淺談鋼結構橋梁防腐涂裝方法和質量控制

0 引言
隨著我國交通基礎設施建設的迅猛發展, 鋼結構橋梁越來越普遍地應用在交通基礎建設當中。鋼結構具有自重輕、強度高、施工速度快等優點, 但也有不耐火和易銹蝕的缺點, 直接影響鋼結構橋梁的耐久性。鋼結構橋梁由于長期暴露在戶外環境中, 不僅受到自身應力的作用, 還受到自然環境中各種因素的影響, 如酸雨腐蝕、微生物腐蝕、汽車尾氣污染、揚塵等, 這些都會影響橋梁安全運行以及使用壽命。因此, 必須采取正確、合理的防腐保護措施, 緩解外部環境對鋼結構的影響。
來賓馬灘紅水河特大橋是一座大跨徑中承式鋼管混凝土拱橋, 是目前國內在建高速公路橋面最寬、用鋼量最大的鋼管混凝土拱橋, 該橋所采用的鋼結構防腐涂裝工藝既有利于保障橋梁達到所期望的設計壽命, 又因使用與周圍環境相協調的色調起到了一定的美觀效果。該橋鋼結構防腐涂裝施工工藝的成功實踐, 為今后鋼結構橋梁的防腐涂裝施工積累了豐富的經驗, 其施工方法和質量控制值得借鑒, 可為類似鋼結構橋梁防腐涂裝施工提供參考。
1 工程簡述
來賓馬灘紅水河大橋主橋采用跨徑為320m的中承式鋼管混凝土拱橋, 矢跨比為1/4, 拱軸系數為1.167, 大橋總長553m, 分為左右兩幅橋, 全寬59.2m, 主體鋼結構約14 500t, 是目前國內橋面最寬、用鋼量最大的鋼管混凝土拱橋。單幅橋設兩片拱肋, 單片拱肋采用變高度四管桁式截面設置, 拱腳截面高12m, 拱頂截面高7m, 寬3m。單根弦管由材質為Q345C1 200×32mm (28, 24, 22) 的鋼管以折代曲拼接而成。單片拱肋同水平兩弦管之間用綴管 (綴板) 連接。單片拱肋上下弦管之間用Q345C610×16mm的鋼管連接。單片拱肋共設置24個吊裝節段, 全橋共96段。橋面采用組合式鋼格構橋面, 半幅寬度為29.4m。拱肋橫向聯系采用橋面以下X型和橋面以上Δ型+Ⅰ型撐組合橫聯, 單幅橋共設4道X撐橫聯和10道上Δ型+Ⅰ型撐組合橫聯。來賓馬灘紅水河大橋位于來賓市邊緣, 馬村附近, 橋位正南方向0.5~2km內有多家工業廠房, 環境氣體類型為A類, 據來賓市氣象站觀測, 多年平均氣溫20.7℃, 年平均濕度在70.3%~79.6%, 屬輕腐蝕, 腐蝕速度大約為0.025~0.050/mm[1]。
2 鋼結構防腐涂裝內容和體系
2.1 涂裝的范圍
來賓馬灘紅水河大橋拱肋、橫撐、拱上立柱、格子梁、拱肋檢修梯、橋面格子梁檢修車等外露表面涂裝除具有長效防腐功能外, 還應具有美觀裝飾功能。
2.2 涂裝體系設計
根據鋼結構的不同, 其防腐涂裝標準也有所區別, 具體見表1。
表1 橋梁結構位置及對應防腐涂裝方案表     下載原表
表1 橋梁結構位置及對應防腐涂裝方案表
3 鋼結構防腐涂裝施工方法
3.1 涂裝施工準備
為做好來賓馬灘紅水河特大橋鋼結構防腐涂裝施工質量控制, 所采用的材料都經過嚴格抽樣送檢合格后方可使用。該橋采用的油漆涂料為目前業內知名度較高的佐敦油漆, 鋁層采用的鋁絲, 鋁的含量達到99.6%, 直徑3mm, 鋁絲、環氧封閉漆和環氧云鐵中間漆涂料等材料性能指標均滿足相應規范要求。
