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可持續(xù)發(fā)展與ESG上海良時節(jié)能減排項目良時風(fēng)能項目介紹良時儲能項目介紹良時永磁項目介紹良時循環(huán)水節(jié)能項目介紹良時鋼材深加工輕量化構(gòu)件 技術(shù)和市場前景良時智慧氣源站項目介紹
近年來,我國橋梁建設(shè)發(fā)展迅速,鋼橋以其抗震性好、自質(zhì)量輕、施工周期短等優(yōu)點,得到了越來越多的應(yīng)用,尤其在跨江、跨海、跨峽谷的大跨度橋梁中均采用鋼橋。表面腐蝕、應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕是導(dǎo)致這種特大鋼橋構(gòu)件產(chǎn)生外觀缺陷、壽命降低以至于失去工作能力的重要原因之一。鋼結(jié)構(gòu)腐蝕不僅帶來巨大的經(jīng)濟損失,同時也危及到結(jié)構(gòu)的安全運行。因此,鋼橋長效防腐涂裝在工程建設(shè)中顯得尤為重要。
由于影響鋼橋長效防腐的因素很多,而且關(guān)注的角度也不同。其中,關(guān)注最多的是涂料本身和施工質(zhì)量管理。本文主要論述了標準規(guī)范、涂裝體系設(shè)計、涂裝材料、施工管理等對長效防腐涂裝質(zhì)量的影響。
1 鋼橋建設(shè)概況
交通運輸部公路局為落實《國務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》(國發(fā)[2016]6號)有關(guān)要求。以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革加快推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè),促進公路建設(shè)轉(zhuǎn)型升級,提出了一些意見,意見中提到:當前,我國鋼鐵產(chǎn)能利用率不足70%,鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能、去庫存的形勢緊迫,需要各行業(yè)加大支持力度。目前,世界發(fā)達國家已逐步發(fā)展到了以鋼結(jié)構(gòu)橋梁為主的階段,法國、日本、美國的鋼結(jié)構(gòu)橋梁比例已經(jīng)分別到達了85%、41%、35%,相比較而言,我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用不夠廣泛,占橋梁總數(shù)尚不到1%。
近年來,我國每年新增橋梁約2.8萬座,是使用鋼材的重要領(lǐng)域。也是加快推進鋼結(jié)構(gòu)橋梁的難得發(fā)展機遇。近些年,大型鋼橋越來越多,以本公司所建鋼橋為例,繼港珠澳大橋之后,目前在產(chǎn)項目中,10萬t以上的項目就有幾座,如表1所示。
表1 10萬t以上的在產(chǎn)橋梁項目
由表1可以看出,要高質(zhì)量完成這些項目,高質(zhì)量涂裝是不可或缺的重要一環(huán),也是整橋建設(shè)這一系統(tǒng)工程中的一個重要組成部分。
2 鋼橋梁常見的長效重防腐體系
鋼橋梁防腐標準中的防腐體系較多,如TB/T1527—2011《鐵路鋼橋保護涂裝》和JT/T722—2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》。其中JT/T722—2008體系根據(jù)腐蝕環(huán)境和保護年限的不同進行了更詳細的劃分。本公司所建的橋梁通常是國家重點工程,其要求的防腐體系都是長效型。所以最常用的是眾多體系中性價比最高、施工性能最好的一種。
2.1氟碳面漆防腐體系
近幾年,本公司制作的萬t級以上橋梁的涂裝方案大多采用環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+氟碳面漆(常規(guī)標準體系)的長效重防腐體系,如滬通長江大橋、虎門長江二橋、蕪湖長江大橋、平潭海峽大橋、港珠澳大橋等。
2.2聚氨酯面漆防腐體系
近幾年本公司承建的國外項目中,多采用無機/環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+聚氨酯面漆重防腐體系,如香港昂船洲大橋、德國單線(雙線)橋、委內(nèi)瑞拉橋、孟加拉帕德瑪橋和美國VN橋。
3 影響鋼橋防腐耐久性的因素及建議
