冷鍍鋅漆在橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐保護(hù)的應(yīng)用

   摘要：工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅漆是一種新型、長效、環(huán)保、便捷的橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐保護(hù)方法，冷鍍鋅漆對鋼結(jié)構(gòu)擁有陰極保護(hù)和屏障保護(hù)雙重保護(hù)作用，具有熱浸鍍鋅和富鋅涂料的優(yōu)點(diǎn)且克服了其不足，已在全球 120 多個國家和地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)各領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。由于工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅防腐性能優(yōu)異施工方法簡單、靈活、方便，可廣泛用于橋梁各種鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)和維修。

1.前言

橋梁鋼結(jié)構(gòu)處在跨越江河湖海的自然環(huán)境下，長期暴露在日曬、風(fēng)雨、潮濕、鹽霧和污染工業(yè)大氣的腐蝕環(huán)境中，而且長期承受交通荷載，很容易遭受腐蝕破壞，所以為了保證橋梁的安全，橋梁鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)已經(jīng)成為保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁長期安全營運(yùn)的重要課題。目前我國橋梁鋼結(jié)構(gòu)常用的防腐保護(hù)體系有二種，

一是無機(jī)富鋅底漆/環(huán)氧富鋅底漆＋中層漆＋丙烯酸聚氨酯面漆（有機(jī)涂料配套方案）

二是常用熱噴鋅/鋁＋封閉漆＋中層漆＋丙烯酸聚氨酯面漆（陰極保護(hù)加涂料配套方案）。

采用第一種防腐保護(hù)體系具有成本低和涂裝工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)但保護(hù)年限較短，我國現(xiàn)有采用這保護(hù)體系的橋梁鋼結(jié)構(gòu)一般都是在 5～8 年就要進(jìn)行徹底大修，這樣不僅影響交通正常進(jìn)行且?guī)砹她嫶蟮臉蛄悍栏S護(hù)費(fèi)用。采用第二種防腐保護(hù)體系具有保護(hù)年限長和綜合經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)，但具有成本高、表面處理要求高、施工工藝復(fù)雜、施工工期長和不環(huán)保的缺點(diǎn)。所以現(xiàn)向大家介紹一種新型橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐產(chǎn)品技術(shù)－冷鍍鋅漆。該產(chǎn)品技術(shù)在國外應(yīng)用達(dá) 32 年，進(jìn)入中國市場近 10 年，已在全球 120 多個國家和地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)各領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

2.冷鍍鋅漆的組成及保護(hù)原理

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅漆具有陰極保護(hù)和屏障保護(hù)雙重保護(hù)作用，防腐性能十分優(yōu)越。它具有傳統(tǒng)熱浸鍍鋅和富鋅涂料的優(yōu)點(diǎn)而克服了它們的不足。

  2.1 工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅的組成

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅是一種防腐性能優(yōu)異的鋼結(jié)構(gòu)防腐保護(hù)產(chǎn)品，它是由電解鋅粉、有機(jī)樹脂和揮發(fā)性溶劑組成的單組分溶劑性有機(jī)涂料，其中：

① 原子化鋅粉：純度高于 99.995%，不含鉛、鎘等重金屬，采用原子化法提煉，顆粒超細(xì)化，直徑約為 3～5μm，呈橢球狀，鋅顆粒間接觸面大且多，排列緊密空隙小。鋅加涂膜鍍鋅層干膜中含鋅量 96%（±1%）。

