摘要:本文簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)橋梁發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,列舉了國(guó)內(nèi)外橋梁涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并對(duì)比了我國(guó)橋梁涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的差異。對(duì)橋梁涂料的主要品種以及橋梁涂料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了闡述,最后就水性涂料在橋梁行業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:橋梁;橋梁涂料;水性涂料
1. 我國(guó)橋梁發(fā)展歷史和現(xiàn)狀
我國(guó)是一個(gè)文明古國(guó),文化歷史非常悠久,有文字記載的橋梁建造的歷史甚至可以追溯到漢代。
我國(guó)的橋梁建設(shè)從大的方面來(lái)分,可以分為古代與現(xiàn)代兩個(gè)時(shí)期。其中,古代橋梁基本上都是木橋、石拱橋,跨徑通常為幾十米。比如有著1400多年歷史的趙州橋,跨徑就是37米,但在當(dāng)時(shí)就已經(jīng)是一個(gè)了不起的奇跡。而現(xiàn)代橋梁大多是混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼結(jié)構(gòu)橋,橋梁的長(zhǎng)度也達(dá)到了幾十公里。
我國(guó)現(xiàn)代橋梁建設(shè)一般可以分為三個(gè)時(shí)期:第一個(gè)時(shí)期為建國(guó)初期的前十年,即1948~1954年,那時(shí)候還不具備新橋的建造能力,主要修復(fù)和加固各類舊橋。
第二時(shí)期是到改革開(kāi)放之前,即1954~1978年,建設(shè)大量的中、小跨徑的鋼筋混凝土橋和預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋、拱橋及少量的鋼桁梁橋;
第三個(gè)時(shí)期是從改革開(kāi)放到現(xiàn)在,即1978年至今,這一階段我國(guó)大量建設(shè)大跨徑鋼管拱橋、斜拉橋和懸索橋,大量采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和鋼箱梁。
我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)理論和規(guī)范的發(fā)展和上述的三個(gè)時(shí)期相對(duì)應(yīng),首先第一個(gè)時(shí)期為建國(guó)初期,這一時(shí)期我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)主要參考其他國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。第二時(shí)期開(kāi)始,相關(guān)部門(mén)根據(jù)我國(guó)國(guó)情進(jìn)行了公路橋梁規(guī)范的編制。第三個(gè)時(shí)期則是適應(yīng)為了改革開(kāi)放和各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展,對(duì)我國(guó)公路橋梁有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行了大規(guī)模修訂。
不可否認(rèn)的是,建國(guó)以后我國(guó)各類橋梁建造技術(shù)水平得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,中國(guó)橋梁數(shù)量增加得很快,每年都有大量新建橋梁投入使用,目前黃河上的大橋超過(guò)220座,長(zhǎng)江上的大橋也達(dá)到160多座,中國(guó)公路、鐵路橋梁總和已超過(guò)100萬(wàn)座,并繼續(xù)保持著較高的速度在增加,這不得不說(shuō)是世界橋梁史上的奇跡。
