公路橋梁項目鋼結構防腐措施及維護技術探討

羅剛

摘要 文章基于某公路橋梁項目實例，分析了影響鋼結構橋梁安全性和質量的因素，闡述了鋼結構防腐措施，并從鋼結構橋梁長效防腐構造設計、防腐涂裝施工工藝等方面提出了具體維護方案。研究結果指出，通過維護施工技術、長效防腐工藝的合理應用，可以有效地提升鋼結構橋梁安全性，延長橋梁使用壽命。

關鍵詞 橋梁工程項目；鋼結構防腐；防腐措施；維護技術

中圖分類號 U445.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0137-03

0 引言

鋼結構強度高、材料易獲取、延展性突出且抗震能力強，在各類建筑工程中得到了廣泛應用。由于其性質特殊，鋼結構材料在長期應用過程中易被腐蝕，從而影響建筑結構的使用壽命，尤其是特殊環境下的鋼結構橋梁受環境因素影響，更易出現材料變質現象，需在使用中加強維護，并做好防腐措施，從而改善鋼結構質量，以提高其應用安全性。

1 橋梁鋼結構的防腐蝕措施

1.1 重防腐涂裝保護措施

涂料為金屬防腐領域的常用方案，該防腐措施具備適用性高和經濟效益明顯的特點，在金屬防腐中應用普遍。為有效解決鋼結構橋梁防腐問題，重防腐涂裝工藝得到了有效應用。現階段，重防腐涂裝材料在品種選擇和防腐涂裝工藝等角度具備共性，主要表現為以下幾點：

（1）重防腐涂裝涂料的常用品種包括環氧聚氨酯、氟碳樹脂、環氧云鐵中間漆、丙烯酸等。

（2）重防腐涂裝工藝多應用多層涂裝，涂裝施工環節結合涂料材料性能，選用面漆、底漆、中間漆等應用于結構[1]。涂裝材料的設計以現行涂裝施工工藝規程為參考，項目施工需獲得監理單位和建設單位的批準，不得隨意將未經除銹的零部件置入鋼結構內。監理工程師同意后，鋼結構適當部位開設工藝孔，進行除銹涂裝。工藝孔封閉時需做好焊縫處的涂裝，封閉主梁結構零部件需除銹涂裝，完畢后方可進行整體合龍[2]。

（3）加強涂層膜厚管理，完成底漆涂層后，檢測膜厚數據并精準記錄，確保涂裝工藝符合技術標準。施工完畢后，需確保油漆涂層表面平整光滑，無皺皮和漏涂等現象，漆面美觀、均勻。

1.2 熱噴涂長效防腐措施

熱噴涂是橋梁鋼結構長效防腐措施之一，其工作原理為借助電弧或等離子設備產生熱源，將金屬固體材料或非金屬固體材料熔化，并利用熱源動力噴灑涂料，或者借助高速氣流噴涂材料，使之黏附于目標材料表面形成防腐涂層。現階段，鋼結構橋梁防腐保護涂層，多選用鋁涂層、鋅涂層或有機物涂層，通過結構表面形成防腐保護膜，以達到長期防腐效果[3]。

防腐試驗結果可知：大多數涂層的防腐效果可達12年，而在特殊環境下使用噴鋁涂層可以增加鋼結構的防腐年限，現有資料證實鋁涂層對鋼結構的防腐年限最大可達34年。現階段，我國鋼結構橋梁工程施工中，防腐工藝多應用“電弧噴涂+有機封閉復合涂裝”措施，大量項目經驗證實，該防腐措施可確保鋼結構橋梁防腐壽命達15年[4]。

2 工程概況

某公路橋梁防腐施工項目，采用了橋梁鋼結構長期防腐措施及維護施工方案，其應用效果顯著。該項目橋梁為獨塔雙索面半封閉鋼箱組合梁斜拉結構，鋼材用量42 000 t，設有底漆、封閉漆、中間漆、面漆四層涂裝，防腐施工面積約2.9×105 m2，預期防腐年限可達20年。該文對該橋梁的防腐工藝及養護流程進行了經驗總結[5]。

3 鋼結構橋梁長效防腐的設計構造

橋梁鋼結構長期暴露在自然環境下，在高溫、雨水、大風等因素影響下極易被腐蝕，防腐作業前需明確項目所處區域施工環節及自然特征，明確鋼材質腐蝕機理及主要誘因，基于此，對鋼結構橋梁防腐途徑、參數進行精準設計，從而達到最佳的防腐效果[6]。

3.1 鋼材腐蝕的影響因素

（1）大氣環境：該項目施工區域自然環境中主要污染物為SO2和NO2，兩種成分比重超過60%。該橋梁長期處于此環境下，降雨酸性成分對其結構產生了嚴重影響，增加了對鋼結構富鋅底漆腐蝕的風險。為提高該橋梁的防腐效果，在原底漆和中間漆中間加涂環氧樹脂封閉涂層，增加鋼結構的環境適應性，提高其抗腐蝕性能。

