山西省高速公路聲屏障鋼立柱防腐涂裝體系設(shè)計(jì)

周海林

(山西省交通環(huán)境保護(hù)中心站(有限公司)，山西 太原 030032)

引 言

高速公路是我國(guó)公路網(wǎng)中層次最高的交通運(yùn)輸形式，也是連接區(qū)域性經(jīng)濟(jì)中心、交通樞紐及大中城市之間的運(yùn)輸主通道。山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃為“三縱十二橫十二環(huán)”，總里程7 258 km[1]，已建成5 335 km(截止到2017年底)。高速公路在帶動(dòng)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，交通噪聲也將給沿線居民生活帶來(lái)干擾，而聲屏障是當(dāng)前最常用的交通噪聲減緩設(shè)施。

插板式(或板柱式)聲屏障因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便，是最常用的公路聲屏障形式。該類型聲屏障鋼立柱的防腐涂裝將直接影響其使用壽命，而現(xiàn)行相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中，僅對(duì)防腐提出了原則性要求。本文擬根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并結(jié)合金屬涂裝規(guī)范和高速公路路域環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)聲屏障鋼立柱涂裝體系的選擇進(jìn)行初步探討。

1 高速公路路域范圍內(nèi)大氣環(huán)境腐蝕等級(jí)

聲屏障鋼立柱防腐蝕涂裝體系主要取決于大氣腐蝕環(huán)境類別和設(shè)計(jì)年限。

現(xiàn)行《聲屏障結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51335-2018)4.0.6條要求“聲屏障鋼構(gòu)件防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)小于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》GB/T18226或《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》JT/T722中C3以上大氣腐蝕種類對(duì)于涂裝體系和防腐蝕材料的品種、厚度的要求?！痹跅l文說(shuō)明中進(jìn)一步明確，該標(biāo)準(zhǔn)中大氣腐蝕種類定義為《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)(第2部分)腐蝕環(huán)境分類》ISO12944-2中C3以上(C3、C4、C5與C5-M)腐蝕環(huán)境。

現(xiàn)行《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》(GB/T18226-2015)中給出了公路交通中常用的熱浸鍍鋅涂層、環(huán)氧鋅基聚酯復(fù)合涂層等17種防腐涂層的技術(shù)要求及檢測(cè)方法，但并未對(duì)各種防腐涂層的使用環(huán)境和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行具體規(guī)定。

現(xiàn)行《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》(JT/T722-2008)中大氣腐蝕環(huán)境類別引用ISO12944-2標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)將涂層體系保護(hù)年限分為普通型(10年～15年)和長(zhǎng)效型(15年～25年)，按照不同涂裝部位給出了不同保護(hù)年限和大氣腐蝕環(huán)境類型條件下的推薦涂裝體系，并給出了相應(yīng)的施工和檢測(cè)要求，但該標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)大氣腐蝕類型分類時(shí)，僅給出了描述性示例，如，C3中等腐蝕環(huán)境描述為“城市和工業(yè)大氣，中等二氧化硫污染，低鹽度沿海區(qū)”。對(duì)于特定區(qū)域，無(wú)法進(jìn)行定量性區(qū)分。此外，GB51335中要求“鋼立柱的設(shè)計(jì)使用年限不宜小于30年”，也已經(jīng)超出了該標(biāo)準(zhǔn)中“長(zhǎng)效型”保護(hù)年限的范圍。

現(xiàn)行《金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性第一部分：分類測(cè)定和評(píng)估》(GB/T 19292.1-2018)中給出了不同大氣腐蝕環(huán)境類別中主要腐蝕因素(SO2濃度)的定量指標(biāo)，可用于特定區(qū)域大氣環(huán)境腐蝕類別的定量確定。

GB/T19292.1對(duì)于大氣環(huán)境腐蝕類別的判定更加具體和全面，SO2濃度是決定大氣環(huán)境腐蝕類別的主要定量化指標(biāo)，并進(jìn)一步明確采用SO2年平均值濃度為衡量指標(biāo)，如，“C4高”腐蝕等級(jí)對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)境為“溫帶地區(qū)，重污染[30 μg/m3<ρ(SO2)≤90 μg/m3]或氯化物有重大作用的大氣環(huán)境，如污染的城市地區(qū)、工業(yè)地區(qū)、沒(méi)有鹽霧或沒(méi)有暴露于融冰鹽強(qiáng)烈作用下的沿海地區(qū)”。