經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放后30年的發(fā)展,我國(guó)橋梁建設(shè)在材料規(guī)范、設(shè)計(jì)理念和工業(yè)化制造方面均達(dá)到了世界橋梁行業(yè)排名的制高點(diǎn)。世界10大跨海大橋中,我國(guó)獨(dú)占5座。
表1 世界十大跨海大橋
這里多說(shuō)一句,中國(guó)橋梁建造有個(gè)特點(diǎn),就是你這座橋多長(zhǎng),那我建的橋就一定要比你長(zhǎng)一點(diǎn)。你跨徑800米,那我就880米,你1018米,我就1088米,我再來(lái)個(gè)1092米,就是比你要長(zhǎng)那么一點(diǎn)點(diǎn)。雖然這里有一個(gè)攀比的心態(tài),但也從另一方面確實(shí)也促進(jìn)了橋梁行業(yè)的發(fā)展。
其實(shí)說(shuō)到橋,就不得不說(shuō)即將通車(chē)的珠港澳大橋,絕對(duì)是代表了現(xiàn)代橋梁建設(shè)的最高水平。港珠澳是世界最長(zhǎng)跨海大橋,可抗8級(jí)地震,16級(jí)大風(fēng),大橋總長(zhǎng)55公里,是世界公路建筑史上長(zhǎng)度最長(zhǎng),技術(shù)最復(fù)雜,施工難度最高,工程規(guī)模最龐大的橋梁。鋼箱梁長(zhǎng)度達(dá)到20多公里,用鋼量約50萬(wàn)t,相當(dāng)于10個(gè)“鳥(niǎo)巢”、20個(gè)“水立方”的用鋼量,設(shè)計(jì)使用壽命長(zhǎng)達(dá)120 a,可以說(shuō)是一座只有中國(guó)人能造出來(lái)的超級(jí)大橋。絕對(duì)是當(dāng)之無(wú)愧的超級(jí)工程之首。
2. 橋梁行業(yè)整體發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)的道路橋梁發(fā)展逐步趨于完善,但是整體技術(shù)還是落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。而且國(guó)內(nèi)整體發(fā)展?fàn)顩r十分不平衡,東部沿海地區(qū)路網(wǎng)非常發(fā)達(dá),而西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的交通則是十分落后,嚴(yán)重阻礙著經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
我國(guó)地域廣闊,特殊的地形地貌將也對(duì)橋梁建造技術(shù)發(fā)展提出更高要求。再加上一個(gè)特殊的原因,很多橋梁在建造過(guò)程中當(dāng)中也存在不少瑕疵,整體質(zhì)量保證或多或少存在一些問(wèn)題,再加上有時(shí)候過(guò)分強(qiáng)調(diào)工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益,但是缺少了對(duì)于環(huán)境保護(hù)等諸多方面的考慮,這都是我們整個(gè)行業(yè)面臨的問(wèn)題。但是應(yīng)該說(shuō),最近幾座大橋,上述的問(wèn)題得到了很大的改觀。又說(shuō)到港珠澳大橋,這座橋橫跨伶仃洋,下面就是白海豚保護(hù)區(qū),因此在建造之初就專門(mén)研究了如何不破壞白海豚保護(hù)區(qū),這點(diǎn)確實(shí)是非常難能可貴的。
2.1橋梁行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
中國(guó)橋梁行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),主要兩個(gè)方面:一是向著大跨徑的方向發(fā)展,二是鋼梁結(jié)構(gòu)將成為主流。
未來(lái)十年將是我國(guó)橋梁鋼梁發(fā)展的重要機(jī)遇期。大家都知道我國(guó)鋼材產(chǎn)量是世界最高的,我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策也是鼓勵(lì)和推廣橋梁鋼梁產(chǎn)品的應(yīng)用。再加上政府部門(mén)的引導(dǎo),以及鋼梁的優(yōu)勢(shì)得到公認(rèn)和發(fā)展,這些都極大地促進(jìn)了橋梁鋼梁的發(fā)展。
