浐灞2 號橋防腐涂裝設計

趙秋華 呂曉霞

（1、中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安710075 2、西安中交土木科技有限公司，陜西 西安710075）

橋梁處于外界環(huán)境中，長期受到水、大氣、硫化物等侵蝕介質的腐蝕破壞，尤其對于橋梁鋼構件，防腐涂裝鋼構件的使用壽命及安全性起到至關重要的作用。因此，為降低因外界侵蝕作用造成的橋梁耐久病害的發(fā)生，科學合理的橋梁防腐涂裝設計顯得尤為重要。

1 工程概況

浐灞2 號橋位于西安市，橫跨灞河，是西安市“地標”建筑。該橋于2006 年7 月開建，2008 年10 月通車。

圖1 浐灞2 號橋

浐灞2 號橋為混合式鋼箱斜拉橋，橋梁全長480 米，橋寬29.8 米。主橋全長235 米，為獨塔斜拉橋，半漂浮體系，扇形索型式拉索，主橋箱梁從鋼塔中穿過。主塔為鋼結構拱形斜塔，塔高78 米，傾角75°，斜塔自重約1621 噸，其重量在混合斜拉橋中居國內第一。

圖2 浐灞2 號橋立面圖

1.1 橋梁腐蝕狀況

浐灞2 號橋鋼結構部分在通車前進行過防腐涂裝，使用年限超過8 年。目前，鋼結構內表面涂層技術狀況良好；鋼結構外表面原有涂層局部發(fā)生起泡、開裂、剝落等病害，導致鋼材裸露發(fā)生銹蝕，對橋梁結構造成安全隱患，且影響橋梁美觀。該橋混凝土結構部分未進行過涂裝，橋墩長期受到河水的浸泡，箱梁受到水汽、二氧化碳及汽車尾氣等腐蝕介質的侵蝕，導致混凝土結構出現(xiàn)剝落、鋼筋銹蝕等病害，影響橋梁結構安全及美觀。為確保橋梁服役期安全性，對該橋鋼結構進行重新涂裝設計，對混凝土結構進行防護涂裝設計。

1.2 鋼結構原有涂裝方案及涂層病害原因分析

原有涂裝方案：①鋼材表面處理：底材噴砂處理至國際標準ISO850 I-I 1998 之Sa2.5 級（國標委GB8923-88），表面粗糙度達到ROGOTEST NO.3 BN9a 級。②鋼結構外表面：底涂層為70μm 環(huán)氧富鋅漆，中間涂層為100μm 環(huán)氧漆，面涂層為70μm 聚氨酯漆。③鋼箱梁內表面：240μm 氟碳漆。

圖3 鋼塔外表面涂層病害

原有鋼結構防腐涂裝體系局部存在起泡、開裂、剝落等耐久病害，導致鋼材裸露發(fā)生銹蝕。該橋鋼結構原有涂層發(fā)生耐久性病害的原因主要有：（1）原有涂裝體系漆膜厚度與現(xiàn)行規(guī)范相比偏小，影響整個涂層體系對腐蝕介質的屏蔽性；（2）該橋橫跨灞河，長期受到水汽、汽車尾氣等腐蝕氣體的侵蝕，導致涂層劣化出現(xiàn)病害。

1.3 混凝土結構腐蝕狀況

混凝土結構表面未進行過涂裝，混凝土結構直接暴露于大氣及河水中，出現(xiàn)出現(xiàn)局部混凝土松散、剝落、空洞露筋、鋼筋銹蝕等病害，橋臺被滲水污染。

2 鋼結構防腐重新涂裝設計

該橋鋼結構部位為重新涂裝設計，因此，對原有涂層的清理及鋼材的處理尤為重要，鋼結構基面狀況對新的涂裝體系的使用性能有著直接影響。

圖4 混凝土結構耐久性病害

2.1 原有涂層清理及鋼材基面除銹

（1）原有涂層清理：可采用打磨或脫漆劑脫漆的方式，將原有涂層清理干凈。

（2）鋼材基面除銹：進行防腐涂裝之前，應將鋼材表面的銹蝕物清理干凈。采用噴砂或拋丸法處理已經銹蝕的鋼結構表面，采用手工或動力工具處理不易于噴射除銹的部位，分別滿足《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定 第1 部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》（GB/T 8923.1-2011）[1]規(guī)定的Sa2.5 級和St3 級。鋼材基面除銹后，采用目視法檢查，應無明顯可見的原有涂層、銹斑、油污等物質附著在鋼材基面。

