因鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有結(jié)構(gòu)輕巧、綜合機(jī)械性能好、建設(shè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在越來(lái)越多的基建項(xiàng)目中得以采用，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的鋼橋全壽命都定為100年，隨之而來(lái)的鋼橋防腐也不得不受到重視。

最新版的《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料技術(shù)規(guī)范》JT/T722-2021中也將主體鋼結(jié)構(gòu)的防腐年限由08版的15～25年統(tǒng)一提高到30年，這對(duì)防腐材料的選擇也提出了新的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮各種腐蝕因素，采取更合適的油漆防腐方案，達(dá)到長(zhǎng)效防腐、減少重涂次數(shù)、延長(zhǎng)使用壽命的目的。

鋼橋防腐體系設(shè)計(jì)原則及依據(jù)

防腐方案的設(shè)計(jì)思路一般是根據(jù)腐蝕環(huán)境或介質(zhì)、表面處理?xiàng)l件的不同，并且按照防護(hù)年限要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，最終確定涂料的品種及涂裝厚度。

ISO12944標(biāo)準(zhǔn)――腐蝕定義和環(huán)境

防腐方案簡(jiǎn)析

防腐方案分類(lèi)

以前鋼橋防腐方案主要有老式富鋅漆和“冷噴鋅”兩種。

老式富鋅漆方案

富鋅底漆具有一定的屏障功能，以前在很多工程作為鋼結(jié)構(gòu)、輔機(jī)和管道的底漆。但隨著設(shè)計(jì)要求的提高，老式富鋅漆防護(hù)周期較短，越來(lái)越難滿(mǎn)足使用長(zhǎng)年限的要求。如江西吉安鋼拱橋，高海公路海口橋，當(dāng)涂凌云橋等，在建成五六年后就重新維護(hù)刷漆，浪費(fèi)大量人力物力，影響正常交通。

“冷噴鋅”方案

“冷噴鋅”其實(shí)是一種不太正確的習(xí)慣性叫法，是單組份涂料，沒(méi)有固化劑參與漆膜成膜物的化學(xué)反應(yīng)，僅靠5%的膠水類(lèi)樹(shù)脂將95%的鋅粉粘附在鋼構(gòu)表面。所以“冷噴鋅”的附著力很低，國(guó)標(biāo)HG/T4845-2015里提到冷涂鋅的附著力只有3兆帕(而常規(guī)富鋅底漆或石墨烯涂料的國(guó)標(biāo)都要求附著力達(dá)到6兆帕以上)

另外由于冷涂鋅表面疏松多孔，很難與后續(xù)涂層完美匹配，所以冷涂鋅的研發(fā)初衷只是為了小面積的修補(bǔ)熱鍍鋅瑕疵，這一點(diǎn)也從國(guó)標(biāo)里正規(guī)品名叫“冷涂鋅”而得到佐證，小瑕疵的用毛刷“涂”一下比較方便，嚴(yán)格意義上的冷噴鋅是另外一種工藝(用超音速300～1200m/s將1～50微米的鋅粉高速撞擊鋼構(gòu)，引起鋅粉塑性變形而黏附在鋼構(gòu)表面)。冷涂鋅涂料的易脫落和難匹配性已成為行業(yè)的一個(gè)痛點(diǎn)。

隨著科技的進(jìn)步，近年來(lái)鋼結(jié)構(gòu)防腐行業(yè)出現(xiàn)了純烯鋅 (一種高性能石墨烯涂料)

純烯鋅是一種雙組份、低VOC、高固含、自干、厚漿型涂料，由改性樹(shù)脂、鋅粉、純石墨烯、助劑、和稀料等組成，純烯鋅作為通用型長(zhǎng)效底涂提供嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的材料表面防護(hù)。純烯鋅能降低腐蝕的影響并提供優(yōu)異的防腐保護(hù)，石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，涂膜中含有石墨烯可以使鋅粉之間導(dǎo)電加強(qiáng)，使涂層中的鋅粉利用率達(dá)到極致。

純烯鋅的片狀結(jié)構(gòu)使其涂層形成迷宮效應(yīng)，阻止外界腐蝕物質(zhì)的進(jìn)入，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能，在循環(huán)溫度環(huán)境下，具有良好的柔韌性以及對(duì)微小裂紋的自我修復(fù)性能，使得涂膜不易開(kāi)裂脫落。

在施工過(guò)程中對(duì)高溫、高濕具有高容忍性，較高的干膜厚度也是如此，單道最厚可達(dá)350微米不開(kāi)裂。具有陰極保護(hù)和屏障式保護(hù)雙重作用，鹽霧試驗(yàn)高達(dá)5000小時(shí)以上。

純烯鋅不僅可以在車(chē)間里涂裝，亦可在現(xiàn)場(chǎng)施工，無(wú)工件尺寸和形狀限制。純烯鋅產(chǎn)品中不含重金屬成分和有毒溶劑，因此使用安全、衛(wèi)生，屬于環(huán)境友好型產(chǎn)品。

基于以上優(yōu)點(diǎn)，石墨烯涂料已列入國(guó)家工信部《重點(diǎn)新材料示范應(yīng)用目錄》

該材料在鋼結(jié)構(gòu)防腐中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，例如漳州古雷煉化8km長(zhǎng)電力管廊橋、道慶洲6萬(wàn)噸公鐵兩用橋、福廈高鐵泉州灣跨海大橋等一批重大項(xiàng)目。

漳州古雷煉化8km長(zhǎng)電力管廊橋

道慶洲6萬(wàn)噸公鐵兩用橋

福廈高鐵泉州灣跨海大橋

防腐方案比較

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HG/T3668-2009和HG/T5573-2019對(duì)比得知：在同等環(huán)境下，質(zhì)量最好的富鋅漆耐腐蝕試驗(yàn)時(shí)間只有600h，而石墨烯鋅粉涂料為1440h，這表示石墨烯鋅粉涂料的防腐年限是普通富鋅漆的2.4倍以上!(已有廠家經(jīng)不斷優(yōu)化能耐5000h以上)

技術(shù)指標(biāo)

以底中面三層分別厚80+200云鐵+80氟碳，鋼箱梁14m2/t，2000t橋估算

2468萬(wàn)元÷2000噸=1.234萬(wàn)元/噸鋼構(gòu)

由上表得知，在鋼橋全壽命周期內(nèi)最高性?xún)r(jià)比的是純烯鋅方案，每噸鋼構(gòu)可比老式富鋅漆體系節(jié)約1萬(wàn)多元，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益!同時(shí)又因減少了維修油漆的使用量，從而節(jié)約了大量資源產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益，也順應(yīng)了碳達(dá)峰碳中和的社會(huì)訴求!