前些年,鋼箱梁結(jié)構(gòu)的橋占主流,但是近些年來(lái),橋梁建設(shè)中,鋼桁梁的比例和規(guī)模越來(lái)越多。鋼桁梁的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕巧,用鋼量少,在我國(guó)公路橋梁、鐵路橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用,尤其是在大跨徑橋梁和鐵路客運(yùn)專線中的應(yīng)用越來(lái)越多。
2.1橋梁鋼結(jié)構(gòu)的主要類型
(1)桁架橋
鋼桁梁橋的主梁是由位于多個(gè)平面內(nèi)的鋼桁架連接形成整體空間結(jié)構(gòu),來(lái)承受荷載作用的空腹式受彎結(jié)構(gòu)。
圖1 桁架結(jié)構(gòu)
桁架是平面結(jié)構(gòu)中受力最合理的形式之一。桁架橋是橋梁的一種形式。桁架橋一般多見(jiàn)于鐵路和高速公路;分為上弦受力和下弦受力兩種。
桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì):(1)桁架的設(shè)計(jì)、制作、安裝均為簡(jiǎn)便;(2)用鋼量少;(3)桁架適應(yīng)跨度范圍很大,故其應(yīng)用非常廣泛。
桁架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)空間大,其跨中高度H較大,給建筑體型帶來(lái)笨重的大山頭,單層建筑尤難處理;(2)側(cè)向剛度小,鋼屋架尤甚,需要設(shè)置支撐,把各榀桁架聯(lián)成整體,使之具有空間剛度,以抵抗縱向側(cè)力。
(2)鋼箱梁
鋼箱梁橋是指主梁為薄壁閉合截面形式的橋梁,主梁常稱為箱型截面梁或箱型梁。箱型梁不但可以作為梁式橋的主梁形式,而且是其他大跨度橋梁,如懸索橋、斜拉橋所經(jīng)常采用的主梁形式。
圖2 箱梁結(jié)構(gòu)
箱梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì):(1)翼緣寬度大,具有很大抗彎能力、跨度大。(2)抗扭剛度大,荷載橫向分配均勻,適于彎橋。橫向抗彎剛度大,抵抗水平力強(qiáng),可省縱聯(lián),單箱還省橫聯(lián)。(3)單根箱梁整體穩(wěn)定性好,施工快。(4)梁高小,適用于立交和建筑高度受限的橋梁。(5)外形美觀,橫隔和加勁結(jié)構(gòu)都在箱內(nèi)。(6)箱內(nèi)中空結(jié)構(gòu),便于布置附屬設(shè)施、便于檢修維護(hù)。
箱梁結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):(1)加工時(shí)間長(zhǎng)(2)用鋼量大。
(3)鋼板梁
鋼板梁橋是指由鋼板焊接、栓接或鉚接,形成實(shí)腹式鋼梁作為主要承重結(jié)構(gòu)的橋梁,截面多為工字型。
圖3板梁結(jié)構(gòu)
鋼板梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì):(1)構(gòu)造簡(jiǎn)單、制作容易,可整孔運(yùn)輸,安裝維修養(yǎng)護(hù)方便。(2)跨度<40m時(shí),鋼板梁橋比桁架橋經(jīng)濟(jì)。
鋼板梁結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):與鋼筋混凝土梁或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁相比,鋼板梁造價(jià)高,因此只有在工期緊張、場(chǎng)地受限的情況下才可以考慮采用鋼板梁橋。
(4)組合梁橋
是指采用剪力連接件將鋼板梁、鋼箱梁、鋼桁梁等鋼構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件結(jié)合起來(lái)共同工作的一種復(fù)合式結(jié)構(gòu)橋梁。
優(yōu)點(diǎn):(1)方便施工,鋼桿件強(qiáng)度大、重量輕,便于架設(shè)。(2)自重小,與混凝土橋相比,自重輕,對(duì)于大跨徑橋尤為重要。(3)提高使用性能,鋼抗拉、混凝土抗壓,充分發(fā)揮各種材料性能。(4)節(jié)省造價(jià)。
3. 橋梁涂料發(fā)展歷程
在建國(guó)初期,我國(guó)的涂料產(chǎn)業(yè)很不發(fā)達(dá),很多橋梁涂料大多仍采用以天然原料為主的低檔涂料。比如天津的解放橋,最開(kāi)始就是用的醇酸漆,后來(lái)重涂維修改的氯化橡膠漆,這類產(chǎn)品防銹性能差,裝修性低下,造成所涂裝的橋梁短期內(nèi)即出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕。
