高速公路交通安全設(shè)施防腐技術(shù)研究

李小鵬

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

高速公路安全設(shè)施的重要作用是為了防止發(fā)生安全事故，使交通運(yùn)輸安全得到更大保障。在很早以前，交通部就已經(jīng)開(kāi)始著手編制相關(guān)的安全設(shè)施技術(shù)規(guī)范，為安全設(shè)施的施工提供相配套的行業(yè)規(guī)范，隨后也陸續(xù)頒發(fā)設(shè)計(jì)細(xì)則、技術(shù)規(guī)范等，使高速公路安全設(shè)施工程施工階段有更可靠的技術(shù)指導(dǎo)。交通運(yùn)輸快速發(fā)展，為更好地滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的需求，安全設(shè)施建設(shè)也面臨著更大挑戰(zhàn)。腐蝕是公路安全設(shè)施鋼構(gòu)件失效的主要因素之一，應(yīng)綜合多方面因素分析導(dǎo)致設(shè)施腐蝕的原因，選擇符合交通安全需求的防腐方案，加強(qiáng)防腐處理流程及技術(shù)應(yīng)用過(guò)程的控制。

1 常見(jiàn)公路交通安全設(shè)施工程標(biāo)準(zhǔn)

1.1 標(biāo)志

在高速公路上，標(biāo)志標(biāo)線主要是幫助駕駛員了解高速公路的有關(guān)信息，進(jìn)而能依照標(biāo)志準(zhǔn)確行駛，使行車(chē)安全得到更大保障。結(jié)合交通標(biāo)志的需求，標(biāo)志鋼構(gòu)件可選擇熱浸鍍鋅涂層防腐鋼立柱作為立柱材料，結(jié)合路況確定立柱的尺寸及結(jié)構(gòu)方式，若考慮景觀要求可考慮標(biāo)志鋼構(gòu)件采用熱浸鍍鋅內(nèi)涂層+靜電噴涂聚酯外涂層的熱浸鍍鋅聚酯復(fù)合涂層防腐方式，顏色采用象牙白。版面選擇鋁合金面板作為標(biāo)志板，根據(jù)具體公路等級(jí)選用相應(yīng)反光膜作為反光材質(zhì)，進(jìn)而更好地滿足道路標(biāo)志對(duì)清晰度的要求。

1.2 護(hù)欄

護(hù)欄的作用以防護(hù)為主，設(shè)置的目的是阻擋碰撞能量小于或等于設(shè)計(jì)防護(hù)能量的碰撞車(chē)輛并導(dǎo)正其行駛方向，防控車(chē)輛失控誤沖出路基或越過(guò)中央分隔帶進(jìn)到對(duì)向車(chē)道的情況，還能減少撞車(chē)造成的損失，減輕事故對(duì)駕駛?cè)思俺藛T的傷害，保護(hù)路側(cè)機(jī)電設(shè)備或構(gòu)筑物。纜索護(hù)欄、波形梁護(hù)欄、砼護(hù)欄等均是常見(jiàn)的護(hù)欄方式，參照工程項(xiàng)目造價(jià)及道路實(shí)際需求選型，并在危險(xiǎn)路段強(qiáng)化護(hù)欄處理[1]。波形梁護(hù)欄在高速公路建設(shè)領(lǐng)域中有較廣泛的應(yīng)用，其防腐工藝應(yīng)用熱浸鍍鋅涂層工藝來(lái)增強(qiáng)波形梁護(hù)欄等鋼構(gòu)件的防腐能力，通過(guò)近年來(lái)工藝不斷改進(jìn)，以及綠色環(huán)保理念認(rèn)知的提高，鋼構(gòu)件的防腐也可采用熱浸鍍鋅聚酯復(fù)合涂層、環(huán)氧鋅基聚酯復(fù)合涂層，替代單鍍鋅工藝。