② 有機(jī)樹脂：無毒中性樹脂

③ 溶劑: 不飽和碳?xì)浠衔铩]發(fā)性芳香烴、無毒環(huán)保型溶劑。固體成分重量占 80%（±3％）

  2.2 工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅涂膜鍍鋅工作原理

涂膜鍍鋅的保護(hù)原理來自兩個途徑，一個是陰極保護(hù)（犧牲陽極式），一個是屏障保護(hù)（有機(jī)涂料層）

  2.2.1 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)的基本原理即金屬（鋼鐵）通過犧牲陽極而使之獲得陰極保護(hù)，冷鍍鋅陰極保護(hù)原理是基于涂層中金屬鋅可犧牲自身而使鋼鐵受到保護(hù)，干膜含鋅量高達(dá)96％足以保證為鋼結(jié)構(gòu)提供絕好的陰極保護(hù)。在對冷鍍鋅和熱鍍鋅同樣條件進(jìn)行電化學(xué)試驗(yàn)測試結(jié)果表明冷鍍鋅陰極保護(hù)原理類似于熱鍍鋅，防腐蝕保護(hù)性卻能優(yōu)于熱浸鋅。還有冷鍍鋅長達(dá) 9500 小時的中性鹽霧實(shí)驗(yàn)證明：即使是在極其苛刻的侵蝕環(huán)境下，仍能長效犧牲其本身而對鋼鐵表面形成保護(hù)，

  2.2 屏障保護(hù)

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅中的特殊有機(jī)樹脂在鋅顆粒的周圍形成了致密的保護(hù)屏障層，可抵御外界的侵蝕。同時在涂膜鍍鋅層表面，電解鋅顆粒與空氣中的 CO2、SO2和氯離子結(jié)合生成各類鋅鹽，填滿了涂層的孔隙，形成了一層鋅鹽屏障，減緩了鍍鋅層和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速率，從而延長了保護(hù)期。

  2.3 冷鍍鋅漆的優(yōu)點(diǎn)

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅是采用原子化方法提煉的高純度鋅粉制造的，是具有一定科技含量的先進(jìn)的防腐保護(hù)方法，具有優(yōu)良的耐腐蝕性耐鹽霧耐酸性。

  2.3.1 防腐保護(hù)性能優(yōu)異其保護(hù)年限

由于冷鍍鋅干膜中含有高達(dá)96%以上的用原子化方法提煉的高純度超細(xì)化橢圓狀的原子化鋅顆粒，因此涂層導(dǎo)電性好、陰極保護(hù)作用優(yōu)異。同時特殊的有機(jī)樹脂融合劑也形成了良好的屏障保護(hù)作用。所以可為橋梁鋼結(jié)構(gòu)提高長效防腐保護(hù)。

  2.3.2 施涂簡單、快捷、靈活

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅涂裝施工可以采用刷涂、滾涂、浸涂、有氣噴涂、無氣噴涂、靜電噴涂的方法?？稍诠S或現(xiàn)場環(huán)境下，在潮濕和輕度銹蝕銹的表面上。鋅加涂層干燥快，復(fù)涂時間短。能有效節(jié)省人力物力，節(jié)約原料消耗，縮短工期，降低成本。

* 具有良好的重融性：在已有的鋅加或其它鍍鋅層面上，涂以新的鋅加層時兩個層面將有機(jī)完美的結(jié)合成一體。采用鋅加涂膜鍍鋅維修更新已損傷的鍍鋅設(shè)施，將大幅度降低成本。

* 具有良好的柔韌性、抗沖擊性和耐磨性：鋅加涂層與金屬表面已發(fā)生電化學(xué)結(jié)合，附著力強(qiáng)抗剝落，隨后形成的鋅鹽使鍍層與周圍環(huán)境間產(chǎn)生一個隔離層，特別抗強(qiáng)烈的機(jī)械震動和提高涂層耐磨性。

  2.3.3 綠色環(huán)保

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅產(chǎn)品不含鉛、鎘等重金屬、甲苯、二甲苯、甲乙酮、一氯甲烷等有害溶劑。涂層屬厚膜型，VOC 比較低。

2.4 冷鍍鋅防腐保護(hù)年限

  2.4.1冷鍍鋅多層系統(tǒng)