到了80年代以后,隨著大跨境橋梁的建設(shè)以及富鋅類涂料的運(yùn)用,開(kāi)始越來(lái)越多的采用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆以及氯化橡膠面漆作為防腐蝕涂裝方案,涂料防護(hù)壽命可到到15a以上。
而到了90年代以后,聚氨酯面漆應(yīng)用的越來(lái)越多,配套主要是富鋅底漆,配合環(huán)氧云鐵中間漆、聚氨酯面漆的復(fù)合涂層體系。這類重防腐涂裝方案有著良好的重涂性且耐候性優(yōu)異,涂層的整體防腐蝕壽命能夠達(dá)到20a以上。
到了21世紀(jì)后,我國(guó)橋梁涂料及涂裝技術(shù)日臻完善,很多新技術(shù),比如熱噴鋅鋁、比如自清潔技術(shù)開(kāi)始逐漸應(yīng)用。就像舟山群島上的多座大型橋梁就采用了與金屬噴涂與氟碳面漆的復(fù)合配套涂層體系,這也將涂層的整體防腐蝕及耐候壽命提高到25a以上。
總結(jié)起來(lái),我國(guó)的橋梁涂料發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:
第一,起步階段(1953~1979年)
當(dāng)時(shí),鐵道科學(xué)院聯(lián)合國(guó)內(nèi)天津燈塔油漆廠等涂料廠開(kāi)發(fā)研制橋梁涂料,涂料類型為紅丹防銹底漆、醇酸面漆,在武漢長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江大橋等多座大型橋梁上得以運(yùn)用。70年代末期,上述產(chǎn)品被性能更為優(yōu)異的云母氧化鐵類產(chǎn)品所替代。
表2 武漢長(zhǎng)江大橋涂裝配套
第二,發(fā)展階段(1981~1999年)
上海開(kāi)林造漆廠等開(kāi)發(fā)研制出以環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中層漆和氯化橡膠面漆為主的橋梁配套涂料,用在上海南浦、楊浦、徐浦大橋上,為我國(guó)橋梁重防腐涂料的發(fā)展作出了良好的開(kāi)端。
表3 南浦大橋涂裝配套
第三,迅速發(fā)展階段(2000年~至今)
20世紀(jì)末,關(guān)西、海虹、國(guó)際等跨國(guó)涂料公司以獨(dú)資或合資方式紛紛在中國(guó)建廠,將先進(jìn)的橋梁涂料及涂裝技術(shù)帶入中國(guó)。一些先進(jìn)的涂料產(chǎn)品,如氟碳面漆、聚硅氧烷面漆等成功運(yùn)用于多座重大橋梁。這些新產(chǎn)品、新技術(shù)的應(yīng)用,都極大的促進(jìn)了我國(guó)橋梁涂料的飛速發(fā)展。
比如說(shuō)廈漳橋和明州橋,就應(yīng)用了熱噴鋅鋁。像遼河特大橋和中朝新鴨綠江大橋,就應(yīng)用了自清潔氟碳面漆。而重慶朝天門(mén)大橋和菜園壩大橋,則是用了聚硅氧烷面漆。
表4 不同橋梁涂裝配套
4. 橋梁涂料發(fā)展特點(diǎn)
近年來(lái),涂料行業(yè)的發(fā)展已日益朝著高固體份,低VOC、無(wú)毒化、水性化的環(huán)境友好型方向發(fā)展。在我國(guó)橋梁涂料發(fā)展的過(guò)程中,將節(jié)能減排作為主攻方向,著重做了以下各項(xiàng)工作:
4.1橋梁涂料環(huán)?;?/span>
普通溶劑型產(chǎn)品中所使用的顏填料易含有重金屬離子等有害物質(zhì)(鉛、汞、鉻、鎘、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚等六項(xiàng)物質(zhì)),重金屬的有害性是接觸性的,在涂料成膜后不會(huì)產(chǎn)生任何揮發(fā)、遷移和擴(kuò)散。重金屬離子對(duì)于人與生物的危害主要出現(xiàn)在生產(chǎn)、施工、清理等過(guò)程中。如果涂料產(chǎn)品中含有重金屬離子,則在施工時(shí)不可避免的會(huì)造成周邊環(huán)境造成污染。環(huán)保型涂料產(chǎn)品應(yīng)符合歐盟《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》(Restriction of HazardousSubstances)中RoHS 2011/65/EU規(guī)定。
