涂料文集
分析悬索桥主缆防腐涂装的研究现状及进展
 2.2国内悬索桥主缆的涂装体系 
20世纪90年代以来,我国的悬索桥建设取得了突飞猛进的发展,先后建成了汕头海湾大桥、西陵长江大桥、虎门大桥、江阴长江大桥、厦门海沧大桥、宜昌长江大桥和润扬长江大桥等10余座大跨径悬索桥。国内悬索桥主缆腐蚀防护基本上采用“防腐腻子+缠绕钢丝+外防护涂层”的方法,不同之处在于腻子材料不同和外层涂料系统组成的差异。国内悬索桥主缆涂装体系主要采用5种防腐涂装体系:①江阴长江大桥主缆涂装体系采用的是欧美技术,缠丝前采用的油性锌粉密封膏对主缆钢丝有阴极保护作用,但缺点是其密度达7000~8000kg/m3,对主缆的增质量较大,而且粘接性也较差。另外,在经过缠丝后采用重防腐涂料进行外层防护,在理论上是可行的,但是圆形钢丝缠丝不可避免会出现不均匀缝隙,因此涂料不能达到完全有效防护。香港青马大桥也出现过类似问题,即主缆表面局部有涂膜开裂脱皮的现象,从而导致主缆个别部位进水,维修保养任务较重;②虎门大桥主缆防腐方案在世界上是比较独特的,在缠丝前后均采用了一种美国进口的聚氨酯腻子,防护总厚度达到5cm,形成了一个整体的橡胶防护层,具有较高的防护等级;③润扬大桥主缆涂装体系与日本的来岛大桥相同,同时采用了S型钢丝缠丝加装送干燥空气除湿系统,可有效地除去主缆空隙中的水分,维持主缆内部空气相对湿度在40%以下,从而达到防腐的目的;④北京航空材料研究院(BIAM)从1995年汕头海湾大桥开始,利用其独有的航空密封材料技术,开发了一套系统全面的主缆防护涂装体系,主要结构为“不干性密封膏+缠丝+聚硫橡胶包覆层+881系统重防腐涂装材料”,索夹等结构缝隙采用聚硫橡胶密封剂做防水密封。该体系在近10年的时间内已成功应用于国内新建造的20余座悬索桥,从材料和工艺来看,技术较成熟,能够满足主缆防护技术的要求;⑤丰都长江大桥采用涂刷沥青涂料+包裹玻璃丝布、隔热材料+包裹钢丝网水泥外防护层的主缆防护体系;桂林丽君桥主缆采用PE护套防护。国内悬索桥主缆的涂装体系见表2[5]。
 
20世纪90年代以来,我国的悬索桥建设取得了突飞猛进的发展,先后建成了汕头海湾大桥、西陵长江大桥、虎门大桥、江阴长江大桥、厦门海沧大桥、宜昌长江大桥和润扬长江大桥等10余座大跨径悬索桥。国内悬索桥主缆腐蚀防护基本上采用“防腐腻子+缠绕钢丝+外防护涂层”的方法,不同之处在于腻子材料不同和外层涂料系统组成的差异。国内悬索桥主缆涂装体系主要采用5种防腐涂装体系:①江阴长江大桥主缆涂装体系采用的是欧美技术,缠丝前采用的油性锌粉密封膏对主缆钢丝有阴极保护作用,但缺点是其密度达7000~8000kg/m3,对主缆的增质量较大,而且粘接性也较差。另外,在经过缠丝后采用重防腐涂料进行外层防护,在理论上是可行的,但是圆形钢丝缠丝不可避免会出现不均匀缝隙,因此涂料不能达到完全有效防护。香港青马大桥也出现过类似问题,即主缆表面局部有涂膜开裂脱皮的现象,从而导致主缆个别部位进水,维修保养任务较重;②虎门大桥主缆防腐方案在世界上是比较独特的,在缠丝前后均采用了一种美国进口的聚氨酯腻子,防护总厚度达到5cm,形成了一个整体的橡胶防护层,具有较高的防护等级;③润扬大桥主缆涂装体系与日本的来岛大桥相同,同时采用了S型钢丝缠丝加装送干燥空气除湿系统,可有效地除去主缆空隙中的水分,维持主缆内部空气相对湿度在40%以下,从而达到防腐的目的;④北京航空材料研究院(BIAM)从1995年汕头海湾大桥开始,利用其独有的航空密封材料技术,开发了一套系统全面的主缆防护涂装体系,主要结构为“不干性密封膏+缠丝+聚硫橡胶包覆层+881系统重防腐涂装材料”,索夹等结构缝隙采用聚硫橡胶密封剂做防水密封。该体系在近10年的时间内已成功应用于国内新建造的20余座悬索桥,从材料和工艺来看,技术较成熟,能够满足主缆防护技术的要求;⑤丰都长江大桥采用涂刷沥青涂料+包裹玻璃丝布、隔热材料+包裹钢丝网水泥外防护层的主缆防护体系;桂林丽君桥主缆采用PE护套防护。国内悬索桥主缆的涂装体系见表2[5]。

