桥梁防腐涂装

桥梁防腐涂装

 

6.1中国桥梁防腐涂装的发展概况

桥梁是人类最杰出的建筑之一。从某种意义上说，桥梁已不仅仅是人类生活、交流的辅助设施，它更是人类的智慧与力量的结晶，是一件人类创造的艺术瑰宝。

中国地域辽阔，境内河系众多，地形复杂。中国的桥梁历史甚至可以追溯到6000多年前。到了1000多年前的隋、唐、宋三代，古代桥梁发展到了巅峰时期。我们的祖先不畏困难，依靠他们的勤劳智慧，建造了众多的古代桥梁。闻名遐迩的赵州桥、霁虹桥、洛阳桥等，都堪称现代桥梁的鼻祖。

到了近代，中国的桥梁技术却开始全面落后于世界的脚步。中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史，而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起，中国人自己设计现代化桥梁的历史还不足70年；从南京长江大桥算起，中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。但改革开放的这二十几年中，尤其是九十年代以来，中国桥梁的成就使我们重新无愧于祖先又重新站在了世界前列。一座座大跨度的斜拉桥、悬索桥、钢拱桥的相继建成，使中国的桥梁的建筑技术取得了举世瞩目的成就。正在建设中的江苏省苏通长江大桥和香港昂船洲大桥将以千米以上的跨径改写斜拉桥的世界纪录。中国，已从桥梁大国成长为名副其实的桥梁强国。

涂装的变迁是与涂料工业的发展紧密相联的。涂料工业的发展，又与涂料用树脂、助剂、功能性颜料等原料的开发应用有着密切的关系。每一种新原料的使用成功，都会促生出新的涂料产品，而作为涂装发展历程中某一时期的代表性产物。

中国桥梁的涂装发展历程，事实上也正反映了中国涂料工业的演变经历。

50年代，桥梁防护主要采用以天然原料为主的低档涂料，防护性能差，部分桥梁一年后就出现严重腐蚀。针对这一情况，铁科院先后同全国各大油漆生产厂家进行合作，开发了305锌钡白面漆、红丹防锈漆以及由金红石型钛白粉与长油度戊四醇醇酸树脂制成的316面漆，并进行了实地涂桥试验，取得了良好的效果。

60年代，铁科院金华所与天津油漆厂再度合作，在原316面漆基础上，针对其采用钛白粉作颜料，颗粒状耐紫外线较差的特点，又开发了由片状锌铝粉作颜料并与长油度戊四醇醇酸树脂制成的66面漆（即66灰色户外面漆或灰铝锌醇酸磁漆）。因片状锌铝粉能反射紫外线，抗褪色性及抗粉化性比以往任何灰色面漆大有改善；同时由于片状层层相叠，水汽就不易通过，增强了防蚀性能。

70年代，进一步开发出当时具有国际先进水平的灰云铁醇酸磁漆，并在其原理筛选、配方调试以及漆膜耐候性等方面做了大量工作，解决了灰铝锌醇酸磁漆不能耐二氧化硫、不适于行驶蒸汽机车的桥梁上涂装使用的问题。最后于1976年5、6、10月以云铁醇酸面漆、配合云铁聚氨酯底漆和红丹防锈底漆，分别正式涂装于南京和武汉长江大桥。保护寿命长达5年以上，该漆成为我国后来近20年钢桥的主要涂装涂料。

80年代以来，随着交通事业的迅猛发展，，各种形式大跨度桥梁制造技术被大量采用，对桥梁保护涂装也提出了新的要求。现在，环氧富锌、无机富锌、环氧云铁以及丙烯酸聚氨酯等一系列重防腐涂料已广泛在桥梁上采用。

进入二十一世纪以来，随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，人们对于桥梁的涂装提出了更高的要求。既要求有更长的保护周期（20年、30年甚至更长），又要求安全、健康和环保，符合最新的环保保护要求；既要美化环境，又要讲究成本和经济效益。因此，随着新原料的研究和开发，各种新型防腐涂料，如硅氧烷涂料和氟碳涂料，也开始在一些大型桥梁上逐步应用。

展望未来，随着中国经济的发展和一批批更大的越江跨海工程的建设，中国桥梁将会创造更辉煌的成就，桥梁防腐涂装技术也将随之发展。中华名族的伟大复兴，必将造就一代人去引领世界桥梁的未来。

6.2桥梁的基本结构形式

通常，桥梁按照其用途和结构等可以有以下几种分类方式：

• 按用途分类

公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥以及各种用途的栈桥。

• 按结构形式分类

梁桥（板梁桥、箱梁桥、桁梁桥、刚构桥）、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。

• 按支承条件分类

简支梁桥、连续梁桥，悬臂锚跨梁桥，无支座桥梁等。

本篇主要论述的是桥梁的防腐涂装。由于建造桥梁所使用材料的差异，防腐的材料选择及其涂装的工艺都会有很大的不同。因此本篇我们主要按桥梁使用材料的不同进行分类：

混凝土桥、钢桥——混凝土复合桥梁（组合结构、混合结构）。

6.3桥梁腐蚀的危害性

桥梁的建造，给人类的生活、交通带来了巨大的便利的同时，其本身也会受到损伤，需要进行维修，甚至报废重建。因此，对桥梁损伤的原因进行必要的研究，有利于桥梁的保养、维护，有利于延长桥梁的使用寿命。纵观桥梁失效的原因，主要是由于材料和制作不良、自然灾害、各类交通事故以及腐蚀等造成的。而各国桥梁专家统一的观念，桥梁腐蚀是桥梁损伤甚至失效的主要原因之一。