除重金屬離子外,面漆產(chǎn)品中的游離TDI單體也會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重危害。TDI是一種有毒化學(xué)品,較容易揮發(fā),化學(xué)性質(zhì)非常活潑。異氰酸酯樹(shù)脂中揮發(fā)出的TDI單體被稱為游離TDI,主要的毒性作用是致敏和刺激作用。國(guó)際上對(duì)涂料中游離TDI的含量有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際化學(xué)品安全規(guī)劃署(IPCS)規(guī)定其先進(jìn)水平是必須小于0.5%以保證涂料使用者的安全。而我國(guó)目前GB 18581-2009《室內(nèi)裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)限量》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)雙組份聚氨脂面漆中游離TDI含量的規(guī)定做出了明確規(guī)定:游離二異氰酸酯(TDI、HDI)含量總和須在0.4%以下。
4.2低VOC化
VOC在室外太陽(yáng)光和熱的作用下能參與氧化氮反應(yīng)并形成臭氧,臭氧導(dǎo)致空氣質(zhì)量變差并且是夏季煙霧主要組分。VOC在室內(nèi)對(duì)人體的影響可分為三種類型:一是氣味和感官,包括感官刺激,感覺(jué)干燥;二是粘膜刺激和其它系統(tǒng)毒性導(dǎo)致的病態(tài),刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮膚等,VOC很容易通過(guò)血液-大腦的障礙,從而導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到抑制,使人產(chǎn)生頭痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感覺(jué);三是基因毒性和致癌性。目前橋梁涂料仍以溶劑型涂料為主,因此,減少溶劑型涂料VOC含量,提高涂料固體分等是橋梁涂料環(huán)保工作的重點(diǎn)。
為減少涂料產(chǎn)品中揮發(fā)性溶劑對(duì)于大氣的污染,發(fā)達(dá)國(guó)家均在多年前即制定了限制工業(yè)涂料中VOC含量的法令。
表5 美國(guó)與歐盟對(duì)于工業(yè)涂料VOC含量要求
我國(guó)在環(huán)保方面的重視程度與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,之前有一定的差距,但是近年來(lái),對(duì)于環(huán)保的重視程度開(kāi)始有了明顯地加強(qiáng)。美國(guó)與歐盟有明確法規(guī)限定了工業(yè)涂料的VOC含量,而我國(guó)則是在2015年2月1號(hào)開(kāi)始征收溶劑型涂料的消費(fèi)稅,規(guī)定了VOC含量<420g/L的產(chǎn)品可以免征消費(fèi)稅。
為了規(guī)避涂料消費(fèi)稅,同時(shí)也是為符合“節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保要求”的要求,我國(guó)的涂料企業(yè)也在不斷的對(duì)原有產(chǎn)品加以改進(jìn)和完善,逐漸推出了具有低VOC含量的系列工業(yè)涂料產(chǎn)品。比如近期即將通車(chē)的港珠澳大橋,就在其涂裝方案中首次提出了VOC已經(jīng)有害物質(zhì)限量的要求,當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品環(huán)保性主要是參考了香港路政署規(guī)定的環(huán)保型涂料產(chǎn)品。
近年來(lái),各省份也紛紛出來(lái)了對(duì)涂料使用企業(yè)的排放要求,其中部分省份的要求極為嚴(yán)苛,甚至于用高固體的油性涂料都無(wú)法滿足要求,這也倒逼涂料企業(yè)不得不將大部分精力往水性化投入。
4.3開(kāi)發(fā)水性橋梁涂料
傳統(tǒng)溶劑型涂料易燃,涂料中的溶劑揮發(fā)易與空氣形成爆炸性混合氣體,當(dāng)其濃度達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)時(shí),遇火星就會(huì)引發(fā)爆炸事故。在類似于橋梁鋼箱梁等密閉環(huán)境中施工時(shí),因?yàn)橥L(fēng)條件的限制,發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性極大,施工過(guò)程中存在較大的安全隱患。
