1．钢桥特点及腐蚀危害

钢桥具有跨越能力大、强度高、建设速度快、施工期限短等特点。1955年武汉长江大桥的建成使万里长江耸立起中国人民征服长江的第一座丰碑;近年来,随着国家基础设施建设速度的加快,大型钢结构桥梁不断涌现。修建一座跨江或跨海的特大型钢桥,使用钢材的数量一般都在万吨甚至10万吨以上。而腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳是使这种特大钢桥构件退出工作、寿命降低的重要原因之一。

在20世纪20～30年代欧洲和北美发达国家建造一些钢桥,因当时防腐技术不能提供长久的腐蚀保护,使得这些钢桥投入运营后腐蚀严重,即使进行定期的刷油漆维护也不能获得满意的保护,只得将这些钢桥降级使用或续建第二座桥,给国家造成巨大的经济损失;

1967年美国东部快乐岬与诺加之间的一座铁桥,在使用40年后塌落于俄亥俄河中,使46人丧生,调查表明,倒塌原因系大气腐蚀造成的应力腐蚀开裂。为此钢铁桥梁的腐蚀已引起各国的高度重视。

据1997年报道,武汉长江大桥每年投入维护费100多万元,但仍远远不够;腐蚀不仅浪费了大量的人力物力,也大大缩短了桥梁的使用年限。

桥梁钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的课题。只有在设计建造的同时,对其进行卓有成效的防腐,才能确保钢桥的长久寿命。

2．国内外桥梁钢结构防腐发展的历史沿革

在欧洲和北美地区钢桥的防腐发展过程是:

20世纪40年代为油漆防腐;

50～70年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防腐、电弧喷涂防腐并存;

80年代以后,随着电弧喷涂技术的发展,电弧喷涂防腐与火焰喷涂相比涂层与基体结合力高、生产效率高,因而得到广泛应用,初期大多为喷涂锌,现在电弧喷涂铝日渐成为防腐发展的趋势。

对环境污染严重的含重金属涂装底漆和大量有机挥发物的重防腐涂料基本不再在这些发达国家本土使用。

我国钢桥梁腐蚀到目前为止,仍集中采用刷油漆防腐。建国50年来,钢桥梁防腐技术的变化也主要集中在对油漆的种类进行调整。

如20世纪50～60年代钢桥梁防腐采用红丹防锈漆加云铁醇酸面漆的铅系环境污染涂料,并一直主导着我国钢桥梁的防腐。

随着大型钢桥梁的建设,其防腐问题开始突出,铅系涂装体系的防腐耐久性差和维护费用高昂的缺点日渐显现,80年代开发了重防腐涂料,经过对底、中、面漆的配套使用,使钢桥的防腐寿命有较大提高,90年代国外重防腐同类涂料开始涌入国内市场。

重防腐涂料仅能提供钢桥10年左右的防腐寿命,10年后必然面临巨大的防腐维护费用,这在欧洲已被事实所证实。

3．桥梁钢结构防腐的各种方法

3.1 重防腐油漆涂装防腐蚀

3.1.1 重防腐油漆的作用机理

油漆防腐具有美丽的外观,简单的涂装工艺,多年来一直被广泛采用。随着涂装工艺的发展,重防腐涂装成为钢桥防腐的主流。在重防腐涂料中,无论是国外名牌油漆,还是国内品牌油漆,其防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似,即涂装工艺由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系;油漆品种均为环氧(无机)富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和环氧聚氨酯或环氧各色面漆或氯化橡胶面漆等组成。

其作用机理为:①屏蔽作用:油漆涂层将钢铁与腐蚀环境机械隔离开。②钝化缓蚀作用:油漆涂装体系中,第一道车间底漆对钢铁有钝化缓蚀作用,增加油漆层附着力,防腐作用很微弱。③阴极保护作用:防腐底漆中如添加锌粉(如富锌底漆),对钢铁提供阴极保护。

3.1.2 重防腐油漆的失效机理

油漆对钢桥梁提供的腐蚀保护以机械屏蔽的隔离防护为主,油漆涂层的老化、粉化使这种隔离作用减弱或失去作用;其阴极保护作用的锌粉是靠油漆中有机粘合才能与钢铁相结合,随着有机物的裂解、老化使锌粉无法与钢铁相结合,这样阴极保护作用自然消失。

其次,油漆涂层本身有无数微针孔,长期处在盐雾、潮湿环境下,氯离子、水分子等会透过针孔腐蚀基体金属,在油漆层与基体金属交界处钢铁腐蚀产物体积积聚膨胀,导致油漆层剥落,腐蚀并沿着油漆层剥落处四周迅速扩展,导致整个防腐体系失效。

3.1.3 重防腐油漆的国内外使用状况

随着防腐技术的发....