鋼橋面板噴砂除銹控制標(biāo)準(zhǔn)及工藝研究

張 毅 　 李 璐 　 陳 攀 　 王 民

(1.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶　400074；　2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶　401336)

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鋼橋面板噴砂除銹控制標(biāo)準(zhǔn)及工藝研究

張 毅1李 璐2陳 攀2王 民2

(1.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400074；2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶401336)

在研究國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，確定了鋼橋面板噴砂除銹的控制標(biāo)準(zhǔn)及施工工藝，并通過拉拔試驗(yàn)，分析了鋼橋面板噴砂除銹后粘結(jié)層的粘結(jié)強(qiáng)度隨鋼板清潔度和表面粗糙度的變化規(guī)律，結(jié)果表明，鋼板噴砂除銹后清潔度和粗糙度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越好。

鋼橋面，噴砂除銹，施工工藝，粘結(jié)強(qiáng)度

0　引言

目前國內(nèi)已建成投入使用的大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝層，絕大多數(shù)在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的使用壽命前，就發(fā)生了不同程度的推移和脫層等損壞現(xiàn)象。研究表明，層間脫層破壞的主要原因是鋼板和防水粘結(jié)層之間的粘結(jié)力不足[1]。一旦出現(xiàn)脫層，鋪裝層很快發(fā)生開裂破壞，上層的水分和空氣侵入，將導(dǎo)致下層鋼板發(fā)生銹蝕，極大的影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命[2]。

為保證鋼橋面板與防水粘結(jié)層牢固結(jié)合，通常需要對鋼板先進(jìn)行噴砂除銹再進(jìn)行防水粘結(jié)層施工。而國內(nèi)針對鋼橋面噴砂除銹的控制標(biāo)準(zhǔn)尚無明確規(guī)定，施工工藝多種多樣，效果不一。鋼橋面板表面除銹不徹底或質(zhì)量欠佳，將會(huì)降低防水粘結(jié)層材料與鋼板結(jié)合效果，影響鋪裝結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性[3]。因此，對鋼橋面板噴砂除銹控制標(biāo)準(zhǔn)及工藝進(jìn)行研究，對于鋼橋面施工質(zhì)量的控制以及鋼橋面使用壽命的提高具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　清潔度測定方法

對于噴射或拋射除銹過的鋼材表面，標(biāo)準(zhǔn)定有四個(gè)除銹等級(jí)。其文字?jǐn)⑹鋈缦拢?/p>

Sa1.0：輕度的噴射或拋射除銹：鋼材表面無可見的油脂和污垢，并且沒有附著不牢的氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物。

Sa2.0：徹底的噴射或拋射除銹：鋼材表面無可見的油脂和污垢，并且氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物已基本清除，其殘留物應(yīng)是牢固附著的。

Sa2.5：非常徹底的噴射或拋射除銹：鋼材表面無可見的油脂、污垢，氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物，任何殘留的痕跡應(yīng)僅是點(diǎn)狀或條紋狀的輕微色斑。

Sa3.0：使鋼材表觀潔凈的噴射或拋射除銹：鋼材表面應(yīng)無可見的油脂、污垢，氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物，該表面應(yīng)顯示均勻的金屬色澤。

2　噴砂除銹后鋼板表面粗糙度測定方法

粗糙度評(píng)價(jià)方法依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)Standard Test Methods for Field Measurement of Surface Prvfile of Blast Cleaned Steel (ASTM D4417-03)[5]中的方法C：塑膠貼紙法進(jìn)行。具體測試方法如下：

采用復(fù)合式塑膠帶壓印噴砂除銹后的鋼板表面，從而形成反向圖像輪廓，測得其最大波峰和波谷的距離即為鋼板的粗糙度。測試步驟如下：

1)正確選擇測量膠帶，實(shí)測值：粗：0 μm～50 μm，特粗：40 μm～115 μm。2)揭開蠟紙，將膠帶無光澤一面朝下，牢牢握住膠帶表面，并搓圓切口部分(約6.5 min)，直到出現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的灰色的拋光面。3)取出膠帶，用將彈簧加載的千分尺夾住。測量膠帶的厚度(壓縮空氣泡沫和非可壓縮塑料邊緣)。減去不可壓縮的塑料的厚度即鋼板的表面粗糙度。4)根據(jù)規(guī)定或商定的方案，在每個(gè)位置讀取三次，取平均值并記錄檔案。

3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了檢驗(yàn)上述噴砂除銹方法與標(biāo)準(zhǔn)下粘結(jié)層的粘結(jié)強(qiáng)度是否滿足相關(guān)要求，通過拋丸，形成清潔度Sa2.0，Sa2.5，Sa3.0和不同粗糙度的界面，涂裝防水粘結(jié)層，進(jìn)行25 ℃下粘結(jié)強(qiáng)度測試。