水性涂料VOC含量的姑且不論,其最為主要的優(yōu)點(diǎn)是不燃,可以避免起火和爆炸事故的發(fā)生,這是水性防腐涂料有別于溶劑型涂料的最大的安全性能優(yōu)勢(shì)。
水性漆主要以水作為溶劑,雖然含有一些助溶劑,但是有機(jī)揮發(fā)物含量相當(dāng)?shù)?,幾乎沒(méi)有閃點(diǎn)或者閃點(diǎn)相當(dāng)高,在涂裝過(guò)程中沒(méi)有安全隱患,對(duì)施工人員的健康也沒(méi)有什么危害。當(dāng)然,大家都了解的,水性漆對(duì)于水源的污染還有爭(zhēng)議,這里就不多說(shuō)了。
但水性涂料產(chǎn)品也存在著一定缺點(diǎn),比如水性漆對(duì)于施工環(huán)境比較敏感。而且水性漆的特點(diǎn)所致,難以做到單道厚膜,膜厚做不上去的話,對(duì)于整體防腐性也很難有保證。
另外,水性涂料價(jià)格較高,這也制約了水性涂料發(fā)展。
5. 橋梁涂裝配套體系
國(guó)際上橋梁涂裝方面最重要的標(biāo)準(zhǔn)是ISO 12944《色漆和清漆—防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)》(Paints and Varnishes—CorrosionProtection of Steel Structures by Protective Paint Systems)。該標(biāo)準(zhǔn)共分為八個(gè)部分,第二部分(ISO 12944-2:1998)對(duì)大氣環(huán)境的腐蝕級(jí)別做出了詳細(xì)規(guī)定,第五部分(ISO 12944-5:2007)給出了不同腐蝕級(jí)別下的配套涂層品種及厚度的指導(dǎo)性數(shù)據(jù),對(duì)于橋梁的涂裝配套體系的制定具有重要的指導(dǎo)意義。ISO12944標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐,證明是有效實(shí)用的,受到世界各地的業(yè)主、涂料商和防腐蝕設(shè)計(jì)人員等的良好贊譽(yù),廣泛被各個(gè)國(guó)家采用。
再來(lái)說(shuō)說(shuō)我們的近鄰日本。日本是橋梁眾多的國(guó)家,他們對(duì)橋梁的涂裝非常重視,早在50年代,日本道路協(xié)會(huì)就制定了《鋼質(zhì)公路橋涂裝便覽》,并在1991年10月,對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,根據(jù)日本鋼管應(yīng)用技術(shù)研究所在1974年開(kāi)始在連接瀨戶內(nèi)海的橋梁上進(jìn)行的實(shí)橋涂裝實(shí)驗(yàn),多種涂料體系分別在1、2、3、5、7、10、15年(1989年)檢查,綜合評(píng)定的結(jié)果是取消了厚膜型無(wú)機(jī)富鋅+酚醛云鐵+氯化橡膠及鍍鋅的涂裝體系。推薦使用重防腐涂裝體系,底漆是無(wú)機(jī)富鋅和超厚膜型環(huán)氧涂料,氟樹(shù)脂涂料作為面漆正式列入了橋梁涂裝規(guī)格書(shū)。隨即,日本著名的多多羅大橋、明石海峽大橋等跨海大橋,均使用了氟碳涂料體系進(jìn)行防腐蝕涂裝保護(hù),經(jīng)過(guò)十幾年的實(shí)際使用,涂層的景觀效果和防腐效果仍十分良好。
我國(guó)目前橋梁涂料和涂裝的標(biāo)準(zhǔn),可以分為公路橋和鐵路橋兩大方面,公路橋方面的標(biāo)準(zhǔn)比較完善,主要有鋼橋和混凝土橋兩大類。
鋼橋方面:主要有交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):JT/T 722-2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》,JT/T 694-2007《懸索橋主纜防腐涂裝技術(shù)條件》,JT/T 695-2007《混凝土橋梁表面涂層防腐技術(shù)條件》。