2.2 涂裝部位

（1）主要構件：鋼塔（外表面）、鋼箱梁（外表面）、索道管端部（外表面）。

（2）附屬構件：鋼欄桿（外表面）。

2.3 設計年限

鋼塔、鋼箱梁及索道管端部為橋梁結構主要構件，維修養(yǎng)護難度較大，故涂裝體系保護年限按照《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》（JT/T 722-2008）[2]（以下簡稱“JT/T-722”）長效型（15～25 年）進行設計。

鋼欄桿為橋梁結構附屬構件，日常易受到行人及車輛的磨損沖撞，為保持美觀性，維養(yǎng)重涂頻率較高，故涂裝體系保護年限按照JT/T 722 普通型（10～15 年）進行設計。

2.4 腐蝕環(huán)境

浐灞2 號橋為跨河大橋，橋梁所處環(huán)境濕度較大，水汽及車輛排放的尾氣等腐蝕性氣體對橋梁造成的侵蝕作用較為明顯；過往交通量大，維修養(yǎng)護對車輛通行造成的不利影響較大；橋梁結構造型特殊，維修難度較大，養(yǎng)護成本較高。基于兼顧橋梁涂裝耐久美觀及節(jié)省涂層維修養(yǎng)護成本的考慮，腐蝕環(huán)境類型按照較高防腐等級選擇，根據(jù)JT/T 722 中對腐蝕環(huán)境的劃分，該橋所處腐蝕環(huán)境按“C5-I（腐蝕程度較高的工業(yè)環(huán)境）”考慮。

2.5 涂裝方案

（1）鋼結構主要構件外表面涂裝方案。

針對該橋鋼結構外表面防腐涂裝技術需求，本著防腐、耐久、美觀、經濟的原則，同時結合JT/T 722 中針對長效型“C5-I（腐蝕程度較高的工業(yè)環(huán)境）”腐蝕環(huán)境類型下鋼結構外表面涂層配套體系技術性能要求，擬定三個鋼結構防腐涂裝方案，并對方案進行對比分析，涂裝體系及技術優(yōu)缺點具體見表1 所示。

表1 鋼結構外表面涂裝方案對比

通過以上三種方案優(yōu)缺點的對比分析可知，方案一雖然相對普通涂層體系價格稍高，但是防腐效果及耐久性突出，使用年限較長，能夠有效延長橋梁重涂時間間隔，顯著降低防腐涂層體系在使用壽命周期內橋梁養(yǎng)護維修成本。方案二價格相對稍低，但是防腐效果及使用耐久性遠不如方案一，后期養(yǎng)護維修成本將大大增加，綜合效益不如方案一；方案三的聚硅氧烷面漆防腐效果突出，但對施工環(huán)境條件及施工操作要求苛刻，容易出現(xiàn)涂裝失敗的風險，且大多為進口產品，價格較高，導致國內工程應用案例相對較少，為本項目提供可借鑒的經驗較少。綜上分析，建議本項目鋼結構外表面涂裝體系采用方案一。方案一與原有涂裝體系的對比見表2。

表2 方案一與原有涂裝體系對比說明

（2）鋼結構附屬構件外表面涂裝體系組成。

表3 鋼結構附屬構件外表面涂裝體系組成

3 混凝土結構防護涂裝設計

該橋混凝土結構表面存在耐久性病害問題，在進行防護涂裝之前，需對混凝土結構表面進行表觀缺陷處理，要求混凝土基面堅實、平整、潔凈、無浮灰、無錯臺、無裂縫，確保防護涂裝體系與基面粘結牢固。