4　試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)共成型了3種鋼板清潔度(Sa2.0，Sa2.5，Sa3.0)下的拉拔試件，每種清潔度下的試件又分別成型了5種粗糙度。粗糙度對粘結(jié)強(qiáng)度的影響見圖1。

從試驗(yàn)結(jié)果可見，鋼板清潔度和粗糙度對粘結(jié)強(qiáng)度有較明顯的影響，清潔度和粗糙度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越好。通過調(diào)研，對于鋼橋面噴砂除銹，通常設(shè)計(jì)要求為清潔度Sa2.5級(jí)、粗糙度50 μm～110 μm。因此重點(diǎn)看Sa2.5級(jí)和Sa3.0級(jí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

鋼板清潔度為Sa2.5時(shí)，粗糙度為40 μm，50 μm，60 μm，粘結(jié)強(qiáng)度分別為5.74 MPa，6.32 MPa，6.98 MPa，分別相差0.58 MPa和0.66 MPa；其粘結(jié)強(qiáng)度隨粗糙度的增加具有明顯的上升趨勢，而粗糙度為70 μm和80 μm時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度分別為7.02 MPa和6.95 MPa，與60 μm粗糙度的粘結(jié)強(qiáng)度相比，變化不再明顯，粘結(jié)強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。

鋼板清潔度為Sa3.0時(shí)，粗糙度為40 μm，50 μm，60 μm，粘結(jié)強(qiáng)度分別為6.18 MPa，6.57 MPa，7.12 MPa，分別相差0.39 MPa和0.55 MPa，粘結(jié)強(qiáng)度同樣隨粗糙度的增加具有明顯的上升趨勢，而粗糙度為70 μm和80 μm時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度分別為7.19 MPa和7.17 MPa，與粗糙度為60 μm時(shí)相差幅度很小，其值趨于穩(wěn)定。

由此可以看出，清潔度和粗糙度對鋼板和底漆之間的粘結(jié)強(qiáng)度有一定的影響，當(dāng)鋼板清潔度為Sa2.0，粘結(jié)強(qiáng)度在不同的粗糙度下整體較小；當(dāng)清潔度為Sa2.5和Sa3.0時(shí)，在粗糙度低于60 μm，粘結(jié)強(qiáng)度隨著粗糙度的增加具有明顯的上升趨勢，而當(dāng)粗糙度高于60 μm時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度隨粗糙度增加變化不明顯。因此建議鋼橋面噴砂除銹質(zhì)量控制在清潔度不小于Sa2.5，粗糙度不小于60 μm。

5　結(jié)論與建議

本文通過文獻(xiàn)研究給出了鋼橋面噴砂除銹后鋼材清潔度及表面粗糙度的測定方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并通過試驗(yàn)檢驗(yàn)了不同清潔度及粗糙度下涂刷防水粘結(jié)層后的拉拔強(qiáng)度，得到如下結(jié)論與建議：1)鋼板清潔度和粗糙度對鋼板和底漆之間的粘結(jié)強(qiáng)度有一定的影響，清潔度和粗糙度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越好；2)鋼板清潔度為Sa2.0，粘結(jié)強(qiáng)度在不同的粗糙度下整體較小，因此建議鋼橋面噴砂除銹質(zhì)量控制在清潔度不小于Sa2.5；3)清潔度不小于Sa2.5，在粗糙度低于60 μm時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度隨著粗糙度的增加具有明顯的上升趨勢，而當(dāng)粗糙度高于60 μm時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度不再隨粗糙度變化。因此建議鋼橋面噴砂除銹質(zhì)量控制在粗糙度不小于60 μm。

[1]王民.鋼橋面鋪裝防水體系防腐性能的評(píng)價(jià)[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012(2):74-81.

[2]王勝,葉奮,武金婷,等.鋼橋面環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層耐久性影響分析[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2012,29(1):39-42.

[3]宋若原.鋼橋面鋪裝高性能防水粘結(jié)層設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[D].南京：東南大學(xué),2012.

[4]GB 8923—88，涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)[S].

[5]ASTM D4417-03 Standard Test Methods for Field Measurement of Surface Profile of Blast Cleaned Steel,2014.

On controlling standard for derusting by sandblast on bridge steel plate and its craft

Zhang Yi1Li Lu2Chen Pan2Wang Min2

(1.CollegeofCivilEngineering,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China;2.ChongqingZhixiangPavingTechnologyEngineeringCo.,Ltd,Chongqing401336,China)

Based on the related standards at home and abroad, the paper identifies the controlling standard and construction craft of the derusting by sandblast on bridge steel plate, analyzes the change rule of the bonding strength of the bonding layer after the derusting by the sandblast on bridge steel plate along with the steel plate cleanliness and surface roughness, and proves the higher cleanliness and roughness after the derusting is, the better the bonding strength will be.

steel bridge plate, derusting by sandblast, construction craft, bonding strength

1009-6825(2016)23-0165-02

2016-06-06

張毅(1981- )，男，高級(jí)工程師；李璐(1984- )，男，高級(jí)工程師

TU448.36

A