内河跨江大桥钢结构防腐与涂装

关键词 :内河跨江大桥 ;钢结构三重防腐 ;氟碳涂料 ;涂装 中图分类号 :U671 .91 文献标志码 :A 文章编号 :1671-7953(2009)06-0105-03
20 世纪 50 年代 , 我国钢桥梁防护涂料主要 采用以天然原料为主的低档涂料 , 防腐能力差 , 部 分桥梁在涂装 1 年后就出现严重锈蚀 。 随后相继 开发出锌钡白面漆 、红丹防锈漆 、醇酸面漆等 , 在 一定程度上改善了涂料的耐候性 , 增强了防腐蚀 能力 。20 世纪 70 年代 , 出现了灰云铁醇酸磁漆 。 南京长江大桥采用了云铁聚氨酯底漆加灰云铁醇 酸磁漆的防护体系 , 武汉长江大桥采用了红丹防 锈漆加灰云铁醇酸磁漆的配套体系 。此类醇酸配 套体系的防护能力可达 5 年以上 。80 年代后期 , 桥梁防腐涂料主要以环氧富锌 、无机富锌 、环氧涂 料 、氯化橡胶涂料等产品为主 。 但氯化橡胶面漆 由于耐候性能不强 , 2 ～ 3 年后会粉化 , 于是在 90 年代以后出现了耐候 性优异的脂肪 族聚氨酯面 漆 , 以及有着良好重涂性能的丙烯酸改性聚氨酯 面漆 , 很快取代了氯化橡胶面漆 。 21 世纪初 , 我 国自主开发的 F EVE 常温固化型氟碳涂料以其 突出的耐候性 、自洁性抗污染及耐化学品性等优 异性能 , 逐渐成为大跨度桥梁钢结构长效防腐的 首选防腐面漆[ 1-2] 。
2 桥梁钢结构 、桥梁支座防腐漆涂 装工要求
2 .1 施工环境要求 环境温度不低于 5 ℃, 室外施工时应避免底
材被太阳直晒 ;相对湿度小于等于 80 %, 不允许 在相对湿度 ≥80 %的天气 、雨雪天 、雾天或风沙场 合施工 ;风力小于等于 3 级 ;底材温度应高于露点 温度 3 ℃。 2 .2 施工工艺
中间漆在防腐蚀涂料体系中起着承上启下的 作用 , 使各涂层之间粘接良好 , 形成一个整体防护 体系 。桥梁钢结构防腐一般选用环氧云铁中间漆 居多 , 该涂料选用云母氧化铁(Fe2 O 3 )为主要原 料 , 由于云母氧化铁为片状结构 , 在漆膜中与基底 呈平行取向排列 , 互相交叠覆盖 , 切断了漆膜中的 毛细孔 , 延长了腐蚀因子在漆膜中的扩散距离 , 起
2)涂料工艺中如贮存 、涂料调制 、涂装 、干燥 等工序要求按 GB6514 规定进行 。按照标准规定 划出涂漆区 、火灾危险区 、电气防爆区 。
3)开桶时 , 严禁用铁器敲击 。 4)严禁携带火种进行施工 。 5)夜间施工现场的照明应采用低压电源 。 6)施工人员应配备劳保用品 , 并有专人进行 安全监护 。操作人员在施工中感到胸闷 、心悸 、恶 心时 , 应立即离开作业点 , 到通风处休息 。 7)在防腐施工特种操作(如高空作业或在封 闭的罐内作业等)必须严格制订切实可行的安全 防护措施 , 确保安全生产 。 8)防腐 漆在运 输 、贮存时 , 须保 持阴凉 、干 燥 、通风 , 避免日光照射和雨淋 。
图中链 m 的功能是提供固化附着力 ;链节 n 的功能是提供耐老化防污性 ;链节 X 的功能是提 供透明度和光泽度 。
Βιβλιοθήκη Baidu
10 6
图 1 FEVE 树脂分子结构图
1 .3 .2 氟碳漆的成膜机理 设含羟 基(—OH )的 氟碳树 脂分 子简 式为
ROH 。 HDI 缩二脲或 H DI 三 聚体 , 分子简式为 RNCO , 成膜过程中 , 主要化学反应是 —NCO 基 和 —O H 基反应 , 形成的氨酯键在催化剂存在的 条件下和异氰酸酯会进一步反应形成脲基甲酸酯 键 , 在一定的条件下这一反应还可以迅速地发展 下去而耗尽 —NCO 基 。
国内外几十年桥梁钢结构涂装的工程实践证 明 , 跨江大桥钢结构的长效防腐可以通过完整的 防腐蚀涂料体系来解决 。ISO12944《钢结构防护 涂料系统的防腐蚀保护》就是根据环境条件和防 护年限的要求来设计钢结构防护涂料的底 、中 、面