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅多層系統(tǒng)具有比冷鍍鋅單一系統(tǒng)超過雙倍的防腐保護(hù)年限，根據(jù)世界公認(rèn)的最佳協(xié)同效應(yīng)。防腐保護(hù)年限估算公式如下：

涂裝系統(tǒng)防腐保護(hù)年限 = ( 鋅加防腐保護(hù)年限 + 面漆的屏障保護(hù)年限) ×1.5 ～ 2.5

假設(shè)在多層系統(tǒng)中推薦涂裝鋅加 60 μm，在工業(yè)大氣污染環(huán)境條件下，冷鍍鋅具有至少 12 年的防腐保護(hù)年限，假設(shè)面漆的屏障保護(hù)年限至少為 8 年，那么此多層系統(tǒng)防腐保護(hù)年限為 30 年以上。

  2.4.2 冷鍍鋅作為單一系統(tǒng)

涂裝 60 μm 冷鍍鋅的防腐保護(hù)年限如下：

①在無化學(xué)品污染的室內(nèi)環(huán)境條件下超過 20 年以上

②在郊區(qū)大氣環(huán)境條件下為 20 年以上

③在工業(yè)污染內(nèi)陸環(huán)境條件下為 12 年以上

④在沿海污染環(huán)境條件下為 10 年以上

3. 冷鍍鋅在橋梁鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

由于冷鍍鋅防腐性能優(yōu)異、施工方法簡單、靈活、方便，近年來涂膜鍍鋅已廣泛應(yīng)用于橋梁各種鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)，作為各種大氣腐蝕環(huán)境下橋梁鋼結(jié)構(gòu)表面的長效防腐保護(hù)方法，主要橋梁工程業(yè)績有杭州灣跨海大橋、舟山連島工程西侯門大橋和金塘大橋、寧波慶豐大橋、上海長江大橋、廣州珠江特大橋、廣州黃浦大橋、武漢天心州大橋、潤揚(yáng)大橋南接線跨滬寧橋等。

  3.1冷鍍鋅應(yīng)用在主要橋梁鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅可以作為橋梁鋼箱梁、鋼塔、鋼桁梁、鋼拱、鋼錨固件等鋼結(jié)構(gòu)的重防腐涂裝體系的底層，為橋梁鋼結(jié)構(gòu)提供長效防腐涂裝保護(hù)層。 常用的各種橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝配套體系如下：

備注：該涂裝配套體系為長效型，設(shè)計防腐保護(hù)年限為 15～25 年，腐蝕環(huán)境分類依據(jù)ISO12944-2 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。

  3.2 冷鍍鋅應(yīng)用在橋梁纜索系防護(hù)

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅可以方便地用于懸索橋纜索錨固結(jié)構(gòu)、主鞍和散索鞍 ( 含埋件) 、索夾、主纜和吊索錨具等的腐 蝕防護(hù)；用于斜拉橋的斜拉索錨固結(jié)構(gòu)和錨具等的防護(hù)；用于拱橋吊索錨具結(jié)構(gòu)部分和拱結(jié)構(gòu)的防護(hù)。

索鞍是一種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的特大型結(jié)構(gòu)件，質(zhì)量大、加工難度大，是懸索橋的永久結(jié)構(gòu)件，由于體積大不能實(shí)施熱鍍鋅，以前防護(hù)主要是熱熱噴鋅，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜有一定的施工難度，為了適應(yīng)工期要求，減少防護(hù)難度，廣州珠江黃埔大橋在懸索橋主鞍和散鞍 (含埋件制造)中應(yīng)用了冷鍍鋅防護(hù)。

  3.3 冷鍍鋅應(yīng)用在橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修工程

因?yàn)?span>工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅防腐性能優(yōu)異且表面處理要求比較簡單，所以冷鍍鋅特別適合應(yīng)用在橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修工程，冷鍍鋅應(yīng)用在橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修工程具有以下優(yōu)勢：

① 由于冷鍍鋅防腐性能優(yōu)異，采用冷鍍鋅可以確保橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修后具有長效保護(hù)年限。