3.2 鋼結構噴砂除銹
鋼結構噴砂除銹是全橋防腐涂裝施工成功的首要環節。來賓馬灘紅水河特大橋在鋼結構防銹方面給予了足夠重視, 在完成拱肋等拼裝驗收合格后, 進入到噴砂除銹工序。鋼結構噴砂除銹前, 首先需對結構的焊縫缺陷與構件邊角等進行打磨、去污處理。噴砂除銹采用大功率空壓機和高效噴砂機進行噴砂作業, 噴砂完成后, 除去噴砂殘渣。在表面清理完成后, 對其除銹情況進行驗收, 清潔度和粗糙度等指標驗收合格后方可進入下道工序施工。
3.3 鋼結構電弧噴鋁
鋁層是鋼結構防銹的重要環節。鋼結構除銹表面清理后應在4h內完成鋁層涂裝, 否則容易出現返銹。為保證噴鋁施工質量, 在噴鋁施工前就通過涂裝工藝試驗和試噴后, 確定了噴涂電壓、電流、霧化氣體壓力、噴涂距離、角度、走絲速度、重疊范圍等參數指標, 為后續施工打下了良好基礎。鋼結構鋁層噴涂采用了大功率二次霧化電弧噴涂機進行施工, 涂層外觀均勻致密, 無未溶化大顆粒, 無漏噴、涂層剝落等缺陷。鋁層噴涂結束待鋼結構表面溫度冷卻后, 對結構鋁層進行驗收, 鋁層厚度、附著力等指標驗收合格后方可進入下道工序施工。
3.4 噴漆涂層
油漆涂層是鋼結構防腐的關鍵環節。為確保結構防腐涂裝的施工質量, 鋼結構大面積無氣噴涂前應對構件的邊角、流水孔、焊縫、死角等部位進行手工預涂, 手工預涂采用毛刷或滾筒等工具進行刷涂或滾涂。預涂應注意油漆的黏度要適中, 刷涂要平整、光滑、均勻。噴漆施工前還須對前涂層表面進行清理, 除去污物, 修理缺陷, 涂裝前應保護涂裝表面, 防止二次污染, 并在合理的施工時間間隔內進行噴漆施工。來賓馬灘紅水河特大橋油漆涂層采用高壓無氣噴涂機噴涂, 細長、小面積以及復雜形狀構件采用空氣噴涂或刷涂施工, 刷涂只在預涂和修補時采用。噴漆規則是自上往下, 從里往外, 先難后易。為保證涂裝干膜厚度, 噴涂過程中應用濕膜卡連續自測濕膜厚度, 其計算公式如下:

涂裝施工過程中通過檢測涂層的濕膜厚度, 有效控制涂層的最終干膜厚度, 同時重點關注死角等部位的遮蓋率。噴涂過程還應加強防護, 油漆涂裝后, 油漆涂層干燥前絕不允許任何人員在構件上行走工作。涂裝施工結束后對涂層進行驗收, 鋼結構涂層表面平整、均勻一致, 無漏涂、流掛、裂紋、剝落、氣孔、鼓泡、色澤不均、厚度不均等異常情況。各涂層漆膜厚度均達到設計要求, 并通過試驗檢測其附著力, 試驗結果附著力符合要求, 涂裝施工質量得到有效控制。
3.5 現場焊縫及破損處修補
來賓馬灘紅水河特大橋鋼結構梁段在運輸和安裝過程中, 雖然采取了措施對構件進行保護, 但難免還會出現油漆涂層損傷現象, 而最容易產生質量缺陷的部位就是焊縫和局部修補的部位, 因此需要對現場焊縫或局部小面積損傷的部位進行手工打磨和修補。打磨應達到設計及規范要求, 除銹后用吸塵器清除全部灰塵, 并對施工部位進行濕預涂, 徹底濕潤焊縫或修補損傷部位, 使后續噴涂的涂料能夠更好地與鋼材表面接觸, 提高涂料涂層的附著力。
3.6 整體面漆涂裝