目前大型鋼橋的設(shè)計使用年限一般是100~120a,鋼橋一旦開始運營,部分橋梁所處的環(huán)境根本無法再進行大面積重新防腐涂裝,所以橋梁需要在制造施工中實施長效防腐涂裝。技術(shù)標準規(guī)范對防腐涂裝具有很強的指導(dǎo)意義,但認知程度的不同對其理解也會有所不相同,而且隨著新涂料新工藝的發(fā)展,如果過于教條地理解標準規(guī)范可能會適得其反;涂裝配套體系的合理性也是影響鋼橋防腐耐久性的重要因素之一,尤其是設(shè)計創(chuàng)新的防腐配套方案,必須充分論證涂料的合理性;新品種或新涂料由于沒有經(jīng)過大生產(chǎn)應(yīng)用,缺少足夠的應(yīng)用經(jīng)驗,也會出現(xiàn)各種問題,因此,涂料本身也是影響鋼橋防腐耐久性的重要因素之一。另外施工管理、施工過程也是直接影響鋼橋防腐耐久性的因素。
3.1標準因素
3.1.1 標準滯后
由于執(zhí)行標準或規(guī)范每隔5~10a才修訂一次,而防腐涂料及工藝更新較快,再加上環(huán)保法規(guī)的愈發(fā)嚴格,標準中會不可避免地出現(xiàn)部分內(nèi)容不能滿足現(xiàn)有涂裝技術(shù)和環(huán)保要求。所以在使用標準時不能按部就班、太過教條,否則在實際施工時既保證不了工期又保證不了質(zhì)量。
標準畢竟是技術(shù)性比較強的文件,沒有一定涂裝相關(guān)知識的人僅靠字面意思較難準確掌握其中的內(nèi)容,不定期的貫標會十分必要。例如:TB/T1527—2011《鐵路鋼橋保護涂裝》中,特制環(huán)氧富鋅底漆干膜厚度為40μm/道,環(huán)氧云鐵中間漆干膜厚度為40μm/道,這2個要求類似,都屬于涂層干膜厚度要求,這與目前高固體分低VOC含量要求不匹配。目前的涂料通常不加稀釋劑或加少量的稀釋劑噴涂一道干膜厚度約80μm。如果嚴格按標準執(zhí)行,特制環(huán)氧富鋅漆中應(yīng)加入大量的稀釋劑來降低涂料的黏度,來保證噴涂一道底漆的厚度為40μm左右。因為稀釋劑不參與涂料的化學(xué)反應(yīng),它會全部揮發(fā)到大氣中污染環(huán)境。環(huán)保法規(guī)和標準對VOC限制就沒有實際意義了。
另外,摩擦面處采用電弧噴鋁工藝,由于施工過程中產(chǎn)生的大量噪音、弧光、金屬粉塵對人和環(huán)境傷害很大,所以橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐噴鋁施工通常都是夜間作業(yè)。但如果涂裝廠房距離居民區(qū)較近,晚上涂裝施工作業(yè)時的噪音很大,也會影響附近居民的正常生活。
3.1.2 對標準理解不足
設(shè)計防腐涂裝體系在引用TB/T1527—2011《鐵路鋼橋保護涂裝》時,往往忽略了摩擦面處采用電弧噴鋁涂層的應(yīng)用條件。標準中明確“對于栓焊梁的生產(chǎn)或儲存在黃河以南地區(qū)時,宜采用無機富鋅防銹防滑涂料噴涂摩擦面。”這是因為黃河以南地區(qū)的環(huán)境濕度大,鋁涂層多孔,在這種環(huán)境下鋁涂層表面極易返銹,如圖1和圖2所示。經(jīng)充分試驗驗證,在保證期內(nèi)鋁涂層表面有銹但不影響抗滑移系數(shù),僅是影響外觀。實際橋梁桿件出現(xiàn)這種情況時,多數(shù)業(yè)主或監(jiān)理不能接受返銹不美的外觀,要求整改,不但費工費力甚至影響抗滑移性能。
圖1 儲存不到1個月的鋁涂層
圖2 儲存5個月(期間被淋雨)的鋁涂層
標準在長效防腐涂裝中居核心地位,它相當于此行業(yè)的“法規(guī)”,它使各工序、質(zhì)量要求、施工方法等“有法可依”,標準的導(dǎo)向十分重要。為此,建議標準修訂時,應(yīng)最先關(guān)注人的健康與安全。如有可替代的新涂料,應(yīng)毫不猶豫地從標準中刪除不環(huán)保工藝或材料。同時,新版標準出版時應(yīng)開辦多場貫標會,幫助下游各相關(guān)單位正確理解和使用橋梁防腐標準。當標準更新滯后時,橋梁施工管理人員應(yīng)該用發(fā)展的眼光去解讀標準和規(guī)范。
3.2涂裝配套體系設(shè)計因素
橋梁標準中可選擇的防腐配套體系較多,設(shè)計方可以根據(jù)鋼橋所處的腐蝕環(huán)境和預(yù)期的防腐壽命,正確地選擇與之匹配的涂裝配套體系。但是防腐配套方案的創(chuàng)新設(shè)計,如不充分論證其合理性,就極有可能造成資源浪費、環(huán)境污染和質(zhì)量隱患。如表2中的一份設(shè)計體系中就有4處不妥,詳情如下:
