涂，又保證封閉涂料能充分滲入金屬涂層的孔隙之中。 3.3.3 控制封閉漆膜厚的工藝措施 環(huán)氧云鐵封閉漆規(guī)定干膜厚為30m。太薄了起不到滲透封閉的效果，太厚了影響涂層的附著力。在實際生產(chǎn)中，也很難用濕、干膜檢測儀檢測膜厚。通過封閉涂料的理論涂布量及損耗系數(shù)的計算，以等量面積涂布等量的封閉漆的辦法來控制膜厚，這個12、工藝措施收到了較好的效果。 3.4面漆的涂裝 3.4.1 面漆類型的選擇 為提高涂層的防腐能力，同時又能滿足徐浦大橋鋼箱梁在色澤上的要求，必須噴涂面漆。選擇了與原丙烯酸聚氨酯面漆顏色相同的氯化橡膠面漆，理由是： 氯化橡膠面漆系單組分的厚膜型涂料，無熟化期、混合使用期和貯存期的限制； 氯化橡膠面漆常溫固化，施工方便，可刷、輥涂，有氣噴涂、無氣噴涂； 與環(huán)氧云鐵封閉漆配套性能良好；氯化橡膠面漆防腐蝕性能優(yōu)異，經(jīng)濟實惠，性價比高。 3.4.2 施工要點 結(jié)合實際，采用輥涂辦法，2道達到D.F.T.80m，在電焊縫和邊角等輥不到的地方，需用刷涂補充； 一定要在環(huán)氧云鐵封閉漆完全固化后才能復涂氯化橡膠面13、漆； 為保證膜厚，氯化橡膠面漆經(jīng)充分攪拌后，采用專用稀釋劑，稀釋率小于5%。 3.4.3 環(huán)境條件控制 在相對濕度（RH）大于85%條件下的雨天、霧天等，應(yīng)停止施工； 認真進行露點管理，在鋼板表面溫度大于露點溫度3時，才能涂裝施工； 在氣溫高于30時，為保證氯化橡膠面漆的流平性，亦應(yīng)停止涂刷。 4涂裝質(zhì)量的控制與檢驗 質(zhì)量是工程的生命線，因此對徐浦大橋工程中涂裝質(zhì)量控制貫穿在每一個工藝環(huán)節(jié)中。主要掌握的檢驗標準和質(zhì)量管理的辦法有以下幾方面。 4.1噴涂前鋼材表面處理的相關(guān)標準 4.1.1 清潔度 在GB11373-1989“熱涂金屬件表面預處理通則和GB/t9797-1997“金屬和其他無機覆14、蓋層、熱噴涂鋅、鋁及其合金”國家標準中規(guī)定，鋼材表面預處理清潔度達到GB8923-88的Sa3級，它的文字定義為：Sa3是指鋼材表面最潔凈的噴射清理級。在不放大的情況下進行觀察時，表面應(yīng)無可見的污垢，并且無氧化皮、鐵銹、涂料涂層和異物。該表面應(yīng)具有均勻的金屬色澤。 4.1.2 粗糙度 在粗糙度的概念中，采用了IS08503和GB1031-1083標準中的噴砂粗糙度值Rz。它是指波峰到波谷的平均值，上下各取5個點。 施工中，可用IS08503-2的標準樣板進行比較，得出Rz噴砂粗糙度值。也可用E123A型的粗糙度儀，但測點要多，且分布合理。 4.2鋅及鋅鋁合金涂層的質(zhì)量控制 4.2.1 涂層的外15、觀質(zhì)量 鋅及鋅鋁合金的涂層外觀色澤均勻一致；根據(jù)GB9796-9應(yīng)無漏噴現(xiàn)象；無鼓泡、裂紋、翹皮、粗大熔融粒等宏觀缺陷存在。 4.2.2 鋅鋁涂層的厚度檢測 電弧噴涂涂層為非磁性，鋼材基體為磁性，用磁性測厚儀在磁性基體上測量非磁性涂層厚度，測量的方法應(yīng)按GB/t9793-1997進行，即在10cm10cm基準面積內(nèi)測量10個點，取其算術(shù)平均值作為一次測量厚度值。 在判定膜厚質(zhì)量指標時，可按IS012944標準，即平均膜厚大于規(guī)定膜厚，同時，85%測點的膜厚能達到規(guī)定膜厚的要求；不到規(guī)定膜厚的測點值應(yīng)能達到規(guī)定膜厚的85%。 4.2.3 鋅、鋁涂層與鋼材基體的結(jié)合力 拉開法 在工程開始前，就采用16、樣板法，進行結(jié)合力的測試。樣板的預處理等級、鋅及鋅鋁合金涂層厚度等工藝條件均需與工程相同。 根據(jù)GB9794-88和GB9796-88標準規(guī)定，對5塊樣板做拉開法試驗。5個試樣的平均結(jié)合強度值不可低于9.8MPa；且任何一個試樣的結(jié)合強度不可低于5.89MPa。 測試結(jié)果符合GB/t8642-88國家標準規(guī)定的結(jié)合強度，達到11.4MPa。 劃格法 在工地現(xiàn)場，較多的采用劃格法。根據(jù)GB9796-88標準規(guī)定，采用專用劃格刀、粘膠紙。由于鋅、鋅鋁合金涂層膜厚低于200m，切格區(qū)面積約為15mm15mm，格距3mm。粘貼紙拉開后，涂層的任何部位都未與鋼鐵剝離，才算合格。 4.2.4 耐腐蝕性 117、50mmx75mm3mm的試片，在0.5mol/L的鈉溶液中浸泡72h后，涂層無鼓泡、紅銹和剝落現(xiàn)象，符合GB/t9795-88“熱噴涂鋁及鋁合金涂層”標準的要求。 4.2.5 孔隙率的檢查 孔隙率要控制在2%左右，簡便的現(xiàn)場檢查方法是：清除噴涂層表面的油污、灰塵，并進行干燥，然后用10g/L鐵氰化鉀或20g/L氯化鈉溶液的試紙覆蓋在噴鍍層上約10min，試紙上出現(xiàn)的藍色斑點不應(yīng)多于3點/cm2。 4.3封閉漆及面漆漆膜的質(zhì)量檢查 由于環(huán)氧云鐵封閉漆及氯化橡膠面漆同屬鋅鋁涂層的面涂，根據(jù)施工經(jīng)驗，只能是在面漆涂裝后進行。 4.3.1 漆膜外觀 漆膜表面平整光滑，無漏噴，無氣孔、針孔、桔皮、流掛等漆膜弊病出現(xiàn)；面漆顏色及光澤度能符合設(shè)計要求。 4.3.2 涂層結(jié)合力 根據(jù)GB9286-88標準，用劃格法進行附著力測試，用專用刀具和粘膠紙，切割面積6mm6mm，格距1mm。粘貼后，切割邊緣，完全平滑，無一格脫落即結(jié)合力為0級。 4.3.3 涂層厚度的檢測 在工程實踐中，檢測出來涂層的總厚度，減去鋅、鋁涂層的厚度即為重防腐涂料的涂層厚度。仍按IS012944國際標準的有關(guān)規(guī)定，即平均膜厚大于規(guī)定膜厚，同時以2個85%來判斷。