表2 国内悬索桥主缆涂装体系
3主缆防腐涂装体系存在的问题 
国内悬索桥主缆腐蚀防护最常采用的是圆钢丝缠绕涂层防护法,但是涂层的干裂以及圆钢丝缠绕层的裂缝使得主缆的防腐效果达不到预期的目标,甚至导致主缆钢丝发生严重的腐蚀。要使圆钢丝缠绕涂层防护法成为一种行之有效的主缆防护方法,必须解决圆钢丝的间隙问题以及外防护涂层的固化问题。
悬索桥主缆钢丝的腐蚀是由于施工中或竣工后渗入的水分引起的,水分在主缆内因外界气温上升而汽化、因外界气温下降而在主缆表面大范围凝结,这种易生锈状态反复进行便会导致主缆的腐蚀[7]。防护腻子容易出现开裂和氧化等现象,嵌缝材料直接暴露于大气中易产生老化开裂现象,外表面涂装材料在空气中也容易出现老化开裂,空气中的水分容易通过这些开裂位置及钢丝缠绕层的裂缝侵入主缆内,导致主缆钢丝腐蚀,而传统的腐蚀防护技术无法解决这个问题[8-10]。
4悬索桥主缆除湿防腐系统
传统的防腐方法无法从本质上阻止腐蚀的发生,只是减缓了腐蚀的速度;要阻止主缆钢丝腐蚀的发生,只有将主缆内的水分排出,才能确保主缆内的空气环境不会引起钢丝腐蚀。主缆除湿系统通过向主缆内输送干燥空气将主缆的水分排出,其原理是降低主缆内部的相对湿度,使主缆处于一个相对封闭、干燥的环境中,避免主缆内的钢丝锈蚀[11-14]。我国润扬长江公路大桥的主缆是由直径5.3mm的镀锌钢丝组合而成的,其间有20%左右的空隙,主缆外表设有密闭护套层[15]。主缆除湿系统通过送气管和送气罩将干空气注入主缆钢丝空隙,干空气在主缆空隙内流动,降低主缆空隙内的空气湿度,最后干空气变成湿空气从排气罩排出。主缆护套层将干燥的主缆内部环境与外界大气隔离,保持主缆内干燥状态。主缆除湿系统工作流程为:粗过滤空气→精过滤处理→除湿机除湿→高压风机送风→冷却→送气管输气→送气罩送气→主缆内除湿→排气罩排气。主缆除湿系统工作流程见图2。
 
