钢结构桥梁的涂装方案选择

钢结构桥梁按其结构形式分为钢箱梁、钢桁梁、钢拱、叠合梁等多种类型。 然而不论钢结构桥梁为何种结构类型，它们的共同之处是都由钢材加工制造而成, 在处于富氧、潮湿的大气中，为保持其耐久性，必需进行防腐处理。随着科学技 术的进展进步，不但桥梁建筑技术突飞猛进的进展，桥梁钢结构的防腐技术水平 也是日新月异，新型防腐材料不断消失，防腐体系也在更新。在确定钢结构桥梁 防腐方案时，防腐效果及防腐寿命自然是排在首位的，但是其经济性（性价比）、 质量的可控性、防腐施工时的效率及平安、环保等也是必需考虑的因素。

国内外钢结构桥梁通常采纳“底涂+中涂+面涂”的防腐体系，底涂材料分 为金属喷涂和涂料重防腐。而金属喷涂的材料又分为锌、铝、锌铝合金等。重防 腐底涂材料也分为无机富锌涂料和环氧富锌涂料等。中涂多采纳环氧云铁涂料， 面涂材料分为苯烯酸聚氨酯涂料、硅氧烷涂料及氟碳涂料等。

每种防腐材料在防腐性能、施工性能、施工平安及环保等方面都具有各自的 特点，因此，不同防腐材料搭配组成的防腐体系也具有不同的特点。

一底漆涂层

（一）金属涂层

热喷涂是借助某种热源（火焰或电能）将欲喷涂的金属材料（丝材或粉末） 熔化，采用压缩空气将金属熔滴雾化，高速喷射到经粗化处理的工件基体表面， 熔滴在撞击到工件表面的瞬间冷凝而形成金属涂层。涂层的组织结构是由相互镶 嵌、重叠的很多变形微粒机械地结合在一起，并含有肯定数量孔隙的结构。涂层 的孔隙率与喷涂工艺有关，通常为5%~10%。由于孔隙的存在，金属涂层必需涂 装封孔剂（封闭漆）。

依据使用热源的不同，热喷涂可分为：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和 爆炸喷涂等。依据使用材料的形态不同又可分为：线材喷涂和粉末喷涂。用于防 腐目的的热喷涂方法主要是线材电弧喷涂和线材火焰喷涂。由于电弧喷涂的生产 率和能源采用率高、涂层结合强度高、操作简便，适用于各种钢构件的防腐蚀施 工，并正逐步取代火焰喷涂，成为喷涂层性能好、应用最广的热喷涂方法。

用于防腐目的的电弧喷涂涂层主要是Zn涂层、AI涂层及其合金涂层。它们 对钢铁材料的爱护机理主要有二个：一是阻挡腐蚀介质的隔离作用；二是具有通

过涂层材料自我牺牲实现的阴极爱护作用。依据电化学理论，Zn、Al及其合金 涂层的电极电位较钢铁材料低，在有电解液存在的条件下，这些涂层为阳极性材 料，钢铁为阴极性材料，它们间形成腐蚀原电池。在腐蚀过程中，阳极材料（涂 层）通过自身的牺牲实现对阴极材料（钢铁）的爱护。由于Zn或Al涂层的腐 蚀产物能有效地减缓腐蚀速度，所以涂层的消耗也是很缓慢的，可以较长时间的 爱护钢铁基体。Zn. Al及其合金涂层在很多环境下对钢铁材料都有很好的爱护 作用。相对来说，由于Al涂层内部微粒表面掩盖有坚韧的氧化膜，Al涂层的寿 命更长。与Zn相比Al涂层的缺点是对钢铁材料的动态电化学爱护效果不如前 者。

电弧喷涂层选择的基本原则是：Zn涂层在中性和弱碱性环境介质中具有很好的 耐腐蚀性能，AI涂层在中性和弱酸性环境介质中的耐腐蚀性能表现良好。AI涂 层适用于弱酸介质、高温条件（温度高于66℃）及在海洋环境下工作的钢铁结 构件的腐蚀爱护；Zn涂层适用于矿井、淡水、大气及土壤中钢铁构件的爱护。 1、锌涂层

锌的特点是与钢铁电位差较大，且活性较高，因而具有较强的阴极爱护作用。 锌熔点低，质量较大，喷涂到钢材表面沉积率较铝等金属高，涂层相对密实，孔 隙率较低，且涂层表面光滑。但是由于锌的硬度较低，与钢材的结合力较差，因 此锌涂层的厚度受到。而且锌在熔化后会产生有害气体，对施工人员造成损 害。目前桥梁防腐中已很少使用热喷锌的方案。

2、铝涂层

铝的硬度要高于锌，因而涂层的结合力也高于锌涂层，可达到IOMPa以上。 铝质量小，因此同等厚度的铝涂层其材料价格要低于锌涂层。但是电弧喷铝的沉 积率在同等施工条件下要略低于锌涂层，在同等施工条件下，孔隙率要大于锌涂 层。一般锌涂层在大于80μm时就可起到爱护钢铁基体的作用，而电弧喷铝涂 层需达到1201Im以上才可起到爱护作用，因此从理论上讲，铝涂层的施工效率 要低于锌涂层。铝和钢材的电位差要小于锌，因此阴极爱护作用弱于锌涂层。铝 的熔点高、硬度高，因此电弧喷铝形成的铝涂层不如锌涂层光滑平整，会对整体 涂层外观造成影响。