3.1 涂裝部位

本橋混凝土結構涂裝部位分為大氣區(qū)混凝土結構和水位變動區(qū)混凝土結構：（1）大氣區(qū)混凝土結構：指橡膠壩最高高度（高程379.60m）加1.0m 以上的混凝土墩柱和預應力混凝土箱梁（不含梁底）；（2）水位變動區(qū)混凝土結構：指橡膠壩最高高度（高程379.60m）加1.0m 至橡膠壩最低高度（高程376.60m）之間的混凝土墩柱。

圖5 混凝土結構涂裝涂裝部位示意圖

3.2 設計年限

考慮到與本橋鋼結構涂裝體系設計年限的協(xié)同性，同時為延長混凝土結構涂層的重涂周期，將混凝土結構涂裝體系按照《混凝土橋梁結構表面涂層防腐技術條件》（JT/T 695-2007）[3]（以下簡稱“JT/T-695”）長效型（20 年）進行設計。

3.3 腐蝕環(huán)境

（1）大氣區(qū)混凝土結構所處腐蝕環(huán)境。

該橋混凝土橋墩長期受到河水的浸泡，預應力混凝土箱梁受到水汽、二氧化碳及汽車尾氣等酸性氣體的長期侵蝕，腐蝕環(huán)境惡劣；涂裝施工為水上作業(yè)，增加施工難度及安全風險；同時考慮到與該橋鋼結構涂裝體系設計的協(xié)調性，基于兼顧橋梁涂裝耐久美觀及節(jié)省涂層維修成本的考慮，腐蝕環(huán)境類型按照較高防腐等級選擇，根據(jù)JT/T-695 中對腐蝕環(huán)境的劃分，該項目大氣區(qū)混凝土結構所處腐蝕環(huán)境按“III-1”考慮。

（2）水位變動區(qū)混凝土結構所處腐蝕環(huán)境。

水位變動區(qū)混凝土結構長期受到河水的浸泡，所處腐蝕環(huán)境按“Im1”考慮。

3.4 混凝土結構涂裝體系組成

針對本項目混凝土結構表面防護涂裝技術需求，本著防腐、耐久、美觀、經濟的原則，對大氣區(qū)混凝土結構和水位變動區(qū)混凝土結構進行涂裝體系設計。

（1）大氣區(qū)混凝土結構涂裝體系組成。

表4 大氣區(qū)混凝土結構涂裝體系組成

（2）水位變動區(qū)混凝土結構涂裝體系組成。

表5 水位變動區(qū)混凝土結構涂裝體系組成

4 施工要點

4.1 該橋鋼結構部分為重新涂裝，務必重視對原有涂層及鋼材表面的處理，確保基面狀況良好，以保證新的涂裝體系與鋼材表面之間的粘結力。

4.2 該橋混凝土結構表面存在耐久性病害，在進行涂裝之前，務必進行表觀缺陷處理，確保涂裝體系與基面粘結牢固。

4.3 涂裝環(huán)境尤其是施工過程中的環(huán)境條件，對涂層的漆膜致密性影響非常大，務必在適宜環(huán)境進行涂裝施工。

4.4 涂層體系噴涂完畢后，涂膜的養(yǎng)護對涂裝體系的質量影響至關重要，必須在規(guī)定條件下經過一定的養(yǎng)護時間才能投入使用；且在涂膜實干之前，避免接觸雨水及其它腐蝕介質。

5 結論

5.1 該橋鋼結構防腐為重新涂裝設計，在進行涂裝體系設計時，須明確原有涂裝體系發(fā)生病害的原因，有針對性地進行涂裝方案設計，確保新的涂裝體系的適用性及耐久性。

5.2 在進行混凝土結構防護涂裝方案設計時，應綜合考慮與該橋鋼結構涂裝設計年限、涂裝外觀的協(xié)同性，確保全橋涂裝體系使用壽命的一致性和景觀協(xié)調性。

5.3 該橋結構造型獨特，鋼塔為拱形斜塔，高度78m，涂裝施工難度較大；混凝土墩柱處于河水中，梁體與墩柱施工均為水上作業(yè)，增加施工安全風險。為兼顧涂裝耐久性及節(jié)省涂層維修養(yǎng)護成本，腐蝕環(huán)境類型宜按照較高防腐等級選擇，以延長橋梁重涂時間間隔，使涂裝體系長久有效發(fā)揮防腐效果。