历史上，由于桥梁的腐蚀造成桥梁被迫关闭维修、甚至弃用重新修桥的事例有很多。曾是欧洲最大的混凝土悬索桥——唐卡维尔桥，由于两根主缆锈蚀严重，于1990年进行了更换，并为预防锈蚀作用带来的危害，又新增加了两根主缆。美国路易斯安娜州新奥尔良的鲁林桥、阿根廷的扎拉特布拉什拉桥、委内瑞拉的马拉开波桥和中国的济南黄河大桥均进行过换索工程。英国的伦敦桥因主塔底钢梁锈蚀无法支撑大桥自重，被迫关闭重建新桥。中国的武汉长江大桥曾因铁路桥面系纵梁锈蚀而更换。2001年，中国的宜宾大桥因吊索钢丝锈蚀折断，造成桥梁断成三节。日本曾对104座悬索桥断桥事故进行统计分析，其中19例是与腐蚀有关。

桥梁因腐蚀需要进行涂装维修的事例更是不胜枚举。上世纪九十年代以前，我国武汉长江大桥和南京长江大桥因涂装体系老化而产生局部腐蚀，每年都需对桥梁进行维护涂装。在美国，据美国高速公路管理局（FHWA）1998年的统计数据，美国境内州际和国家级桥梁279543座，其中因腐蚀不合格需要维修的桥梁68466座，腐蚀率占24.5%；城镇间桥梁309792座，腐蚀率达35.4%。目前美国每个州每年都要拿出数千万美元用于桥梁防腐蚀涂装维修。

6.4桥梁防腐涂装

6.4.1涂装目的

桥梁属暴露在野外环境中的建筑结构，其表面与周围介质（水汽、盐分等）极易发生化学及电化学作用。同时，桥梁一般横跨江河，常年平均湿度较高，腐蚀环境较为恶劣。桥梁的材质通常分为钢材和混凝土。有关金属和混凝土腐蚀的危害性以及涂装防护的机理等可参看本书的第一、五章。

6.4.2桥梁腐蚀环境分析

6.4.2.1大气腐蚀

桥梁的建造是根据需要而建造，一般横跨江河或海湾，腐蚀环境非常复杂。我国地域辽阔，各桥梁所在的地理位置也千差万别。而桥梁的腐蚀速度和状况又与其所处的环境息息相关。因此，在设计桥梁防腐涂装前，首先对环境腐蚀进行分析是非常必要、也是至关重要的。

1中国的气候环境特点

• 雨量分布

中国气候受到洲际气象和特殊地理环境的影响很大，处于北上的太平洋和印度洋暖流及南下的西北冷空气交互作用之间，加之，西北角的天山山脉和紧连的祁连山脉，西南边缘的喜玛拉雅山脉及青藏高原，均在海拔3000M左右或以上，每年秋、冬、春季，印度洋暖流北上遇上喜马拉雅山和青藏高原的阻挡，顺着长江向东，遇上南下的冷空气，往往在长江流域及南方形成雨雪天气。北上的太平洋暖流，夏季被阻于东北、华北，一年中多半雨水在夏季；冬天被阻于江南和华南，导致一年四季都有雨水。然而在南疆、西北、直至内蒙，比较干燥少雨。

表6-1       雨量分布及其他

地区	年均降雨量（mm）	年均湿度（%）	露霜	气温范围（℃）
西北、南疆、青藏、内蒙等	100~300	＜60%	——	+35~-30
华北、东北、西安~山东	500~800	60~80%	——	+35~-40
四川、重庆至上海长江流域及云南、贵州	1000~1200	＞75%	易结露、结霜	+36~-20
广东、广西珠江流域	1500~1700	＞75%	易结露	+36~-5
海南、香港	2000	＞750%	易结露	+35~0

根据各地的气温和湿度情况，通常将我国的气候环境分为以下5类：

热带湿热区：雷州半岛、海南岛和台湾南部；

亚热带湿热区：秦岭以南、长江流域、四川、珠江流域、台湾北部和福建

亚热带干燥区：新疆天山以南、戈壁沙漠

温带温和区：秦岭以北、内蒙南部、华北、东北南部

寒带干燥区：内蒙北部、黑龙江省

• 酸雨分布

根据中国环境监测报告，酸雨最严重地区是重庆（PH≈4.4），其次是贵州、云南东部、广西、直至海南岛，其次是长江中下游。究其原因，是由于当地的燃料产生CO₂、SO₂较多，加之西北及北方产生的酸性气体随气流南下，遇到潮湿空气而变成酸雨。

• 盐分分布

空气中盐分最严重地区是近海岸100M的地带，向内陆逐步减弱。

2大气腐蚀环境的分类

桥梁的腐蚀不仅仅受到温度和湿度的影响，更多的与大气环境中腐蚀物质、如氯离子、含硫化合物、氮氧化合物等有关。这些腐蚀物质是由于城市排放污染物、如汽车尾气或锅炉排放，工业排放物以及海洋大气直接或间接产生的。因此对钢结构桥梁所处的大气腐蚀环境进行综合分析，更接近于应用的实际情况。有关大气腐蚀环境的分类、描述以及相关的国家核国际标准可以参考本书第一章第1.5.1.5节“大气腐蚀环境分类”，这里不再赘述。

6.4.2.2水介质腐蚀

大桥是横跨江河湖海的，桥梁的墩梁等不可避免地会处于水的腐蚀环境中。根据水的成分不同，水介质腐蚀通常分为淡水腐蚀和海水腐蚀。

1淡水腐蚀：

淡水的含盐量少，一般呈中性，如江河湖泊的水。一般情况下，淡水的腐蚀性较弱。淡水中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。但是随着现代工业排放物对淡水的污染，会加速腐蚀的进行。这些外界因素对淡水腐蚀的影响是不可忽视的。