3、锌铝合金涂层

锌铝合金通常指的是85%锌和15%铝形成的合金。由于锌在合金中占主要 成分，因此锌铝合金涂层具有锌涂层的特性，有较强的阴极爱护作用、较低的熔

点、较低的孔隙率以及光滑的涂层外观。合金中15%的铝成分提高了合金的硬度, 从而提高了涂层的附着力。锌铝合金的缺点是价格高于锌和铝。

（二）非金属涂层

人们很早以前就熟悉到Zn对于钢件具有优异的防腐爱护性。早在1840年， 法国领先开发热浸镀锌工艺，用以爱护钢件。20世纪40年月和50年月，澳大 利亚和美国的工程技术人员先后研制胜利了富锌涂料，使“冷镀锌”成为可能。 经过半个多世纪的进展，富锌涂料技术日趋成熟，开发了很多品种，胜利地用于 轮船、海上采油平台、码头、贮罐、管道、桥梁等的耐久性防护。

依据成膜物质的不同，富锌涂料一般分为有机富锌涂料与无机富锌涂料两大类。 有机富锌涂料是以合成树脂（如环氧、聚酯树脂类）为成膜物，以高含量锌粉为 颜填料的防锈涂料；无机富锌涂料则是以无机聚合物为成膜物，锌粉与之反应, 在金属表面形成锌粉络合物，从而形成坚实的爱护膜。

1、环氧富锌底漆

由于环氧富锌底漆中锌粉含量极大，很多锌粉颗粒在涂膜中并没有完全被树 脂所包覆，故此能够和钢基材接触而发挥其阴极爱护作用。富锌环氧涂层对基材 的附着力好、漆膜柔韧、较易与面漆配套，对基材的表面处理要求没有无机富锌 涂层那么苛刻，在厚涂时，涂膜在干燥过程中因产生收缩而消失裂纹的倾向低于 无机富锌涂层。

环氧富锌底漆由双组分组成。主剂组分主要由环氧树脂、锌粉、颜填料、助 剂及溶剂组成，固化剂组分一般由聚酰胺树脂与混合溶剂组成,其性能特点如下。 （1）它对钢材表面处理有明确规定，表面处理后钢材清洁度必需达到瑞典工业 标准 SIS 5590-1976 的 Sa2∣∕2级（国际标准 ISo 8501-1： 1988 Sa2i∕2级）,相当于 美国的SSPC标准的接近出白级，钢材表面的粗糙度为Rz30~75μm;

（2）涂膜具有较好的加工性能。在桥梁钢结构的制造工艺中，喷上环氧富锌底 漆的钢板，还需进行冷加工和电焊等工艺，所以环氧富锌底漆的涂膜必需具有足 够的柔韧性，能经受冷加工工艺时的弯曲和冲击不会影响钢板切割的速度，切割 边缘平滑光滑；

（3）配套性能好。环氧富锌底漆能与钢桥的常规涂料品种配套，如与环氧中间 漆、沥青底漆等具有较好的配套性能。

（4）施工性能好，对施工环境要求比较宽松。

（5）漆膜密度高，孔隙率低，无需再涂装封闭涂料，阻隔效果较好。

（6）可复涂性好。

（7）由于基料是环氧类物质，导电性差，因此降低了电化学的作用，相对于无 机富锌涂料来说，阴极爱护作用要差一些。在环氧富锌底漆干膜中，锌粉含量至 少为70%,以能起到爱护钢铁材料基体不受电化学腐蚀的作用。

2、无机富锌底漆

无机富锌漆分为水溶性和醇溶性两种，现代桥梁防腐多用醇溶性无机富锌漆。 醇溶性无机富锌漆其基料为硅酸锂、硅酸钾等，具有固化快、干膜硬、对基体沾 污和底涂层的忍耐性好等优点。无机富锌漆的特点如下。

（1）与环氧类涂料不同，无机富锌漆与钢铁基体的结合是物理作用加化学键的 作用。虽然无机富锌涂料对基体处理的要求比环氧类涂料苛刻，但在基体处理满 意要求的状况下，其结合力要好于环氧富锌涂料。

（2）基料导电性好，因此电化学作用要好于环氧富锌涂料，在同等锌含量的状 况下，能对钢材起到更好的阴极爱护作用。

（3）由于采纳无机基料，因而比环氧类涂料具有更好的加工性能。

（4）由于采纳无机基料，比环氧类涂料更环保。

（5）漆膜硬度高，耐磨性好，但易脆化。如漆膜过厚，干燥过程中漆膜收缩易 产生裂纹，因此无机富锌漆的漆膜不能过厚。

（6）无机富锌漆的漆膜必需在潮湿环境下才能固化，假如相对湿度低于40%, 固化时间会大幅度延长甚至不固化，因而对其施工环境有特别要求。

（7）可复涂性差。

（8）无机富锌涂料的孔隙率要高于环氧富锌涂料，因此在涂装中间漆之前必需 涂装封闭漆，一方面封闭孔隙，另一方面增加与环氧类涂料的配套性。

二面漆涂层

（一）苯烯酸聚氨酯面漆