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我国现代桥梁钢结构防腐涂层设计的基本原则

发布:admin | 分类:常见问题 | 浏览:

       桥梁钢结构防腐涂层体系设计基本原则是:根据钢结构所处的腐蚀环境、涂装部位和预期使用寿命设计相应的涂层配套体系。涂层体系设计中还要考虑经济性,即不仅考虑首次涂装的经济性,而且考虑桥梁结构全寿命防腐周期的经济性,同时要考虑维修涂装给环境和桥梁运行造成的不利影响。

 

1腐蚀环境

 

绝大部分桥梁钢结构处于大气区。钢铁的大气区腐蚀行为主要是电化学腐蚀,腐蚀过程发生在金属表面水分薄膜中(这层水分薄膜非常薄,以至于肉眼可能看不到它的存在)。导致钢铁腐蚀速率增加的因素包括:(1)相对湿度的增加;(2)冷凝的发生(当表面温度小于或等于露点);(3)大气污染的增加,即腐蚀性污染物与钢发生作用并且在表面形成沉积物。

某个特定地区的大气温度和湿度取决于该地区的主要气候。考虑腐蚀因素时,除了关注该地区的气候特征外,还应关注钢结构所处的局部环境和微环境。局部环境是指一个结构的组成部件周围的大气条件,微环境是指在一个结构的组成部件和它周围交界的环境。明确的微环境的例子有桥梁的内侧(尤其在水上),室内游泳池的房顶和建筑物的阴阳面。

腐蚀环境的分类见JT/T722–2008的附录A(等效采用ISO12944-2:1998)。目前,桥梁涂层设计主要参考其中的定性描述(典型环境实例),并且所考虑的腐蚀环境类型高于一般的定量测试结果。

 

2涂装部位

 

一个结构组成部分所处位置也会影响腐蚀。当结构暴露于户外时,如雨水、日照和以气体或气溶胶形式存在的污染物等气候因素都影响腐蚀。在结构内部,虽然通风差、湿度高或冷凝引起的局部高腐蚀速率可能发生,但大气污染物的作用降低了。

JT/T722–2008标准将桥梁钢结构涂装部位分为7类:(1)外表面;(2)非封闭环境内表面;(3)封闭环境内表面;(4)钢桥面;(5)干湿交替区和水下区;(6)防滑摩擦面;(7)附属钢构件,包括防撞护栏、扶手护栏及底座、灯座、泄水管、钢路缘石等。其中,外表面的典型结构为钢箱梁外壁,除了防腐性能设计满足要求外,要考虑面涂层的耐候性。非封闭环境内表面(如风嘴部位)主要考虑防腐蚀要求,不一定采用耐候面漆。钢桁架梁主结构分类较复杂,但主体上类似于结构外表面,也有非封闭环境内表面的特征,涂层体系设计上一般采用与钢结构外表面相同的体系。封闭环境内表面的典型部位为钢箱梁内壁,如果配置除湿系统,腐蚀环境大大降低(相当于C2腐蚀环境)。没有除湿系统的,腐蚀环境较恶劣,但一般会等同或略低于结构外表面的腐蚀情况。干湿交替区和水下区的代表结构有钢管桩,腐蚀环境特别恶劣,尤其是在海洋腐蚀环境下。

 

3防腐寿命

 

(1)ISO12944

       桥梁钢结构防腐涂层体系设计基本原则是:根据钢结构所处的腐蚀环境、涂装部位和预期使用寿命设计相应的涂层配套体系。涂层体系设计中还要考虑经济性,即不仅考虑首次涂装的经济性,而且考虑桥梁结构全寿命防腐周期的经济性,同时要考虑维修涂装给环境和桥梁运行造成的不利影响。

 

1腐蚀环境

 

绝大部分桥梁钢结构处于大气区。钢铁的大气区腐蚀行为主要是电化学腐蚀,腐蚀过程发生在金属表面水分薄膜中(这层水分薄膜非常薄,以至于肉眼可能看不到它的存在)。导致钢铁腐蚀速率增加的因素包括:(1)相对湿度的增加;(2)冷凝的发生(当表面温度小于或等于露点);(3)大气污染的增加,即腐蚀性污染物与钢发生作用并且在表面形成沉积物。

某个特定地区的大气温度和湿度取决于该地区的主要气候。考虑腐蚀因素时,除了关注该地区的气候特征外,还应关注钢结构所处的局部环境和微环境。局部环境是指一个结构的组成部件周围的大气条件,微环境是指在一个结构的组成部件和它周围交界的环境。明确的微环境的例子有桥梁的内侧(尤其在水上),室内游泳池的房顶和建筑物的阴阳面。

腐蚀环境的分类见JT/T722–2008的附录A(等效采用ISO12944-2:1998)。目前,桥梁涂层设计主要参考其中的定性描述(典型环境实例),并且所考虑的腐蚀环境类型高于一般的定量测试结果。

 

2涂装部位

 

耐久性(防腐寿命)的解释。耐久性是指某防护涂层体系从涂装后到第一次大修时的预期时间。一旦涂层腐蚀达到对涂层体系ISO4628.3定义的Ri3级(锈蚀面积1%),则通常需要第1次大修。基于此前提条件,ISO12944将涂层配套体系规定的耐久性分为以下3个范围:(a)低(L)2~5年;(b)中(M)5~15年;(c)高(H)15年以上。

涂层保护体系的耐久性取决于多种因素,例如涂层体系类型、钢结构设计、涂装前基体状态、表面处理质量、施工标准、施工条件和施工后的暴露条件等。耐久性范围不是“保证时间”。耐久性是为业主制定维修程序时提供技术上的参考。保证时间属于合同条款,不在ISO12944标准考虑的范围,二者之间没有联系规则。保证时间通常比耐久性要短。

(2)JT/T722–2008对涂层体系防腐寿命的界定。标准JT/T722规定,在涂层体系保护年限内,涂层95%以上区域的锈蚀等级不大于ISO4628规定的Ri2级(锈蚀面积0.5%),无气泡、剥落和开裂现象。界定防腐年限要明确涂层体系使用寿命的定义,否则界定的防腐寿命类型将失去意义。由于结构原因或施工难以完全避免的因素,钢结构的小部分区域(不大于5%)可能会在使用寿命终结前出现较大程度的劣化。因此,标准考虑的主体为大部分区域,规定钢结构95%的区域达到ISO4628-3规定的Ri2级。涂层体系按保护年限分为2类,即普通型(10~15年)和长效型(15~25年)。

随着高性能富锌底漆,热喷锌、喷铝技术,高性能氟碳面漆和聚硅氧烷面漆的出现以及涂装工艺技术的发展,市场对桥梁涂层防腐设计寿命趋向于更高的要求,可达20~25年。实际上,现代化大型桥梁防腐涂装设计均按照长效型涂层体系设计。实践中,许多桥梁的防腐涂层设计寿命已达到25年。现代桥梁高性能防腐涂层体系经过1~2次大的维修涂装,可以达到30~50年的寿命。但是有些涂料供应商采取了不负责任的态度,鼓吹涂层体系防腐年限可达30~50年,甚至提出与桥梁同寿命的防腐概念。这一方面是纯粹的概念性炒作,另一方面是把重新涂装作为防腐寿命的定义,而不是把第一次大修作为防腐寿命的定义。

 

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