2海水腐蚀：

海水是一种含多种盐类的电解质溶液，以3.2~3.75%的Na CL为主，PH值在7.5~8.6之间，溶解氧在5-10ppm范围内。海水腐蚀通常按物体与海水接触情况不同分为飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。其中飞溅区由于受风浪影响，海浪飞溅对物体表面频繁冲击、干湿交替，是防腐要求最高的区域。

有关海水腐蚀的详细内容，请参考本书第一章第1.5.2.1节“海水腐蚀”。

6.4.2.3土壤腐蚀

桥梁的支撑梁柱必然立足于土壤之中，土壤对钢铁或混凝土的腐蚀直接影响着大桥的安全。土壤是由气相、液相和固相所构成的一个复杂系统，其中还生存着很多土壤微生物。影响土壤腐蚀的因素主要有：电阻率、含氧量、盐分、含水量、PH值、温度和微生物等。

有关土壤腐蚀的详细内容，请参考本书第一章第1.5.2.2节“土壤腐蚀”。

6.4.3桥梁防腐涂装设计

6.4.3.1基本原则

前面我们提到了桥梁所处的环境不同，其受到的腐蚀因素也不尽相同。因此，桥梁涂装的防腐涂层配套必须遵循“量身定做”的设计理念。考虑到桥梁涂装中的各种因素，通常总结为以下四项涂装设计的基本原则。

1分考虑桥梁所处的大气腐蚀环境。如前本章6.4.2节“桥梁腐蚀环境分析”中所述，根据桥梁所处的大气、化学腐蚀环境的差异性，可以参照ISO12944-2:1999《钢结构保护涂层-环境的分类》腐蚀性环境分类标准和GB/T15957-1995《大气环境腐蚀性分类》，对桥梁所处的大气腐蚀环境进行分级。

2充分考虑桥梁的结构与工况条件。桥梁结构、形状与工况条件的不同对表面处理和涂装作业的要求有很大的不同，是涂装设计量身定做的重要依据。这些因素主要有：

• 钢结构还是混凝土结构；
• 桥梁结构类型：钢箱梁、钢板梁、钢桁梁、钢管拱
• 桥梁结构中各部位工况及其小环境特点，例如，钢箱梁内表面是否配置抽湿机等；
• 桥梁外观与色彩设计要求；
• 桥梁制造流程与涂装作业的衔接等。

3充分考虑施工工艺水平的高低。涂料的防护功能有阴极保护、缓蚀作用、屏蔽作用三种作用。施工工艺直接影响底材的表面处理、涂料的成膜质量，进而影响涂料防护功能的发挥。例如，富锌漆涂在表面处理达不到Sa2.5等级的钢表面，无法达到满意的阴极保护效果。因此，现代桥梁涂装特别强调：底材的表面处理、选用优质的重防腐涂料、正确设计涂装的油漆配套、严格控制现场的施工质量、加强运营过程中的维护与保养，从而确保及延长桥梁的使用寿命。

4充分考虑投资限制性因素。涂装设计与任何设计一样，必须贯彻“全寿命经济分析法”（LCCA）设计思想（详见本书第三章第3.2.4节叙述）；控制投资在允许的范围内，才是可行的。

6.4.3.2防腐涂层的使用寿命

根据桥梁防腐预期寿命，选用优质的重防腐涂料体系。一般来说，新建大型桥梁在涂装施工质量达标、建成通车后对油漆涂层进行正常的维护及保养的前提下，是能够达到长效防腐要求的，JT/T722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》按保护年限将公路钢桥的防护期分为两类：

——普通型，10~15年

——长效型，15~25年

6.4.3.3防腐涂装设计的内容

防腐涂装设计主要应包含以下内容：

• 层设计寿命
• 腐蚀环境分析
• 引用标准
• 配套体系
• 产品技术指标
• 装工艺方案
• 质量检验与验收
• 其他

6.4.3.4桥梁涂层色彩设计

桥梁发展到今天，已经不再仅仅是传统意义上作为便利交通的一种工具了。很多时候，桥梁代表了一个城市的象征、反映了一个城市的特色。润扬长江公路大桥的钢箱梁采用了金属铝色，横跨于万里长江之上，宛若银河落人间；汕头礐石大桥的斜拉索巧妙地选用了橙黄，远远望去，好似万道霞光倾洒在绿波之上。云南小湾大桥采用了冰灰色与周围绿水青山的大自然色彩协调和谐，增添了旅游观赏性，桥梁俨然成了城市或地区的一道道靓丽的风景线。因此，业主们在要求桥梁质量的同时，也越来越关注桥梁的外观、尤其是防腐涂层的颜色选择。

但是，色彩的设计也并非易事。首先，人类对与颜色的感觉非常复杂。某些颜色会使人宁静、舒畅；相反，有些颜色则使人烦躁、紧张。对于行车在桥梁上的人来说，颜色也关系到安全；其次，颜色对于产品的成本和耐性也影响巨大。某些颜色，如鲜红或鲜黄，若选用单偶氮类颜料，成本不高但耐候性差，不能大大长效防护的目标；而选用其他颜料，则成本可能会上升很多。因此，色彩的设计以及成为桥梁防护涂装设计中必不可少的一项内容。设计者们不但考虑业主的要求，更应考虑安全、成本和耐性方面的问题。