1.3 隔離設(shè)施

這種安全設(shè)施主要是為保護(hù)沿線鄉(xiāng)村人畜安全，保障交通流交織運(yùn)行路段的正常交通運(yùn)行環(huán)境，防止行人隨意穿越高速公路，避免牲畜或其他動(dòng)物進(jìn)入高速公路，防止意外事故的發(fā)生，利用隔離措施確保高速公路上車(chē)輛行駛過(guò)程的安全性。焊接網(wǎng)、刺鐵絲等均是高速公路上常用的隔離形式。根據(jù)不同區(qū)域、構(gòu)造物，選用不同形式的隔離柵，立交區(qū)、服務(wù)區(qū)選擇用焊接網(wǎng)作為隔離設(shè)施，景觀性好，而且能取得較好的隔離效果。沿線山林、高填、路基邊坡選用刺鋼絲作為隔離設(shè)施，施工方便。為確保應(yīng)用效果及耐久度，宜采用熱浸鍍鋅聚酯復(fù)合涂層進(jìn)行防腐處理。

1.4 防眩設(shè)施

這種安全設(shè)施的作用是防控夜間行車(chē)安全。防眩網(wǎng)、防眩板與植被防眩是當(dāng)下常用的防眩設(shè)施。結(jié)合高速公路對(duì)防眩提出的要求具體選型。山區(qū)河谷段可以選擇防眩板作為防眩設(shè)施；公路應(yīng)用的防眩板材料是玻璃纖維增強(qiáng)塑料（SMC 玻璃鋼）材質(zhì)，以S 型結(jié)構(gòu)為主，具有不易折斷、不變色等特征，堅(jiān)固實(shí)用；沙漠、戈壁路段可選用防眩網(wǎng)進(jìn)行防眩，材料選用鋼板網(wǎng)，采用熱浸鍍鋅聚酯復(fù)合涂層進(jìn)行防腐處理；道路技術(shù)指標(biāo)較高，中分帶大于2米，氣候條件好，環(huán)境優(yōu)美的路段選用植物防眩，還能夠起到美化路域環(huán)境的作用。

2 高速公路交通安全設(shè)施的腐蝕概述

2.1 腐蝕機(jī)理

金屬構(gòu)件、連接件及鋼筋砼均是常用的交通安全設(shè)施，其均有被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，不管是金屬還是砼的腐蝕損壞，均是因?yàn)槠渥泽w的成分和空氣與雨水等介質(zhì)內(nèi)其他類(lèi)化學(xué)物質(zhì)相觸及后發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，對(duì)交通安全設(shè)施初有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)造成不同程度破壞，引發(fā)銹蝕、結(jié)構(gòu)裂痕或斷裂等狀況[2]。高速公路沿線不僅有風(fēng)霜雨雪及高溫凍融等促進(jìn)腐蝕破損的各種氣象因素，還因?yàn)椴煌范斡泄I(yè)園區(qū)、或處在酸雨高發(fā)區(qū)，導(dǎo)致空氣內(nèi)存有一定濃度的腐蝕性元素，可能會(huì)直接觸及或溶在降水、降雪內(nèi)，進(jìn)而聚沉在交通安全設(shè)施的表層，且還會(huì)順著表層細(xì)微裂痕等缺陷緩緩滲透侵導(dǎo)金屬、砼構(gòu)件的內(nèi)部，加速了交通安全設(shè)施各位置構(gòu)件的腐蝕速度。

2.2 防腐技術(shù)的基本原理

因?yàn)楦g過(guò)程的本質(zhì)是發(fā)生了諸多化學(xué)反應(yīng)，造成被腐蝕對(duì)象的化學(xué)成分出現(xiàn)明顯波動(dòng)，損壞其初有的強(qiáng)度、剛度及密度等機(jī)械性能及物理性質(zhì)等，增加結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、強(qiáng)度失效等情況的發(fā)生率。化學(xué)反應(yīng)階段也會(huì)生成大量新的化學(xué)成分，其化學(xué)活性、體積等也會(huì)發(fā)生改變，會(huì)和環(huán)境內(nèi)更多介質(zhì)發(fā)生更多的化學(xué)反應(yīng)，并在微觀結(jié)構(gòu)改變、體積膨脹等因素的作用下，加速構(gòu)件的性質(zhì)變化過(guò)程，變形、斷裂及析出無(wú)規(guī)則形狀的銹蝕物等是其主要表現(xiàn)[3]。鑒于以上情況，防腐技術(shù)的應(yīng)用時(shí)多把隔離被保護(hù)對(duì)象及外界環(huán)境內(nèi)腐蝕介質(zhì)作為首要目標(biāo)，應(yīng)用防水、防滲、耐腐蝕的材料去覆蓋其表層形成隔離層。參照腐蝕發(fā)生、發(fā)展的特征，基于化學(xué)、電化學(xué)或者物理學(xué)原理，應(yīng)用相應(yīng)的方法去延緩腐蝕過(guò)程，延長(zhǎng)被保護(hù)對(duì)象的使用壽命。