對于涂料制造廠來說,橋梁標準中的最常用涂料是成熟產(chǎn)品,對其固化機理及涂料施工性能都掌握得很清楚。通常出現(xiàn)質(zhì)量問題的涂料是技術(shù)指標未在標準中明確的新品種或新涂料的首次應(yīng)用。這些涂料由于缺少足夠的應(yīng)用經(jīng)驗,施工時出現(xiàn)的問題無法或難以找到合適的解決辦法,例如:
(1)冷噴鋅涂料的配套性差。
冷噴鋅涂料防腐性能高于目前的富鋅漆,可以做底漆也可以獨立使用。冷噴鋅涂料生產(chǎn)廠家較少,其中還有部分廠家僅生產(chǎn)這單一涂料,而不能生產(chǎn)傳統(tǒng)涂料,所以形成不了涂料的配套體系。大部分生產(chǎn)傳統(tǒng)涂料的涂料廠家不會生產(chǎn)冷噴鋅,但國內(nèi)常規(guī)的配套形式又是底中面三層涂料。所以只能2家涂料做配套,本公司在施工某橋前也提前在試板上做了實驗,但一到實際施工時就出現(xiàn)了氣泡、涂層附著力差等問題(見圖3)。由于工期有限,某橋最后的解決方案是配套體系中使用的產(chǎn)品完全出自同一個廠家(見圖4)。
目前,該涂料的配套性已經(jīng)解決,它可以與多廠家的特定型號配套使用。
圖3 涂層附著力差
圖4 涂層附著力良好
(2)環(huán)保型聚硅氧烷面漆涂層脫落。
國內(nèi)鋼橋首次應(yīng)用了環(huán)氧富鋅+環(huán)氧云鐵中間漆+聚硅氧烷面漆這一涂裝體系,由于涂料供應(yīng)商對新產(chǎn)品性能認識不足,涂裝施工時無法給出正確的指導(dǎo),致使在施工過程中遇到了針孔、涂層脫落等諸多問題,經(jīng)過大量的實驗才發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵控制因素:一是施工時增加漆膜厚度,聚硅氧烷是厚漿型環(huán)保涂料,但某橋的設(shè)計厚度為30μm,噴涂太薄涂層較難成膜;二是調(diào)整合理的溫度與濕度,硅氧烷面漆固化時需要較高的濕度、溫度,與當時施工時較低的相對濕度和溫度不匹配。在此兩點關(guān)鍵因素得以控制后,生產(chǎn)的桿件沒有再出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。
(3)水性富鋅底漆IC531涂層附著力差。
早在18年前本公司就使用過水性富鋅底漆IC531,該涂料對施工環(huán)境、工件表面清潔度要求較高。由于對其認識不深,涂料廠技術(shù)服務(wù)人員也沒有過多強調(diào)施工要點,造成施工后涂層脫落,出現(xiàn)大面積返工。從此本公司員工可謂是談水性色變,監(jiān)理和業(yè)主也對該水性涂料質(zhì)量產(chǎn)生質(zhì)疑,一種新型環(huán)保涂料剛剛在鋼橋梁領(lǐng)域出現(xiàn)就遭到了強烈的人為抵制。
涂料生產(chǎn)廠家是長效防腐施工各相關(guān)單位中最專業(yè)、最了解涂料性能的一方,所以更應(yīng)當承擔(dān)起推廣、傳播涂裝知識的責(zé)任。關(guān)于一種新涂料的推廣,應(yīng)讓不同的用戶(設(shè)計方、業(yè)主、監(jiān)理管理方、施工單位使用方)掌握他們應(yīng)該知道的相關(guān)涂料性能,而且新產(chǎn)品推廣前應(yīng)有足夠的實驗數(shù)據(jù)。另外,涂料廠家不僅僅是材料供應(yīng)商,更應(yīng)該做好現(xiàn)場施工的技術(shù)指導(dǎo)工作。
承擔(dān)大型鋼橋防腐的施工單位都具有專業(yè)資質(zhì)。這樣企業(yè)有自己獨立完善的質(zhì)量保證體系。橋梁工程防腐涂裝施工前有交底會,各方將有異議的地方進行溝通確定。施工時注意表面處理質(zhì)量、涂裝環(huán)境、涂裝時間間隔等,一般就不會有質(zhì)量問題。通常,施工人員臨時變動、設(shè)備出現(xiàn)問題沒有及時被發(fā)現(xiàn)、工期緊張就比較容易發(fā)生質(zhì)量問題。
建議涂裝施工做好以下幾點:(1)施工工期應(yīng)充分考慮涂裝工期,合理安排,盡量避免搶工期;(2)注重環(huán)境條件的控制;(3)做好噴砂與噴漆以及噴涂各涂層之間的銜接;(4)人員變化時技術(shù)交底,增加檢查頻次,定期培訓(xùn),定期檢修更換設(shè)備及配件;(5)積極開發(fā)智能設(shè)備代替人工,改善勞動條件和勞動環(huán)境。
4 鋼橋長效防腐涂裝展望
伴隨國家創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念的引領(lǐng),鋼制橋梁防腐也將會在不久的將來發(fā)生革命性的變化。
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