总之，在色彩设计上应遵循工艺美学、交通安全、涂膜性能、技术经济及周围环境等多方面协调与和谐的原则。

6.4.4桥梁涂装标准

6.4.4.1基础性标准

前面提到，桥梁的涂装设计要充分考虑到大气腐蚀环境的影响。ISO12944-2:1998《钢结构保护涂层-环境分类》和GB/T15957-1995《大气环境腐蚀性分类》是目前涂装设计中采用最多、也是最实用的。具体分类方法可以参考本章第一节中的“5.1.5大气腐蚀分类”。

6．4．4．2防腐涂料检测方法标准

防腐涂料的检测可以分为两类：涂料物化指标的检测盒涂料的漆膜耐性检查。前者主要用于现场对涂料质量稳定性的评估，而后者则用来评估涂料是否符合涂装设计的要求。常用的检测方法标准如下：

GB/T 1725  色漆、清漆和塑料  不挥发物含量的测定

GB/T 1727 漆膜一般制备方法

GB/T 1728 漆膜、腻子膜干燥时间测定法

GB/T 1731 漆膜柔韧性测定法

GB/T 1732 漆膜耐冲击测定法

GB/T 1733 漆膜耐水性测定法

GB/T 1740 漆膜耐湿热测定法

GB/T 1771 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定（等效采用ISO 7253）

GB/T 1865 色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射暴露（滤过的氙弧辐射）（等效采用ISO 11341）

GB/T 5210 涂层附着力的测定法 拉开法

GB/T 6742 色漆和清漆 弯曲试验（圆柱轴）

GB/T 6750 色漆和清漆 密度的测定 比重瓶法

GB/T 6753.1 色漆、清漆和印刷油墨 研磨细度的测定

GB/T 9269 料黏度的测定 斯托默黏度计法

GB/T 9274 色漆和清漆 耐液体介质的测定

GB/T 9286 色漆和清漆 漆膜的划格试验

6.4.4.3桥梁防腐涂装行业标准

1铁道行业标准

目前我国铁道行业就钢桥防腐保护制定了4个行业标准。其中标准TB/T 2486-1994《铁路钢梁涂膜劣化评定》规定了铁路钢梁涂膜劣化类型、劣化等级和评定方法，适用于评定钢梁涂膜的状态、质量以及铁路钢梁劣化涂膜涂装分类、桥梁其他钢铁结构；标准TB/T 1527-2004《铁路钢梁保护涂装》规定了铁路钢桥保护涂装技术要求、试验方法和检验规则，适用于钢桥的初始涂装、钢桥涂膜劣化后的重新涂装和维护涂装；标准TB/T 2772-1997《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》和TB/T 2723-1997《铁路钢桥用面漆、中间漆供货技术条件》分别规定了铁路钢桥各涂装体系防锈底漆、中间层用漆、面漆的分类、技术要求、试验方法、检测规则及包装、标志、运输和贮存，适用于新建钢梁涂装、运营中钢梁重新涂装及维护涂装和其他钢结构涂装使用的防锈底漆、中间漆、面漆。

2化工行业标准

标准HG/T 3656-1999《钢结构桥梁漆》按使用年限，将钢桥涂装产品分为普通型和长效型两类。分别对这两类产品的防锈底漆、中间层用漆、面漆的技术要求、试验方法、检验规则及包装、标志、运输和贮存作了规定。同时在附录中列举了两类茶农的常用品种，并介绍了几个实际应用配套体系。

标准HG/T 3668-2000《富锌底漆》对近年来在桥梁重防腐涂装中广泛应用的富锌底漆进行了分类：1型无机富锌底漆（不挥发分中金属锌含量≥80%）和2型有机富锌底漆（不挥发分中金属锌含量≥70%）.对此两类产品分别规定了技术要求、试验方法、检验规则及包装、标准、运输和贮存。标准中还详细介绍了富锌底漆一项重要指标：不挥发分中的金属锌含锌的检测方法。目前，国内一般都依据此标准来检测锌含量，实践表明，由于金属锌在取样、调配测试过程中可能因部分被氧化成氧化锌及其他原因，锌含量检测结果往往偏低。2009年本标准即将发布更新版本，最主要的变更是将富锌底漆（无机和有机）不挥发分中的金属锌含量分为：≥60、≥70、≥80三个等级，并对个别指标做了相应的调整。

3交通行业标准

JT/T 694-2007  混凝土桥梁表面涂层防腐技术条件

JT/T 695-2007  悬索桥主缆防腐涂装技术条件

JT/T 722-2008  公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件

这是三份新标准。其中JT/T 694-2007标准，在对混凝土桥梁作出腐蚀环境与腐蚀因素分析的基础上，设计规定了混凝土桥梁在各种腐蚀环境条件下表面涂层配套体系及其性能指标，，并对涂装施工、验收、安全、卫生及环境保护等作出具体的规定。JT/T695-2007标准适用于悬索桥主缆系统的防腐涂装。除规定了有关术语和定义外，着重设计规定了主缆系统涂装材料配套体系、施工工艺、相关材料的性能指标以及验收、安全、卫生、环保等。

JT/T 722-2008由我部与北京百慕共同起草。标准充分参考看我公司在钢结构桥梁防腐涂装中的成功经验，结合近年来已在市场上得到成功应用的新产品、新技术，并对以往涂装中一些不正确的做法、概念作了总结和纠正。标准首先根据ISO12944对钢结构桥梁所处的腐蚀环境、保护年限进行了分类，在此基础上推荐了各种腐蚀环境条件下的防腐涂装配套体系，并对涂装施工、验收、安全、卫生及环境保护等作出具体的规定。同时，标准还充分参考ISO12944、HG/T3656、HG/T3668、HG/T3792、TB/T2772、TB/T2773、TB/T1527等国内外的相关标准，并结合国内外大型桥梁项目队涂料产品的技术要求，对涂层配套体系和各常用涂料的性能指标进行了明确的规定，纠正了以前一些标准中的某些不正确的技术指标等（如化工标准和铁标中规定了环氧云铁漆的细度指标不超过80或90微米）。本标准已由交通部于2008年7月29日发布，11月1日正式实施。