以山西省為例，2018年全省11個(gè)地級(jí)市環(huán)境空氣中SO2年均質(zhì)量濃度為33 μg/m3(二類區(qū)濃度限值為60 μg/m3)，而高速公路路域范圍內(nèi)還將受機(jī)動(dòng)車輛尾氣排放的影響，影響程度與路段沿線的地形、地貌及大氣擴(kuò)散條件等因素均有關(guān)。周瑞等曾對(duì)淮鹽高速公路通車前后路域范圍SO2濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)表明，該高速公路路域范圍內(nèi)SO2平均質(zhì)量濃度(路肩處)通車前后增加幅度為7 μg/m3～27 μg/m3，可見(jiàn)機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)于高速公路路域范圍內(nèi)SO2濃度具有顯著影響，并且這種影響程度隨著交通量增加而增大。

綜合考慮以上因素，山西省高速公路路域范圍內(nèi)SO2年均質(zhì)量濃度大于30 μg/m3，大氣環(huán)境腐蝕種類應(yīng)選擇C4及以上級(jí)別。

2 防腐涂裝體系選擇

現(xiàn)行《聲屏障結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51335-2018)是關(guān)于聲屏障設(shè)計(jì)的最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但在該標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)聲屏障結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)進(jìn)行了原則性規(guī)定，提出防腐蝕涂層設(shè)計(jì)可采用“熱浸鍍鋅”、“熱浸鍍鋅+涂塑”、“熱浸鍍鋅+面漆”和“底漆+中間漆+面漆”等防腐體系，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到大氣腐蝕環(huán)境及其相應(yīng)防腐蝕配套體系的要求。

現(xiàn)行《城市道路聲屏障》(09MR603)規(guī)定“聲屏障所有外露金屬材料均應(yīng)做防腐處理”，防腐方法可采用“熱浸鋅”、“鍍鋁”和“熱浸鋅(鋁)后涂塑”。未對(duì)涂裝體系做出詳細(xì)規(guī)定。

鐵路行業(yè)聲屏障通用參考圖中要求“H型鋼立柱的防腐標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝及涂料供貨技術(shù)條件》(TB/T1527-2011)中第六套標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)中第六套涂裝體系采用“底漆+中間漆+面漆”防腐體系，適用于“鋼橋主體、支座用于腐蝕環(huán)境較嚴(yán)重的地區(qū)”。

《上海市工程建設(shè)規(guī)范道路聲屏障結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(DG/TJ08-2086-2011)要求“聲屏障鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)采用熱浸鍍鋅和鍍鋅后鍍塑方法進(jìn)行表面防腐處理”，并給出了“熱浸鍍鋅”和“鍍鋅后鍍塑”兩種防腐涂裝體系的技術(shù)指標(biāo)的最低要求，但并未給出相應(yīng)的大氣環(huán)境腐蝕類別。

現(xiàn)行《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)第五部分：防護(hù)涂料體系》(GB/T30790.5-2014)中給出不同涂料體系在不同大氣環(huán)境腐蝕等級(jí)下的預(yù)期耐久性?！朵\覆蓋層鋼鐵結(jié)構(gòu)防腐蝕的指南和建議第一部分：設(shè)計(jì)與防腐的基本原則》(GB19355.1-2016)中給出了不同鋅覆蓋層防腐體系在不同大氣環(huán)境腐蝕等級(jí)下的使用壽命。

綜合上述，現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范中聲屏障鋼立柱防腐蝕涂裝體系設(shè)計(jì)情況見(jiàn)表1。

表1 現(xiàn)行規(guī)范中聲屏障鋼立柱涂裝體系一覽表①

從表1中可以看出，在現(xiàn)行DG/TJ08-2086和鐵路行業(yè)圖集并未明確防腐涂裝體系使用的大氣環(huán)境腐蝕等級(jí)，但對(duì)照GB19355.1和GB/T30790.5中相關(guān)規(guī)定可知，其給出的防腐涂裝體系對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)境腐蝕等級(jí)為C3。

綜合考慮山西省省內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀和高速公路路域范圍內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛尾氣的影響，聲屏障鋼立柱防腐涂層體系設(shè)計(jì)大氣環(huán)境腐蝕等級(jí)C4，設(shè)計(jì)使用年限大于30年，則推薦使用的防腐涂裝體系見(jiàn)第65頁(yè)表2。

表2 山西省高速高速公路聲屏障鋼立柱推薦防腐涂裝體系一覽表①

3 結(jié)語(yǔ)

鋼立柱是聲屏障屏體的主要結(jié)構(gòu)支撐件，其使用壽命的長(zhǎng)短決定了聲屏障工程總的使用期限，而鋼立柱表面防腐技術(shù)又直接決定了其使用壽命，因此，在聲屏障工程中，對(duì)于鋼立柱防腐涂裝體系選用應(yīng)引起足夠重視，應(yīng)根據(jù)實(shí)際大氣環(huán)境條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的防腐涂裝體系。

此外，要保證防腐涂裝體系的經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)效，不僅需要合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)，還應(yīng)關(guān)注防腐施工質(zhì)量。