收稿日期 :2009-02-20 修回日期 :2009-04-30 作者简介 :马建成(1976-), 男 , 学士 , 工程师 。 研究方向 :腐蚀与防护(涂装)。 E-mail:majianche ng 1@.sina .com
总之 , NCO/ OH 型双组分氟碳涂料的固化是 多种化学反应的结果 , 生成了多种不同的化学键 , 使涂层有多种结构 , 使之具有各种优良性能[ 4] 。
随着现代工业的快速发展 , 大型钢结构 、海上 设施 、海洋船舶以及高层建筑对涂料的防腐蚀性 、 耐候性和耐久 性进出了 更高的 要求 。 由 F EVE 氟碳树脂制得的常温固化型氟碳树脂涂料 , 具有 超常的耐候性 、耐腐蚀性 、优异的耐化学药品性以 及良好的耐冲洗性 、耐粘污性 , 施工方便等特点 , 因而在重防腐领域的应用日益扩大 。
105
第6期
船 海 工 程
第 38 卷
到“ 迷宫效应” , 能有效地屏蔽 H 2 O 、O 2 、Cl -的内 扩散 。 1 .3 面漆
迄今为止桥梁钢结构使用最多的面漆及其性 能比对见表 1 。
表 1 各种面漆 1 000 h 紫外加速老化 试验结果
光泽变化(60°)/ % 涂层名称 试验前 试验后 失光率
钢铁表面喷砂处理 ※防腐底漆涂装 ※涂装环 氧富锌底漆一道(喷涂的湿膜应有光 、无干喷 、流 挂现象 , 采用湿膜测厚仪预测干膜厚度)干燥养护 4 ～ 6 h(25 ℃)※喷涂环氧云铁中间漆一道(喷涂 的湿膜应有光 、无干喷 、流挂现象 , 采用湿膜测厚 仪预测干膜厚度)过夜干燥养护 。
第二天上午采用干燥测厚仪检测膜厚度(检测 厚度合格可进行下道涂装, 检测厚度若有偏差 , 喷涂 下道漆时注意加厚涂装 ※涂装第一道氟碳重防腐面 漆(喷涂的湿膜应有光 、无干喷 、流挂现象 , 采用湿膜 测厚仪预测干膜厚度)※干燥养护 4 ～ 6 h(25 ℃)※ 下午喷涂第二道氟碳重防腐面漆(同样用湿膜测厚
马建成 , 顾宝军 , 吴 军
(武汉船用机械有限责任公司 , 武汉 430084)
摘 要 :结合跨江大桥钢结构防腐 涂料的 现状 , 提出以 环氧富 锌底漆 、环氧 云铁中 间漆 、氟 碳面漆 为底 、 中 、面漆的三层设计方案及涂装流程 、注意事项 , 天兴洲大 桥和南京大胜长江大桥桥梁钢结构及支座的涂装实 践表明 , 其防腐及装饰效果良好 。
第 38 卷 第 2009 年 12
6期 月
S
HIP
&
船 OCE
海 AN
工程 ENG IN
E
E
RI
NG
V
ol.38 N o Dec .2009
.6
DOI :10 .3963/ j .issn .1671-7953.2009.06 .031
内河跨江大桥钢结构防腐与涂装
30 min 后使用)。 6)氟碳重防腐为双组份涂料 , 配漆时应按照
要求的比例进行调漆 , 按照当天涂料的用量及涂 料的使用期 , 计划配制涂料 , 现用现配 , 用多少配 多少 , 配漆前后应充分搅均 , 配漆用品应分开使 用 , 使用 前将 调配 好的 涂料 用 孔径 为 0 .369 ～ 0 .147 m m 的筛网过滤 。
在钢结构防护涂装中 , 水性富锌底漆 、无机富 锌底漆及环氧富锌底 漆是经常采用 的防腐底涂 层 。 从防腐蚀机理分析 , 这几种防腐底漆均基于 电化学阴极保护理论 , 即以牺牲阳极(锌)来保护 阴极(钢铁)。 由于金属的电极电位不仅取决金属 本身 , 而且与环境介质有关 , 因此在选用时要有针 对性 。
参考文献
[ 1] 李美乾 .船用 柴油机涂漆新工艺[ J] .船海工 程 , 2007, 36(6):33-34 .
[ 2] 陈岗军 , 陈 彤 .船舶涂装与涂料选 用[ J] .船海工程 , 2006 ,(2):56-60 .
[ 3] 杜存山 .氟碳 面漆在 铁路 桥梁上 的应 用研 究[ J] .涂 料工业 , 2008(s1):113-115 .