3 交通安全設(shè)施施工中常見(jiàn)的防腐工藝

3.1 熱熔鍍金屬防腐

這是高速公路交通安全設(shè)施施工階段的常用防腐方法，歷經(jīng)數(shù)年的摸索與工藝調(diào)整，當(dāng)下已經(jīng)廣泛應(yīng)用。在無(wú)特殊腐蝕性介質(zhì)的常規(guī)環(huán)境中，利用熱熔鍍鋅工藝便能較好地滿足波形梁防護(hù)欄、指示牌等多數(shù)金屬構(gòu)件的防腐需求，近些年也有嘗試用其方法處理螺栓螺母等金屬連接件表面腐蝕的案例[4]。熱鍍鋁自身具備較強(qiáng)的耐腐蝕性，但工藝操作難度大及成本較高，故而多被用在酸雨高發(fā)、海洋或工業(yè)大氣及極度潮濕等區(qū)段的交通安全設(shè)施防腐領(lǐng)域中，也可以被用在防腐有效期要求相對(duì)較長(zhǎng)的工況中。以上兩者均應(yīng)用到了高溫工況下防腐金屬材料與基底材料內(nèi)鐵元素的化合作用，具體是把待處理構(gòu)件浸到鋅或鋁元素含量較高的高溫溶劑內(nèi)，停滯一段時(shí)間后再行冷卻及其他處理，借此方式使構(gòu)件表面生成結(jié)合緊湊、性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕性強(qiáng)的金屬化合物、氧化物及單一元素薄膜，一方面對(duì)腐蝕性介質(zhì)起到良好的隔離、屏蔽作用，另一方面還能較好地保護(hù)安全設(shè)施金屬構(gòu)件及連接件。

3.2 粉末噴涂防腐

即選用以塑料為主的有機(jī)材料作為防腐材料去處理交通安全設(shè)施，增強(qiáng)其耐腐蝕能力，近些年這種工藝方法的應(yīng)用范疇不斷拓展。以往該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程也不是一帆風(fēng)順的，進(jìn)行熱熔噴涂時(shí)，因?yàn)楦綦x欄等構(gòu)件上存留著很多陰角、拐點(diǎn)與連接位置，造成防腐材料很難均勻覆蓋到每一個(gè)角落，故而形成了保護(hù)層相對(duì)較薄的部位，后期投用2-3 年甚至更短的時(shí)間便會(huì)形成銹蝕點(diǎn)，且因保護(hù)層局部破損而在短時(shí)間內(nèi)形成了大面積銹蝕破損情況。當(dāng)下，通常會(huì)結(jié)合使用這種工藝和傳統(tǒng)防腐技術(shù)，具體是先用鍍鋅防腐技術(shù)處理基材表面，而后利用熱熔噴涂工藝生成表面的無(wú)機(jī)材料保護(hù)膜，能有效地彌補(bǔ)單一應(yīng)用粉末噴涂工藝時(shí)暴露出的不足，實(shí)踐中能把免維護(hù)防腐年限延長(zhǎng)到20 年左右。

3.3 涂裝防腐

這種防腐工藝主要是采用一種或者數(shù)種防腐涂料處理基材表面，配合應(yīng)用滾刷、高壓噴涂等工藝在材料表層生成兼具隔離、耐腐蝕、防水以及裝飾功能的保護(hù)層[5]。在近幾年的項(xiàng)目安全設(shè)施防腐施工實(shí)踐中，多采用這種工藝技術(shù)去處理，增強(qiáng)其防腐性能。具體操作中，應(yīng)合理設(shè)計(jì)保護(hù)層的結(jié)構(gòu)和工藝，主要涵蓋基層封孔材料、中間層的防滲找平材料及耐腐蝕且美觀的面層構(gòu)造等。

4 交通安全設(shè)施防腐的質(zhì)控要點(diǎn)