6.5桥梁防腐涂装配套体系

6.5.1配套原则

在设计桥梁防腐涂装配套时，首先应充分考虑配套的可行性。换而言之，也就是配套涂料之间的相容性。作为通用原则，涂层之间的配套应遵循以下条件：

1含强极性溶剂的涂料不能施工在含弱极性溶剂的涂料尚，如果后道涂层的溶剂较强，漆膜可能会产生咬底、渗色等弊病。这种现象在醇酸产品中尤为明显。

2热固性涂料不能施工在热塑性涂料上（即软底不能配硬面），因为两者在干燥或固化过程中存在应力变形差异，会导致漆膜开裂、剥落等早期缺陷；

3化学固化的涂料不能施工在物理固化的涂料上，否则会造成漆膜起泡现象二影响涂层性能。

6.5.2钢结构桥梁的配套体系

6.5.2.1钢结构（钢箱梁）外表面

配套一：红丹防锈底漆（2道80微米）+灰云铁醇酸面漆（3道120微米）

1976年，红丹防锈底漆和醇酸灰云铁面漆开始在南京和武汉长江大桥上得到应用。但是，一方面由于油性醇酸是通过与氧气反应固化成膜，如果膜厚过高，不利于氧气的渗透与固化。因此，醇酸涂料必须多道喷涂以达到重防腐的膜厚设计要求；其次，从环保和职业安全的要求考虑，红丹底漆因含铅，毒性大，已不再为世界各国所采用；另一方面，上述涂装系统的耐久性和维护涂装的经济性则显得不尽人意。因此，目前该配套已基本不再为桥梁防腐配套设计者所考虑。

配套二：环氧富锌底漆（1道80微米）+环氧云铁中间漆（1道100微米）+氯化橡胶面漆（2道80微米）

自上世纪90年代初开始，该配套开始应用于大型钢桥上。如上海的南浦和徐浦两座大桥均选用了该配套。

氯化橡胶涂料在中国中、低端防腐市场仍占有一定的份额，然而，早在1995年中国政府已承诺到2010年停止使用用法生产氯化橡胶，而水相制备法至今尚不成熟。氯化橡胶面漆的耐候性并非最好，其漆膜2~3年后开始出现粉化；而且，因含氯而有黄变的趋势，保色性也不好。对于大型桥梁，现已放弃了该配套。

配套三：环氧富锌底漆（1道80微米）+环氧云铁中间漆（1道150微米）+脂肪族聚氨酯面漆（2道80微米）

该配套适用于处于一般至较严重的腐蚀环境下的桥梁，较为经济、实用。世界各国都有很多著名的桥梁采用上述配套，包括我国在建的黄浦江大桥和香港昂船洲大桥就采用此配套。一般防护寿命可达10~15年。

配套四：无机富锌底漆（1道75微米）+环氧封闭漆（1道25微米）+环氧云铁中间漆（1道150微米）+脂肪族聚氨酯面漆（2道80微米）

无机富锌底漆配方设计可以超过CPVC（临界颜料体积浓度），因此与环氧富锌底漆相比，拥有更高的锌含量，从而确保更优越的阴极保护性能。同时，其成分更可与钢材表面发生反应，从而保证优异的附着能力。

但是，无机富锌漆膜有多孔的特性，尤其是刚施工的漆膜。这会带来一系列的不利。虽然经过几个月的室外固化，其孔隙会逐渐被由于受大气中二氧化碳和湿气作用形成的锌盐填充而变得致密，但是桥梁的建造是不允许在涂下道漆前进行一至两个月的固化的，这就会造成后续涂层的起泡。为此，专门设计了用于无机富锌表面的环氧封闭漆则有助于减少其后继涂层的起泡。通常，环氧封闭漆选用较小分子的树脂，使其本身具有良好的渗透性。同时通过与一定比例的稀释剂混合使用，达到最佳的流动性和渗透性，填充无机富锌表面的孔隙，从而避免后继涂层的起泡。

此配套自九十年代中期开始，广泛应用于我国大型桥梁的建设中。实践也证明了它确实拥有优异的防腐性能，堪称迄今为止桥梁最为经典的防腐配套。目前正在建设中的世界第一的斜拉桥苏通长江公路大桥就采用此配套。防护寿命可达15年以上。

配套五：无机富锌底漆（1道75微米）+环氧封闭漆（1道25微米）+环氧云铁中间漆（1道150微米）+（氟碳面漆或聚硅氧烷面漆（2道80微米）

为满足人们对大型桥梁的涂装有更长的防护周期的要求，近年来各国的涂料供应商都在抓紧研制、开发聚氨酯面漆的更新替代产品。氟碳面漆和聚硅氧烷面漆的出现，使桥梁涂装的防护周期延长，大大增强面漆的耐候性。桥梁防腐涂装水平达到了前所未有的高度。

氟碳面漆和聚硅氧烷面漆都是应用成膜树脂的分子键能高、不易断裂的设计原理，从而保证了漆膜具有更好的耐候性。在本书第二章2.2.4节中已有较详细的介绍。目前，这两种配套均已开始在国内新建桥梁上得到应用。