（2）濕度：橋梁鋼結構所處環境特殊，結合水蒸氣含量和最大水蒸氣比值進行換算，可知項目施工區域的濕度為85%，干濕交替的環境因素影響下，橋梁鋼結構易產生電化學反應，從而導致鋼材表面防腐涂層效果降低，增加了其結構變質風險[7]。為提升該項目橋梁鋼結構穩定性，選擇強度高、穩定性強的環氧云鐵材料作為底漆與中間漆的封閉涂層，有效提升了鋼材的防腐效力及使用壽命。

（3）紫外線：該項目所在區域工業發達，化工、電力、煤炭等產業集中，不同類型的加工企業為地區經濟高速發展作出了突出貢獻，但也帶來了一系列負面影響。研究顯示，該區域存在較為嚴重的輻射，臭氧層被破壞嚴重，紫外線強度顯著高于其他地區，普通鋼結構表面土層在此環境下會快速老化和變質，并失去防腐保護作用，減少了鋼結構的使用壽命。為解決該問題，該項目施工中對橋梁鋼結構面漆材質進行了優化，選用了新型丙烯酸改性聚硅氧烷材料作為面漆，提高了橋梁鋼結構的耐紫外線、抗臭氧能力，增強了材料結構穩定性，使其可有效對抗酸性環境，適應性顯著提升，防腐效力明顯改善[8]。

（4）風向和風速：隨著工業的高速發展，工業廢氣中所含的有害化學物質隨著風不斷飄移和快速傳播，并附著于鋼材質表面，導致橋梁鋼結構表面土層受損，加速鋼材質腐蝕。與此同時，風在高速運動的過程中會夾雜泥沙等堅硬物，風速過大時砂礫等顆粒物快速作用于鋼材表面使其表面漆面結構受損，內部鋼材直接裸露與自然環境接觸，增加了被腐蝕風險，降低了鋼結構使用壽命。該區域風力等級4～7級，為避免風力因素對鋼材質防銹涂層的影響，可根據項目特點和施工需求適度增加漆面厚度以提高防護效果。

3.2 鋼結構橋梁防腐設計成果

該項目以當地大氣環境特點為基礎，為提高橋梁鋼結構的防腐性能，對防腐層參數進行了適度調整，詳情如表1所示。

4 鋼結構橋梁防腐涂裝施工技術要點

4.1 鋼材表面處理工藝

處理鋼材質表面，將油污、雜質和鐵銹等清理干凈，確保噴涂環節涂料能緊密粘附于鋼材表面，改善鋼材的防腐性能。

（1）該項目選用了噴砂除銹工藝，即借助“壓縮法”將特定環境濕度的空氣壓縮，從而產生較大的動能，利用空氣動能將石英砂等材料快速沖擊后作用在鋼材表面，有效清除鋼材質表面的雜質，使鋼材表面平整、光滑。

（2）施工作業中需確保環境溫度大于4 ℃且相對空氣濕度小于85%，以可循環使用的鋼丸作為磨料處置鋼材表面，控制磨料含水率低于1%以防止作業環節出現粉塵污染[9]。

（3）鋼構件的表面處理需以材質特征為基礎，結合底涂層、銹蝕程度、材質粗糙度合理選擇施工工藝和操作流程，清理鋼材質表面時，需嚴格執行技術操作規程與工藝標準達到最佳的操作效果。處置鋼構件對接區域焊縫時，需先對焊縫位置進行打磨，將焊渣、雜質、毛刺、氧化皮層等結構處置干凈，同時對不平整區域進行修補，處置干凈后確保操作平面平整、光潔，使涂料噴涂均勻，進一步處理表面油污后進行噴涂作業，完成底漆、封閉漆、中間漆、面漆等不同層面的噴涂，確保漆面均勻附著于鋼材表面，提高防腐效果。

（4）橋體上部桁架及箱梁外部區域，鋼材施工環節已經完成了漆面涂裝，現場加工過程中將各桿件有效連接后及時清理粉塵和油污，并按照項目工藝設計要求進行面漆涂裝。

4.2 涂層施工工藝

防銹漆涂層施工前，需確保所選材料符合項目設計需求并嚴格按照工藝標準配備，施工人員現場充分拌和防腐漆材料，使其黏稠度、色澤度均達標后方可進行涂層施工。操作過程中加強現場檢驗，如發現混合漆料中存在雜質，及時使用鋼絲網將其過濾3次，確保無雜質后方可噴涂施工。防銹漆料噴涂施工需分2次進行，第一遍噴涂施工時按照同一順序進行，確保噴涂操作均勻，使鋼材質表面漆層均勻、平整、無起伏和褶皺。完成第一遍噴漆施工后，防銹漆面完全干燥后方可進行第二遍噴涂施工，現場檢測確保噴涂工藝符合設計要求，保障漆面厚度達標[10]。以噴涂材料說明書為標準，嚴格控制第一遍和第二遍噴涂時間間隔，確保漆面噴涂工藝符合項目施工要求，漆面噴涂作業需注意的事項如下。