4.1 碳素鋼構(gòu)件

熱鍍金屬、粉末噴涂均是隔離欄等碳素鋼構(gòu)件防腐施工時(shí)的常用工藝方法，熱熔鍍鋅和鍍鋁階段，漏鍍與保護(hù)層附著力不夠等質(zhì)量缺陷是影響防腐處理成效的兩種最大因素，直接后果是局部鍍層掉落及快速銹蝕。鑒于以上情況，首先，在防腐處理前，應(yīng)認(rèn)真處理基材表層，清除污物及利用打磨或化學(xué)方法等完全除銹，使鍍層的均勻性、完整性及致密度均能得到保障。因熱熔鍍鋁工藝溫度達(dá)到700℃，和碳素鋼強(qiáng)度拐點(diǎn)相距不到30℃，故而防腐處理階段要加強(qiáng)介質(zhì)溫度的調(diào)控力度[6]。其次，需控制構(gòu)件的變形問(wèn)題，若有構(gòu)件局部發(fā)生變形問(wèn)題，則要在其冷卻之前盡快矯正。再次，嚴(yán)控鍍鋅碳素鋼基材內(nèi)碳、磷元素的含量，通過(guò)添加鋁元素優(yōu)化表面質(zhì)量。以上過(guò)程中要掌控好其實(shí)際用量，以防對(duì)基材內(nèi)鐵、鋅元素的化合反應(yīng)對(duì)效果形成不良影響。最后，對(duì)于存有瑕疵的金屬鍍層表面，更應(yīng)加大處理力度，打磨漏鍍處并進(jìn)行二次熔鍍，也可利用涂料噴涂、涂刷的方法去增強(qiáng)表面細(xì)部的耐腐性。

4.2 金屬連接件

交通安全設(shè)施施工階段，通常采用螺栓、螺母等去拼裝、固定護(hù)欄、隔離柵等，因?yàn)槠洳粌H裸露在惡劣環(huán)境中，還需定期進(jìn)行拆裝、調(diào)試等操作，故而一定要對(duì)其進(jìn)行防腐處理，且要確保防腐層自身具備較強(qiáng)的耐磨性，規(guī)避保護(hù)層影響連接安裝的公差。

首先，在既有技術(shù)設(shè)備條件準(zhǔn)許的工況下，建議先用熱熔粉末噴涂的方法對(duì)螺栓等進(jìn)行防腐處理，應(yīng)用有機(jī)材料保護(hù)膜超薄、耐磨、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單等特征，確保連接件符合耐久性、連接可靠性的基本要求[7]。其次，采用熱熔鍍工藝進(jìn)行防腐，嚴(yán)格依照規(guī)范要求控制防腐料用量與保護(hù)層厚度，認(rèn)真檢查與清潔處理連接件的螺紋位置，保證其不會(huì)干擾連接件的正常使用過(guò)程。最后，現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)束后，要全面檢查連接位置的保護(hù)層是否破損。若存在以上情況則要及時(shí)采用防腐涂料進(jìn)行修整。

4.3 鋼筋砼結(jié)構(gòu)

當(dāng)下，鋼筋砼構(gòu)件的防腐處理以涂裝油漆、高分子防水耐腐涂料等較為常見(jiàn)，為了能使防腐效果得到保障，首先清潔與打磨構(gòu)件表面，從而采用防滲、防水涂料封堵砼表面孔隙。其次結(jié)合構(gòu)件表面的平整度，在特殊工況下應(yīng)用防水膩?zhàn)舆M(jìn)行找平，確保后期表層涂料生成厚度均勻的保護(hù)層，選擇耐候性、耐腐蝕性能的高分子有機(jī)涂料作為表層材料。最后，基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)去檢測(cè)防腐技術(shù)方案的科學(xué)性，依照設(shè)計(jì)逐層涂裝砼結(jié)構(gòu)表層，且在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后進(jìn)行規(guī)范的抗?jié)B、耐腐蝕及耐老化試驗(yàn)，確認(rèn)其整體合格后，再依照相同的工藝參數(shù)去正式涂裝。

5 結(jié)束語(yǔ)

高速公路的交通安全設(shè)施是保障高速公路上行車(chē)安全性、有效性及降低交通事故的有效方法之一，當(dāng)下該領(lǐng)域防腐技術(shù)的研究、應(yīng)用的重視度不斷提升，涂裝防腐工藝有維修過(guò)程便捷、耐腐蝕年限較長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)性較高等諸多優(yōu)勢(shì)，但實(shí)踐中還有很多細(xì)節(jié)及運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)體系需要改進(jìn)，需要業(yè)內(nèi)相關(guān)人員的不懈努力。