6.5.2.2钢箱梁内表面

配套一（配套抽湿设备）：厚浆型环氧（云铁）漆（1道150微米）

配套二（不配备抽湿设备）：环氧富锌底漆（1道80微米）+厚浆型环氧（云铁）漆（1道150微米）

配套三（不配抽湿机）：环氧富锌底漆（1道80微米）+环氧煤焦油沥青漆（1道125微米）

配套四：无机富锌底漆（1道80微米）

考虑到箱梁内部相对比较密封的环境，采用低VOC（挥发性有机物含量）的高固体份（厚浆型）环氧漆更有利于健康和安全。

虽然云铁漆具有更好的屏蔽性，但由于云铁原料本身颜色较深，因此漆膜的颜色较暗。应用于箱梁内部，不利于检查、维护。因此现在有些桥梁设计者更倾向去选用浅色的纯环氧厚浆漆。

桥梁架设、拼接完成后，桥面需要铺设沥青。也就是说箱内顶桥面一侧对于高温（通常在130℃）需要有足够的抵抗力。厚浆型环氧漆的最高耐热可以达到140℃~150℃。

煤焦油沥青成本低，且具有优良的耐水性。但因沥青的存在，漆膜颜色深不利于检查、维修；而且煤焦油沥青含有致癌物质，在欧美国家已禁止使用。因此一般较少采用。

至于无机富锌底漆，因其对于钢材的表面处理要求高，而这在箱梁内比较难以操作；同时漆膜颜色偏暗，不利于检查、维修，因此一般较少采用。

6.5.2.3桥面

配套一：环氧富锌底漆（1道80微米）

配套二：无机富锌底漆（1道75微米）

环氧富锌底漆和无机富锌底漆都具有优良的防腐性能，并其漆膜硬度、耐磨性能非常优异。同时，经实践证明，两者与桥面的铺装材料之间的结合也非常良好。

尚须指出的是，电弧喷镀锌（铝）及其合金新工艺在桥梁防腐涂装工程也有应用，取代富锌底漆。从理论上讲其电化学阴极保护性能更佳，但施工工艺要求更加严格，特别是表面处理（喷砂至Sa3级）和锌（铝）材质控制。参照执行国家标准GB/T9793-1997《金属和其他无机覆盖层 热喷锌、铝及其合金》（evqISO2063:1991），并合理选择封闭漆及其配套中间漆、面漆。显然，金属热喷涂也是一种高耗能工艺，对于大型钢结构件（如钢桥箱梁梁叚）应谨慎选用。

6.5.3混凝土桥梁的配套体系

配套一：环氧封闭漆（按混凝土表面灵活掌握）+环氧腻子（用于填坑找平）+环氧厚浆漆（1道100微米）+脂肪族聚氨酯面漆（1道80微米）

由于混凝土是一种多孔的表面，因此需要施工一度封闭层才可以施工保护漆，在涂装油漆前用来渗透封闭、清洁固化后的混凝土结构表面，靠毛细孔的表面张力吸入深约数毫米的混凝土表层中，可显著降低混凝土的吸水性和氯化物的渗入。环氧封闭漆采用一种低黏度的双组份环氧清漆，有着极好的渗透性。

由于混凝土施工后会出现表面接口位置不平、砂孔等现象或者其它美观上的问题，就需要通过施工腻子来解决。考虑腻子的高PVC（颜料体积浓度）的特性，一方面通过环氧树脂增加其内聚力；另一方面，可根据施工中各种不同想需要，添加一定大小和数量的砂粒。同时，为了保证腻子和混凝土的粘结性，腻子必须是施工在封闭漆的表面上。

配套二（防碳化配套）：环氧封闭漆（按混凝土表面灵活掌握）+ 环氧腻子（用于填坑找平）+丙烯酸封闭漆（1道50微米）+丙烯酸面漆（2道×50微米）

丙烯酸封闭漆是一种改良的丙烯酸涂料，具有良好的渗透性能及优异的耐沾污能力，能使混凝土表面具有抗碳化作用。

丙烯酸面漆具备极佳的保色性能，而且兼备防水及防碳化作用。

防碳化保护涂料能有效发挥保护作用，阻止混凝土的碳化。此配套体系具有“呼吸作用”，可以让混凝土内部的水分子的形态透过漆膜，减少了油漆系统的内部渗压；又防止了水以液体的形态进入混凝土内部加速碳化作用。

配套三 浪溅区的配套：环氧封闭漆（按混凝土表面灵活掌握）+环氧腻子（用于填坑找平）+环氧漆（1道350微米）

浪溅区（干湿交替）受潮水涨退的时间影响，工作时间短，操作过程环境恶劣，因此需要采用比较特殊的配套产品。目前国内外较多采用的是特制的超强度环氧漆。这种采用特种胺加成物固化技术的环氧涂料，可形成坚韧的漆膜，具有突出的耐磨耐碰撞性能。同时其兼具快干性和耐水性。在常温的环境下，施工几小时后浸泡在水中，漆膜具有较强的抗压能力；而且漆膜可在水中继续固化。