② 采用冷鍍鋅維修是表面處理比較簡單，對于橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修時噴砂不到的部位或者不能

噴砂的部位，可以采用人工打磨處理 St2 級即可，冷鍍鋅可以直接在輕度銹蝕的鋼結(jié)構(gòu)表面，并且可以保證其防腐性能基本不受到影響。

③ 因?yàn)?/span>冷鍍鋅具有良好的重融性，所以舊鋅加涂層表面只需簡單的用水沖刷去除鋅鹽層后

就可以重新涂裝鋅加，節(jié)約將來維修費(fèi)用。

④ 工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅為單組分產(chǎn)品，施工簡單，對涂裝施工環(huán)境要求低，可以在相對濕度 95%下進(jìn)行涂裝，同時鋅加干燥快，可以縮短橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修施工時間。

⑤ 冷鍍鋅屬于環(huán)保的產(chǎn)品，應(yīng)用在橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修時可以減少維修涂裝對周圍環(huán)境的影響。

  3.4 工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅應(yīng)用在橋梁混凝土鋼筋保護(hù)

由于二氧化碳、二氧化硫、氯離子等腐蝕介質(zhì)侵入橋梁混凝土造成鋼筋腐蝕，這種腐蝕會造成混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，從而大大縮短橋梁的使用壽命。近年來,我國對橋梁混凝土鋼筋（包括橋梁預(yù)制梁護(hù)欄鋼筋和橋梁樁基鋼筋）的防護(hù)得到了廣泛的重視，現(xiàn)在常用兩種方法對橋梁混凝土鋼筋進(jìn)行直接的保護(hù)，一是采用環(huán)氧涂層鋼筋，二是采用冷鍍鋅，采用冷鍍鋅鋼筋具有以下特點(diǎn)：

①同采用環(huán)氧涂層鋼筋相比, 冷鍍鋅所提供的將是更好的保護(hù)和更優(yōu)的性價比，首次維護(hù)的時間可延長到 30 年以上。

②冷鍍鋅涂層具有非常優(yōu)異的柔韌性, 當(dāng)鋼筋被反復(fù)彎曲時也不會發(fā)生剝落。

③在混凝土的包裹中, 冷鍍鋅涂層表面形成一層鋅鹽填滿了孔隙, 成為更好的保護(hù)層。同時, 增加冷鍍鋅表面的粗糙度, 提高了鋼筋與混凝土之間的握裹力。

④同采用環(huán)氧涂層鋼筋相比,冷鍍鋅施工比較方便、簡單?？杉羞M(jìn)行流水線生產(chǎn)，也可在工程現(xiàn)場進(jìn)行施工。

目前許多國內(nèi)橋梁工程項目都采用涂膜鍍鋅鋼筋如：深圳沿江高速公路、京滬高鐵工程、杭州灣跨海大橋工程、舟山金塘大橋、上海長江大橋、青島海濱大道岔河大橋、天津南疆進(jìn)港鐵路橋等工程項目。

 4. 結(jié)語

工業(yè)重防腐涂料冷鍍鋅漆向橋梁鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)提供了一種新型、長效、環(huán)保與便捷的防腐保護(hù)方法，冷鍍鋅涂層具有重融性、柔韌性、抗沖擊性、耐磨性等優(yōu)異的特性，它具有熱浸鍍鋅和富鋅涂料的優(yōu)點(diǎn)且克服了其不足，更適合橋梁鋼結(jié)構(gòu)長效防腐保護(hù)的需要。

采用冷鍍鋅應(yīng)用在橋梁各種鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)或者在橋梁鋼結(jié)構(gòu)維修時采用冷鍍鋅保護(hù)方案，這些都將為在橋梁使用壽命內(nèi)節(jié)約大量的橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐維護(hù)費(fèi)用，減少環(huán)境污染，延長橋梁鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。