（1）鋼材質表面噴砂處理后，需間隔24 h以后方可進行防腐漆涂料噴涂施工作業，且各類型涂料需現用現配，避免配置后長時間放置導致涂料黏稠度或性質改變，不得隨意采用添加稀釋劑方案使用放置過期的涂料。

（2）對鋼材表面平整度檢測，平整度指標達到Sa2.5級后方可進行防腐涂料噴涂。邊角或內側難以噴涂區域可選用刷涂作業方案，確保鋼材所有區域均涂裝到位。

（3）需現場焊接作業的構件可保留構件兩端區域不噴涂涂料。為確保焊接質量，現場焊接完畢后進行焊接面的妥善處置，平整、光潔焊縫表面后根據施工操作要點進行涂裝作業。

（4）現場施工環節需嚴格控制噴涂作業質量。施工前注意天氣變化，確保噴涂作業后5 h內無降雨；有效控制施工區域粉塵量，防止漆面受粉塵影響；于空氣濕度適宜情況下噴涂，防止漆面受空氣過度干燥影響成型質量。

（5）施工完畢后，及時進行漆面附著力檢測，確保漆面強度值超過5 MPa且表面平整、光滑、連續、無起伏或褶皺，厚度均勻無漏涂。

4.3 微小部件防銹處理

大量微小零部件在橋梁鋼結構中的作用不容忽視。作為鋼結構構件連接、固結的重要環節，微小零部件防銹處理同樣重要，需結合鋼結構橋梁特點合理選擇防腐措施，形成長效防腐機制。結合項目特點和防腐需求，該工程選用“熱浸鍍鋅”工藝進行微小零部件防腐。首先完成微小零部件表面清理工作，確保其結構處于潤濕狀態，隨后置于600 ℃的高溫熔化鋅液內，持續5 min并翻滾使零部件表面均勻涂布鋅液，取出零件徹底冷卻，構件表面形成了鋅防護層，可以有效避免鋼材質在自然環境下的腐蝕，提高零部件的使用壽命。該方案適用于小型金屬材料防腐，可提高鋼結構使用壽命十年以上，但在大型鋼構件中的適用性不佳。

5 鋼結構橋梁的維護施工措施

5.1 維護管理

鋼結構橋梁防腐維護管理工作需嚴格遵循《建筑鋼結構防腐蝕技術規程》，及時對服役過程中的鋼結構橋梁性能、使用壽命進行檢測。要嚴格根據施工規范和規程要求進行鋼材表面防腐涂層情況的檢測，確保涂層厚度達標，及時修補存在缺失的區域，借助超聲波檢測儀檢查鋼材內部腐蝕狀況并對防腐施工工藝效果進行評估，根據項目要求和鋼結構特點選擇合適的養護方案。詳細情況如表2所示。

5.2 修復

橋梁鋼結構長期暴露在自然環境下，降雨中酸性成分、空氣中化學成分、灰塵等在鋼構件表面大量蓄積，未及時清理將會增加鋼材防腐表面腐蝕風險，導致鋼材的預期使用壽命降低。故此，在項目施工過程中，施工技術人員應當利用鋼絲刷、鏟刀等工具及時將鋼材構件表面雜質清理干凈，確保表面無油污、雜質、鐵銹或毛刺后對構件表面進行涂料噴涂。

5.3 保養

橋梁鋼結構防銹保養措施即在橋梁服役過程中，專職人員對橋梁結構表面清潔狀況、干燥情況、雜質情況進行檢查，及時發現灰塵和雜質等并妥善清理，防止防銹層被腐蝕影響鋼結構表面強度，從而降低鋼結構使用壽命。特殊天氣如夏季高溫和冬季降雪等天氣下，可選用增設防護擋板方案，防止涂層在高溫和低溫等極端情況下脫離。施工作業人員在日常巡檢過程中，需加強對涂層的日常檢查，確定涂層使用狀態及厚度水平，發現涂層風化和干裂等現象時及時補漆修復，確保防腐漆面持續發揮對鋼結構表面的保護作用。

6 結語

綜上所述，該文采用工程實例，對橋梁鋼結構長效防腐措施及維護保養方案進行了分析，結果顯示施工單位以工程需求和環境特點為基礎，科學選擇鋼結構橋梁防腐方案，通過防腐材料及施工工藝的合理控制，能有效延長橋梁使用壽命。

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