6.5.4国内主要大型桥梁涂装配套体系简介

下表是笔者收集的一些国内主要大型桥梁涂装配套体系，作为读者阅读本节内容时的参考。

表6-2 国内桥梁防腐涂装配套体系

桥梁名称	部位	品种	油漆名称	涂装道数	漆膜厚度（μm）
南京长江大桥 1968年	钢桁梁	底漆	醇酸红丹防锈漆	/	/
		面漆	66灰色铝锌户外面漆	/	/
南京长江大桥 武汉长江大桥 1976年	钢桁梁	底漆	云铁酚醛底漆	2	总膜厚200-300
		面漆	云铁醇酸钢桥面漆	2
上海南浦大桥 1991年 上海杨浦大桥 1993年	钢箱梁外表面	底漆	环氧富锌底漆	1	80
		中涂漆	环氧云铁中间漆	2	100
		面漆	氯化橡胶厚膜型面漆	2	45
	钢箱梁内表面	底漆	环氧富锌底漆	/	/
		中涂漆	环氧云铁中间漆	/	/
		面漆	环氧煤沥青涂料	/	/
广东虎门大桥 1997年	钢箱梁外表面	底漆	无机硅酸锌底漆	1	75
		封闭漆	环氧铁红封闭漆	1	25
		中间漆	环氧云铁中间漆	2	80
		面漆	丙烯酸聚氨酯面漆	2	80
厦门海沧大桥 1999年	钢箱梁外表面	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	80
		封闭漆	环氧封闭漆	1	25
		中间漆	环氧云铁中间漆	2	80
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
芜湖长江大桥 2000年	钢桁梁	底漆	环氧富锌底漆	2	80
		中间漆	环氧云铁中间漆	1	50
		面漆	灰铝粉醇酸面漆	2	80
武汉军山长江大桥 2000年	钢箱梁外表面	喷铝	电弧喷铝	1	≥180
		封闭漆	环氧云铁封闭漆	1	20
		中间漆	环氧云铁中涂漆	1	60
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	60
	钢箱梁内表面	防锈漆	厚浆型环氧耐磨漆	1	125
	风嘴内表面	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	80
		封闭漆	环氧封闭漆	1	25
		面漆	环氧面漆	1	125
重庆鹅公岩大桥 2000年	钢箱梁外表面	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	70
		封闭漆	环氧云铁封闭漆	1	25
		中间漆	环氧云铁中间漆	1	80
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
南京长江大桥 2001年	钢箱梁外表面	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	80
		封闭漆	环氧封闭漆	1	30
		中间漆	环氧云铁中间漆	2	80
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
	钢箱梁内表面	底漆	环氧云铁防锈漆	1	50
		面漆	环氧玻璃鳞片涂料	1	50
宜昌长江大桥 2001年	钢箱梁	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	80
		封闭漆	环氧封闭漆	1	25
		中间漆	环氧云铁中间漆	2	80
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
舟山桃夭门大桥 2004年	钢箱梁外表面	喷铝层	电弧喷铝	1	200
		封闭漆	环氧云铁封闭漆	1	/
		中间漆	环氧云铁中间漆	1	60
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
	混凝土主塔	封闭漆	环氧封闭漆	/	/
		中间漆	环氧云铁中间漆	/	/
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	/	/
润扬长江公路大桥 2004年	钢箱梁外表面	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	75
		封闭漆	环氧云铁封闭漆	1	25
		中间漆	环氧云铁中间漆	1	150
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
	钢箱梁内表面	底漆	磷酸锌环氧底漆	1	50
		面漆	厚浆型环氧面漆	1	70
	桥面	底漆	环氧富锌底漆	1	80
苏通长江公路大桥在建	钢箱梁外表面	底漆	无机硅酸富锌底漆	1	75
		封闭漆	环氧云铁封闭漆	1	25
		中间漆	环氧云铁中间漆	1	150
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
	钢箱梁内表面	底漆	厚浆型环氧漆	1	70
		面漆	厚浆型环氧漆	1	70
香港昂船洲大桥 在建	钢箱梁外表面	底漆	环氧富锌底漆	1	50
		中间漆	环氧云铁中间漆	2	300
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
广州珠江黄埔大桥 在建	钢箱梁外表面	底漆	环氧富锌底漆	1	80
		中间漆	环氧云铁中间漆	1	150
		面漆	脂肪族聚氨酯面漆	2	80
注：打“/”为数据不详。

 

6.6桥梁涂装工艺流程简介

桥梁涂装一般分为三个阶段：

第一阶段，在钢结构预制工厂进行钢结构粗加工，经喷砂处理后喷涂车间底漆做临时保护；

第二阶段，将第一阶段完成的钢结构运至装配工厂，进行焊接与装配、二次表面处理、喷涂底漆、中间漆、第一道面漆，养护完毕后运输至桥梁工地现场；

第三阶段，在工地现场进行梁段的合拢，进行表面清理，局部补涂，然后进行整体完工涂装，桥面经喷砂以后喷涂桥面底漆。

6.6.1钢桥涂装工艺要点

6.6.1.1涂装前的表面处理，喷砂是迄今为止最佳的表面处理工艺。

6.6.1.2.涂装要求：

①涂装前施工人员应了解施工方案；

②质量不合格的油漆不能投入使用；

③确认其清洁度、粗糙度合格后方可涂装；

④并做好涂装环境条件的记录、备查，严禁在风、霜、雨、雪等恶劣天气下进行涂装；

⑤了解产品信息，检查涂装工艺装备的完整性、每度油漆的准备和配漆工艺参数，正式涂装之前做好试涂试验；

⑥严格喷涂工艺并遵守间隔时间；

⑦加强现场质量检验和控制及时反应和处理不合格项目；

⑧加强现场管理和安全文明生产。

6.6.2钢箱梁涂装工艺流程

6.6.3混凝土主塔的涂装工艺流程

6.6.4浪溅区的涂装工艺流程

浪溅区（干湿交替）受潮水涨退的时间影响，工作时间短，操作过程环境恶劣，相对于正常区域的混凝土结构，表面处理的时间要求大大缩短，以便有足够的时间使涂料表干。高压淡水喷射时间快，而且有较好的效果；同时，高压淡水冲洗后采用热风吹干的方法，也可以大大缩短表面处理。因此，对于浪溅区的涂装，如有条件，最好在表面处理中增加此两道工序。浪溅区的涂装工艺流程如图6-5所示。