為使橋梁外觀質量達到預期效果, 來賓馬灘紅水河特大橋鋼結構面漆分兩次涂裝, 第一次在廠房內完成, 第二次噴涂待全橋建成再施工。由于第二道面漆是最后一道涂裝工序, 決定了整橋防腐效果和外觀質量, 所以要精心施工, 勤于檢查, 特別要注重細節。在整橋全部建成后, 對整橋外表面進行相應凈化處理, 除去構件表面有害鹽分、油污及其它污物, 表面處理合格后再整體噴涂最后一道面漆, 保證面漆良好, 外觀美觀。面漆涂裝前先選取10m2進行試噴, 確定工藝參數后再大面積噴涂, 同時涂裝必須在天氣較好的條件下進行, 以保證面漆涂層質量。
4 質量控制
來賓馬灘紅水河特大橋鋼結構防腐涂裝施工從對廠房建設的驗收、材料設備性能的選擇、涂裝施工方案的編制、人員崗前培訓、涂料進場的檢驗、涂料的配制、涂裝工藝的試驗評定、構件外表面處理、對周邊環境的監測、每層涂料的用量計算以及濕、干膜厚度和附著力的檢測來控制涂裝過程的施工質量[2], 使鋼結構防腐涂裝施工質量達到預期設計目標。
4.1 事前監控
來賓馬灘紅水河特大橋防腐涂裝材料加工廠房建設達到施工標準化要求, 配有專用照明設備和通風除塵系統, 單次涂裝施工可以容納整段拱肋或格子梁段。為保證鋼結構經噴砂處理的表面具有符合設計要求的粗糙度和清潔度, 根據防腐施工工藝試驗選用銅礦砂作為磨料。涂裝所使用的機械設備主要有大功率空壓機、電弧噴涂機、高壓無氣噴涂機及其他配套設備, 機械設備性能滿足施工要求。同時編制施工方案, 做好技術交底, 施工人員實行崗前培訓, 做好涂裝工藝試驗評定, 確定施工所需要的參數。
4.2 事中監控
鋼結構涂裝過程中要確保每一個環節的質量, 任何一個環節的疏忽都有可能對涂層的整體質量帶來嚴重的影響。因此, 施工過程中要對現場環境和相對濕度進行監測, 并對每一道涂層進行外觀檢查、附著力和厚度檢測。來賓馬灘紅水河特大橋對拱肋節段防腐涂裝的厚度檢測數據監控如圖1所示。
圖1 96節拱肋涂料層厚監控數據示意圖
圖1 96節拱肋涂料層厚監控數據示意圖   下載原圖
從圖1中可以看出, 第一段數據明顯偏高, 經現場調查后發現其原因為采用的銅礦砂顆粒過大, 在除銹過程中, 導致粗糙度偏大而影響涂料整體干膜厚度。在及時發現調整后, 數據趨于平穩。
5 結語
來賓馬灘紅水河特大橋鋼結構防腐涂裝施工是根據地區環境、使用年限、施工條件以及工程投資等各方面條件因素, 選擇合理的施工方案, 并從人員的崗前培訓、材料設備性能的選擇、進場涂料的檢驗、涂料的配制、涂裝工藝的試驗評定、構件外表面處理、對周邊環境的監測、每層涂料的用量計算以及濕、干膜厚度和附著力的檢測來控制涂裝過程的施工質量, 嚴格控制好鋼結構涂裝的每個細節。鋼結構防腐涂裝施工質量在得到有效控制的同時, 實現了橋梁整體外觀美觀協調。這一成功的施工方案是通過鋼結構橋梁防腐涂裝施工經驗積累總結出來的, 可為今后類似鋼結構防腐涂裝施工提供寶貴的經驗。
參考文獻
[1]金曉鴻.防腐蝕涂裝工程手冊[M].北京:化學工業出版社, 2008.
[2]李鵬.淺析橋梁防腐涂裝方法和施工質量控制[J].城市道橋與防洪.2009, 12 (12) :82-85.