混凝土橋,主要是JT 821.1-2011 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料第1部分:溶劑型涂料,JT 821.2-2011 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料第2部分:濕表面涂料,JT 821.3-2011 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料第3部分:柔性涂料,JT 821.4-2011 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料第4部分:水性涂料。
鐵路橋方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),主要是鐵道部的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn),最重要的就是TBT 1527-2011 鐵路鋼橋保護(hù)涂裝及涂料供貨技術(shù)條件,其他的還有:TB/T 2486-1994《鐵路鋼梁涂膜劣化評(píng)定》,TB/T 2772-1997《鐵路鋼梁防銹底漆供貨技術(shù)條件》,TB/T 2773-1997《鐵路鋼梁面漆、中間漆供貨技術(shù)條件》。
另外,還有化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):HG/T 3656-1999《鋼結(jié)構(gòu)橋梁漆》。
這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)略有差異和區(qū)別,互為補(bǔ)充,其中最重要的標(biāo)準(zhǔn)是JT/T 722-2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》,該標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容借鑒了ISO 12944的內(nèi)容,規(guī)定了公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝的分類、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)以及驗(yàn)收的要求,對(duì)于我國(guó)橋梁防腐蝕涂裝,起到了非常重要的指導(dǎo)作用。
我國(guó)橋梁涂裝配套的標(biāo)準(zhǔn)JT/T 722主要沿用了ISO12944的數(shù)據(jù),而日本主要依據(jù)日本道路協(xié)會(huì)推薦的涂裝配套,同類的使用環(huán)境,我國(guó)的橋梁涂裝配套膜厚偏厚,下面僅以C5-M環(huán)境為例加以說(shuō)明。
表6我國(guó)橋梁涂裝配套標(biāo)準(zhǔn)膜厚的差異
以上數(shù)據(jù)說(shuō)明我國(guó)橋梁的涂裝配套膜厚是最厚的,為330微米,大于ISO12944規(guī)定的320微米,遠(yuǎn)大于日本道路協(xié)會(huì)規(guī)定的250微米;面漆的膜厚也是最厚的,為80微米,大于ISO標(biāo)準(zhǔn)和日本道路協(xié)會(huì)推薦的50微米。在日本,實(shí)際涂裝的橋梁第一道面漆一般為環(huán)氧中涂,面漆膜厚僅為25微米,比我國(guó)目前常規(guī)涂裝的80微米低很多。日本道路協(xié)會(huì)推薦的膜厚是有常年的暴曬數(shù)據(jù)的積累,實(shí)際證明,只要施工正常,保證涂裝的質(zhì)量,該配套的防腐蝕效果是有保證的。
筆者調(diào)查了采用該體系涂裝的明石海峽大橋,經(jīng)過(guò)了14年的使用,沒(méi)有任何生銹、起泡、剝落、開(kāi)裂和沾污,變色為1級(jí),粉化為3級(jí),失光為3~4級(jí),防腐蝕效果和景觀效果還是非常優(yōu)異的。
6. 水性涂料在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)
最后來(lái)探討一下水性漆在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)。作為水性漆來(lái)講,天生的存在一些問(wèn)題,比如干燥速度、比如厚涂性的問(wèn)題,這些都是水的特性所導(dǎo)致。這些問(wèn)題也是限制水性漆在重防腐領(lǐng)域大量推廣的主要原因。