仪检测 。若有偏差应及时补喷一道面漆)。 第三天上午 , 按设计规定要求检测干膜厚度 ,
目测涂层表面有无剥落起泡 、裂纹 、气孔等不合格 现象 , 不合格品应采用 400 #砂纸轻微打磨后喷 涂一道氟碳重防腐面漆 。 2 .4 涂装施工安全和注意事项
1)手工和动力工具除锈 、喷射除锈和清除旧 涂层等涂装前处理工艺按 GB7692 规定进行 , 以 保证施工安全 。
溶剂型富锌底漆分为醇溶性无机富锌底漆和 环氧富锌底漆两类 。 所选用的环氧富锌底漆采用 胺类固化剂 , 胺可与钢铁表面上的氧化物形成氢 键 , 提高涂料的湿膜附着力和干膜附着力 。环氧 富锌底漆的机械强度高 , 漆膜坚固 、屏蔽效果好 , 对底材表面处理效果 、表面清洁度的要求比醇溶 性无机富锌底漆低 。 1 .2 中间漆
[ 4] 柳维成 , 郑铁 英 , 计 春艳 .常 温固化 型氟 面涂 料在 防 腐工程上的 应用[ C] .北京 :中国 工业 防腐 蚀技 术 协 会 , 2005.
防护周期 年限/ 年
丙烯酸聚氨酯 79 .5 2.4 96 .9
5～ 8
氯化橡胶
55 .4 9.5 82 .9
8～ 4
聚硅氧烷
73 .0 51.4 30 .0
12 ～ 15
氟碳
78 .9 77.4 1 .8
>1 5
氟碳面漆近年来在我国各种桥梁防腐涂装中 应用量不断增加 , 其优异的耐候性 、抗沾污性 、自 洁性及耐化学腐蚀等性能使其被用作长效免维护 外用涂料 。 1 .3 .1 氟碳分子结构及性质
漆的配套体系[ 3] 。
1 跨江大桥钢结构的腐蚀防护
根据大桥钢结构防护历程和施工经验 , 在天 兴洲大桥 、南京大胜关长江大桥桥梁支座等钢结 构部位采用了环氧富锌底漆 80 μm ×1 、环氧云铁 中间漆 40 μm ×1 、氟碳面漆 30 μm ×2 的油漆配 套设计方案 。 1 .1 防锈底漆
目前常温固化型氟碳树脂使用较多的含氟单 体有偏二氟乙烯(VDF)、三氟氯乙烯(GF E)及四 氟乙烯三种 , 均能够与含羟基的烯醚(酯)、羧酸 、 烯酯等功能单体共聚制备成性能优异的常温固化 型氟碳涂料 。 由四氟乙烯/ 乙烯基醚功能单体共 聚制成的涂料性能最好 。 从化学结构角度分析 , 以四氟乙烯单元包围与其共聚单体单元的结构为 最好 。也就是说 , 四氟乙烯单元 应与共聚单元交 替排列 。 由于单体竟聚率的原因 , 四氟乙烯/ 乙烯 基醚类氟树脂不会发生醚与醚的接技 , 是较为理 想的交替共聚物(ABABAB …), 分子链节上稳定 性较差的乙烯基醚片段被稳定性较好四氟乙烯片 段所屏蔽和包围 。另外由于氟原子的电负性大 , 带较多的负电荷 , 相邻的氟原子彼此相斥 , 使聚合 物分子主链上连接的氟原子充分延展 , 分子主链 成螺旋型构象 。 这种螺旋构象的分子结构表面有 较多的氟原子 , 高键能的 C —F 键(485 kJ/ m ol) 可将低键能的 C —C 键(345 kJ/ mol)完全保护起 来 。 氟原子在碳骨架外层的排列十分紧密 , 使得 主链受到严密的屏蔽 , 而免受紫外线和化学物品 的危害 , 赋 予 涂 膜 高耐 化 学 品 和 耐老 化 性 能 。 FEVE 树脂分子结构图见图 1 。
涂漆间隔时间为 24 ～ 168 h , 超过 168 h 时 , 表 面应清理 , 必要时在涂装面漆前表面应用细砂纸轻 轻打磨 , 再行涂装 。应控制每道漆的干膜厚度 。
7)基本参数 。 密度 1 .22 g/ cm3 、重量固含量 60 %、体积固 含量 45 %、理论用 量 120 ～ 130 g/ m2 、实际 用量 190 ～ 210 g/ m2 、湿膜 厚度 100 ～ 120 μm 、干膜厚度 45 ～ 50 μm 。 2 .3 工程施工 、表面处理和涂装步骤工艺流程
1)所有工具使用前用专用稀释剂清洗 , 不能
内河跨江大桥钢结构防腐与涂装 ——— 马建成 , 顾宝军 , 吴 军
被油污污染 。 2)用强力搅拌机搅拌液体物料 。 3)涂装时涂料粘度要合适 。 4)配制好的氟碳重防腐漆应在 25 ℃、8 h 内
用完 。 5)熟化期 。 30 m in(即两组分混合 均匀后 ,