6.7桥梁的维修涂装

6.7.1防腐涂层的失效分析

防腐涂层失效是指涂层长期暴露在腐蚀环境下，而引起各种物理和化学性能的衰变，使其失去原有的性能，部分或全部失去对桥梁基体的保护作用。

桥梁的防腐涂层失效主要分为有机涂层失效和金属涂层失效两大类。

1有机涂层的失效分析

主要是涂层收到化学物质的侵蚀，或受到外界环境如紫外线、冷热雨水等等长期作用，以及腐蚀介质对涂层的溶胀扩散等导致其受到破坏等等。

2金属涂层的失效分析

对于金属涂层，主要有热喷锌、热喷铝、热浸镀锌和富锌涂层几种、它们都是利用锌或铝在使用过程中起到的阴极保护作用、牺牲自己来保护钢铁底材。金属涂层的失效形式为均匀的化学或电化学腐蚀，它的腐蚀寿命可以根据试验获得涂层的腐蚀速率，在已知金属涂层厚度的情况下，计算金属涂层的耐蚀寿命。富锌涂层的腐蚀失效则兼具有机涂层和金属涂层的特点，一方面富锌涂层对钢铁有阴极保护作用，另一方面有机涂层的失效会使金属锌粉附着不牢或脱落失去作用。因此，对于富锌涂层应视上述两种因素谁更占主导，则涂层的使用寿命就取决于那种因素。

3复合涂层的失效。

现代桥梁的重防腐体系，是以金属涂层和有机涂层相结合的保护涂层。外层的有机涂层可以有效地阻挡腐蚀因子对金属涂层和钢铁的侵蚀。复合涂层的失效首先就是外层有机涂层的失效，大多数情况为粉化、剥落等。由于有机涂层的损坏，腐蚀因子有机会渗入底面，再引起金属涂层的腐蚀失效，而腐蚀产物的生成和积累又会引起有机涂层的附着力下降等。

6.7.2维修涂装的依据

由于防腐涂层的腐蚀失效，为了保护桥梁的安全性和耐久性，就有必要在一定时间内原有的防腐涂层进行更新和维护。但是更新维护的依据是什么？简单的说，如何判断桥梁原有涂层的失效程度—-是局部还是全部？在确保更经济、更合理的前提下，什么时候才必须对桥梁进行更新维护？

GB/T 1766-1995《色漆和清漆 涂层老化的评级方法》（参照采用ISO 4628/1~5）提供了较为详尽的评估方法，通过对有机涂层的起泡、锈蚀、开裂、剥落等几个方面对其腐蚀失效的程度进行分级，为相关的管理维护部门制订维护方案提供了简单明了的依据。

按上述标准评级，通常认为有机涂层失效的综合等级达到3（S3）或4（S4）时，应尽早安排涂层的更新维修涂装。

需要说明上述标准中列举的锈蚀一项。锈蚀的产生是由于底材的表面处理不当、涂层的厚度过低、或者涂层涂装不当，有贯穿孔隙存在等原因所造成的。出现锈蚀，说明涂层局部已完全失去作用，对于整个有机涂层的防腐性能也产生影响。同时锈蚀斑点处腐蚀产物的集聚，也会加速周边的涂层产生起泡、剥落、老化等失效作用。防腐技术认为，涂层的锈蚀面积等级达到了3级（相当于ISO4628/3中的Ri3或欧洲标准的Re3）就应对涂层进行维修涂装了。

6.7.3维修涂装设计与施工

制订桥梁的维修涂装方案要比制订一个新建桥梁的涂装规程复杂的多。必须要有一套系统的防腐、进行一些特定的测试，来确定原有涂层的状态以及整体结构的完整性；同时还要仔细研究考虑施工地点的条件和相关的环境、安全方面的法律法规等等一系列的工作，才能与针对性地制定出维修方案来。

6.7.4维修涂装用涂料的选择

在选择维修用涂料前，首先要对原涂层进行全面的分析。这些工作包括原涂层的附着状况、原涂装配套系统的分析等等。通过一些简单的现场测试，可以大致了解原涂层状况。比如划格法测试（GB/T 9286-88）可以简便快速地了解涂层的附着（涂层之间、涂层内部或涂层与底材之间）状况；溶剂MEK（甲乙酮）擦拭法，根据涂层被擦拭后状况（溶解、咬起或起皱、影响不大），可以大致分析出涂装的种类是物理干燥型、氧化固化型或是化学固化型。当然，这些测试的结构式粗略的，只能作为参考依据。要得到精确的结果，还需要另外的方法或是实验室的测试。

其次，还需要考虑选用的涂料对表面处理的要求、维修现场的工作条件以及相应的涂装设备和涂装技术。

通过上述的测试和分析，并参照涂层件相容性的因素，以及设计涂层的使用寿命，才能选择合适的维修涂装用涂料。

6.7.5维修涂装的施工

根据原始涂层的老化程度，维修涂装可以选择局部维修或整体翻新。

局部维修可以使用一些简单的手动动力工具对需维修的部位进行表面处理，采用滚涂、刷涂或喷涂等方式进行修补。而整体翻新则需要将原有涂层全部清除干净，并采用合适的表面处理方式（一般采用喷砂除锈），按照新建桥梁结构的涂装施工要求，重新涂装新的防腐涂层。