和已經(jīng)全面轉(zhuǎn)水的集裝箱行業(yè)不同,橋梁施工一般在大型鋼結(jié)構(gòu)廠,由于分段的體積巨大,肯定不具備烘烤干燥的條件。另外,橋梁的建造施工是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,一般來(lái)講工期都會(huì)比較緊張,而涂裝通常都在最后的環(huán)節(jié),因此往往是被壓工期最為嚴(yán)重的一環(huán),這也就造成橋梁涂裝很難有很充裕的時(shí)間來(lái)按照規(guī)范進(jìn)行施工。
那么,這是否就是說(shuō)水性漆無(wú)法在橋梁這類的重防腐領(lǐng)域推廣使用呢?我覺(jué)得并不是。在橋梁領(lǐng)域,以下的幾方面還是可以使用的。
(1)橋面
首先是橋面臨時(shí)保護(hù)。了解橋梁行業(yè)的朋友們都知道,橋面最終是要鋪裝防水材料和瀝青路面的。但是在橋梁分段建造到全橋合攏之前這個(gè)過(guò)程,必須要對(duì)橋面進(jìn)行涂裝保護(hù)。
通常,橋面采用的臨時(shí)保護(hù)油漆多數(shù)是環(huán)氧富鋅底漆和無(wú)機(jī)富鋅底漆,一般是噴涂80μm左右,這個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)中的要求。但是呢,也有很多橋就用氯化橡膠漆,用環(huán)氧漆等等品種。到了全橋合攏以后,根據(jù)各個(gè)橋的設(shè)計(jì)工藝不同,有的橋會(huì)打掉這層臨時(shí)保護(hù)油漆,直接鋪裝防水材料,也有的是打掉舊涂層,再噴一道環(huán)氧富鋅底漆,然后再鋪裝防水。
因此,我覺(jué)得水性涂料,在橋面上的應(yīng)用應(yīng)該是不會(huì)存在任何的問(wèn)題。目前,兩組分的水性環(huán)氧富鋅底漆,以及水性無(wú)機(jī)富鋅底漆都已經(jīng)非常的成熟,產(chǎn)品也完全能夠達(dá)到臨時(shí)保護(hù)的要求。
(2)內(nèi)壁
其次就是內(nèi)壁。剛才我們也介紹了鋼箱梁內(nèi)壁分為封閉環(huán)境和非封閉環(huán)境兩種,在封閉環(huán)境下,又有配備除濕設(shè)備和沒(méi)有除濕兩種情況。
非封閉環(huán)境通常采用和外表面一樣的配套。
而封閉環(huán)境通常是在鋼箱梁的內(nèi)部,一般有除濕的情況下,其腐蝕環(huán)境就比較輕微,我們認(rèn)為可以按照C3的腐蝕環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)配套。也就是說(shuō),用水性環(huán)氧磷酸鋅底漆就可以滿足防腐要求。而沒(méi)有除濕機(jī)的情況下,一般認(rèn)為可以按照C4的腐蝕環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)配套,也可以采用水性環(huán)氧富鋅底漆+水性環(huán)氧云鐵中間漆的方案。
但是,水性漆在內(nèi)艙的應(yīng)用,需要注意兩個(gè)方面,一個(gè)是內(nèi)艙通風(fēng)狀態(tài)不佳,對(duì)于閃銹的抑制很重要。二是對(duì)于厚涂性的要求,艙內(nèi)的U肋、自由邊、過(guò)焊孔很多,這些部位通常油漆會(huì)噴的比較厚,水性漆的厚涂性如果控制的不好,在這些部位容易過(guò)厚產(chǎn)生流掛、針孔等漆病,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致層間附著出現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí),單道成膜比較薄的話,也不利于上膜厚。
(3)維修
我們都知道立邦推出的舊房重涂的業(yè)務(wù),目前市場(chǎng)前景非常廣闊。而舊橋維修也是一樣,我國(guó)在幾十年里造了大量的鋼橋,其中大部分都到了重涂維修的時(shí)間,這個(gè)行業(yè)在未來(lái)應(yīng)該是一個(gè)非常大的行業(yè)。
那么,在舊橋重涂的過(guò)程中,不可能將橋梁運(yùn)回工廠去噴砂重新涂裝,而只能在橋位進(jìn)行全橋維修,這里面就涉及到很多問(wèn)題,其中很重要的一點(diǎn)就是對(duì)于當(dāng)?shù)厮沫h(huán)境、人文環(huán)境的污染。因此今后在舊橋重涂領(lǐng)域就很難采用新橋建造時(shí)候的原有的油性涂料去進(jìn)行維修。如果水性漆可以做到低表面處理、帶銹涂裝,我覺(jué)得,水性漆在舊橋重涂方面,很有可能會(huì)打出很大一片市場(chǎng)。
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