国内悬索桥主缆腐蚀防护最常采用的是圆钢丝缠绕涂层防护法,但是涂层的干裂以及圆钢丝缠绕层的裂缝使得主缆的防腐效果达不到预期的目标,甚至导致主缆钢丝发生严重的腐蚀。要使圆钢丝缠绕涂层防护法成为一种行之有效的主缆防护方法,必须解决圆钢丝的间隙问题以及外防护涂层的固化问题。
悬索桥主缆钢丝的腐蚀是由于施工中或竣工后渗入的水分引起的,水分在主缆内因外界气温上升而汽化、因外界气温下降而在主缆表面大范围凝结,这种易生锈状态反复进行便会导致主缆的腐蚀[7]。防护腻子容易出现开裂和氧化等现象,嵌缝材料直接暴露于大气中易产生老化开裂现象,外表面涂装材料在空气中也容易出现老化开裂,空气中的水分容易通过这些开裂位置及钢丝缠绕层的裂缝侵入主缆内,导致主缆钢丝腐蚀,而传统的腐蚀防护技术无法解决这个问题[8-10]。
4悬索桥主缆除湿防腐系统
传统的防腐方法无法从本质上阻止腐蚀的发生,只是减缓了腐蚀的速度;要阻止主缆钢丝腐蚀的发生,只有将主缆内的水分排出,才能确保主缆内的空气环境不会引起钢丝腐蚀。主缆除湿系统通过向主缆内输送干燥空气将主缆的水分排出,其原理是降低主缆内部的相对湿度,使主缆处于一个相对封闭、干燥的环境中,避免主缆内的钢丝锈蚀[11-14]。我国润扬长江公路大桥的主缆是由直径5.3mm的镀锌钢丝组合而成的,其间有20%左右的空隙,主缆外表设有密闭护套层[15]。主缆除湿系统通过送气管和送气罩将干空气注入主缆钢丝空隙,干空气在主缆空隙内流动,降低主缆空隙内的空气湿度,最后干空气变成湿空气从排气罩排出。主缆护套层将干燥的主缆内部环境与外界大气隔离,保持主缆内干燥状态。主缆除湿系统工作流程为:粗过滤空气→精过滤处理→除湿机除湿→高压风机送风→冷却→送气管输气→送气罩送气→主缆内除湿→排气罩排气。主缆除湿系统工作流程见图2。

缆除湿系统工作流程
5结语 
悬索桥主缆腐蚀是个世界性的难题,国内外主缆防腐涂装体系主要采用“防腐腻子+缠绕钢丝+外防护涂层”的防护结构,由于防护腻子、嵌缝材料和外涂装材料容易出现老化开裂,致使后期的维护费用非常昂贵。美国和日本对多座悬索桥主缆进行检查,主缆均发生了严重腐蚀,说明主缆防腐涂装体系防腐效果不太理想,其原因是主缆防腐涂装体系无法除去主缆内部的水分。
主缆防腐涂装体系虽然短期内有效,但是没有彻底解决防腐问题。日本从20世纪90年代开始进行主缆除湿防腐系统的研究,并在明石海峡大桥、来岛海峡大桥上安装了主缆除湿防腐系统,实践证明主缆除湿防腐系统能阻止主缆钢丝腐蚀。主缆除湿防腐系统是悬索桥主缆钢丝防腐新技术,我国是世界缆索桥梁发展最快的国家,目前国内主缆除湿防腐技术还只能靠全套引进设备和技术,因此有必要进行相关的研究。要阻止悬索桥主缆发生腐蚀现象,应采用主缆防腐涂装体系和主缆除湿防腐系统相结合的方法。
 
        悬索桥主缆腐蚀是个世界性的难题,国内外主缆防腐涂装体系主要采用“防腐腻子+缠绕钢丝+外防护涂层”的防护结构,由于防护腻子、嵌缝材料和外涂装材料容易出现老化开裂,致使后期的维护费用非常昂贵。美国和日本对多座悬索桥主缆进行检查,主缆均发生了严重腐蚀,说明主缆防腐涂装体系防腐效果不太理想,其原因是主缆防腐涂装体系无法除去主缆内部的水分。
主缆防腐涂装体系虽然短期内有效,但是没有彻底解决防腐问题。日本从20世纪90年代开始进行主缆除湿防腐系统的研究,并在明石海峡大桥、来岛海峡大桥上安装了主缆除湿防腐系统,实践证明主缆除湿防腐系统能阻止主缆钢丝腐蚀。主缆除湿防腐系统是悬索桥主缆钢丝防腐新技术,我国是世界缆索桥梁发展最快的国家,目前国内主缆除湿防腐技术还只能靠全套引进设备和技术,因此有必要进行相关的研究。要阻止悬索桥主缆发生腐蚀现象,应采用主缆防腐涂装体系和主缆除湿防腐系统相结合的方法。
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