海洋及近海區(qū)的大氣中多存在腐蝕性氣流，加上晝夜溫差大，濕度又高，這些因素對(duì)鋼結(jié)構(gòu)，特別是承重鋼結(jié)構(gòu)橋梁的影響是致命的，輕則影響橋梁的外觀，重則造成橋梁損毀，因此必須對(duì)此環(huán)境下服役的鋼結(jié)構(gòu)橋梁采取相應(yīng)的涂裝措施。

位于浙江杭州灣新區(qū)(該地區(qū)為典型的海洋大氣環(huán)境，腐蝕環(huán)境類別為C5-M)的某大橋?yàn)槿邕B續(xù)鋼桁梁橋，長(zhǎng)227.7 m，寬41.5 m，其橋型總體布置立面圖如圖1所示。橫斷面采用兩片主桁布置，主桁中心間距25.8 m。主體結(jié)構(gòu)采用Q345D鋼，栓焊結(jié)合。

一、防腐涂裝體系的選擇

根據(jù)橋梁所處環(huán)境、設(shè)計(jì)要求和橋梁的結(jié)構(gòu)部位，結(jié)合相關(guān)理論JT/T 722–2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》及GB 50205–2017《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求來(lái)為主體鋼結(jié)構(gòu)選定表1所示的長(zhǎng)效型涂裝方案，其中耐候性面漆的顏色按全橋景觀設(shè)計(jì)要求來(lái)確定。

1. 1 內(nèi)表面(即箱型桿件內(nèi)部空間)的涂裝

考慮到鋼結(jié)構(gòu)加工期間焊接及涂裝交叉施工等不利因素，參考南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋、貴州鴨池河桁架橋的施工經(jīng)驗(yàn)，上、下弦桿及腹桿等封閉型桿件的內(nèi)部?jī)H做預(yù)處理涂裝，取消中間漆和面漆，表面除銹達(dá)到GB/T 8923–1988《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》規(guī)定的St3級(jí)，僅設(shè)1道厚度≥60 μm的環(huán)氧富鋅底漆。

施工完成后用航空密封膠對(duì)所有隅角部位以及拼接板的縫隙進(jìn)行填塞。

1. 2 涂層體系的性能特點(diǎn)

(1)醇溶性無(wú)機(jī)富鋅底漆用于打底及調(diào)平，其陰極保護(hù)作用可使鋼材不易發(fā)生銹蝕；環(huán)氧磷酸鋅底漆可滿足鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)防銹的要求。

(2)環(huán)氧封閉漆能夠杜絕空氣侵入底漆，同時(shí)起到隔離作用，降低底漆與中間漆發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致中間漆起泡的風(fēng)險(xiǎn)；環(huán)氧云鐵中間漆含云母，起到封閉、保護(hù)涂層的作用。

該體系在15 ~ 25 a內(nèi)能最大限度地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不受有害氣體、干濕變化等侵害，具有優(yōu)異的裝飾性能，抗紫外線、防老化(氟碳面漆和聚氨酯面漆的耐人工加速老化時(shí)間分別為3 000 h和1 000 h)，以及承受構(gòu)件變形能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

1. 3 涂裝工藝試驗(yàn)

選取涂有車(chē)間底漆(醇溶性無(wú)機(jī)硅酸鋅)的試板(厚度為14 mm)，漆膜厚度選用上限，即25 μm。施工前，通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)表面處理及噴涂的工藝參數(shù)，為后續(xù)施工及批量涂裝生產(chǎn)提供有效的技術(shù)依據(jù)。

在滿足表面處理要求的情況下，確定并記錄空氣壓力、噴射角度、噴射速率等工藝參數(shù)。采用的階梯試件1、2的規(guī)格均為300 mm × 200 mm × 12 mm，評(píng)定項(xiàng)目為涂層厚度(采用干膜測(cè)厚儀檢測(cè))，施工方法為高壓無(wú)氣噴涂法及電弧噴鋁法，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2 ~ 5。

1. 4 施工準(zhǔn)備

1. 4. 1 鋼材預(yù)處理

在鋼材預(yù)處理流水線上完成鋼板和各種型材的預(yù)處理，表面除銹達(dá)到GB 8923規(guī)定的Sa2.5級(jí)，Rz 30 ~ 70 μm，并噴涂一道車(chē)間底漆以防止鋼材在加工過(guò)程中銹蝕。

要注意優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)加工，對(duì)零件邊角部位進(jìn)行倒角、打磨處理。鋼結(jié)構(gòu)加工完成后要進(jìn)行二次噴砂，清除車(chē)間底漆以便于噴涂底漆。

1. 4. 2 涂裝車(chē)間設(shè)施

涂裝廠房按“噴涂合一”配置，執(zhí)行“一噴一涂”工藝方案，即需要具備保溫除濕功能的噴砂車(chē)間和涂裝車(chē)間。

噴砂是為了防止灰塵，清除鋼材上的污點(diǎn)及油漬，在光滑的鋼材表面做出粗糙度。涂裝有手工及機(jī)械噴涂。

二、涂裝施工

2. 1 總體安排

在鋼結(jié)構(gòu)件加工場(chǎng)地完成單元節(jié)(上、下弦桿，腹桿，橋門(mén)架等)的涂裝，流程如圖2所示，即單節(jié)鋼桁外表面完成噴砂除銹、電弧噴鋁及油漆涂裝；桿件內(nèi)部表面完成噴砂除銹預(yù)處理及涂裝，噴涂或刷涂耐熱環(huán)氧富鋅底漆，并適當(dāng)加厚涂膜，對(duì)密封區(qū)域進(jìn)行密閉封堵。

橋面板頂面的臨時(shí)防腐是在廠內(nèi)噴砂除銹至Sa2.5級(jí)后噴涂60 μm厚的環(huán)氧磷酸鋅底漆。

鋼結(jié)構(gòu)各單元節(jié)在廠內(nèi)防腐涂裝完后，運(yùn)到橋址現(xiàn)場(chǎng)拼裝成橋，并完成焊縫處理、破損處修補(bǔ)及橋面焊縫涂裝。

最后對(duì)整橋外表面(含橋面系)總體涂裝第二道面漆，以及做好護(hù)欄等附屬工程。

2. 2 表面清理工藝

表面清理包括對(duì)表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)、打磨，以及清除鋼板表面的氧化皮、油污、可溶鹽等。工藝流程為：焊接缺陷補(bǔ)焊→打磨→用清洗劑清洗油污→吹凈→干燥。

為增強(qiáng)漆膜與鋼材的力，應(yīng)對(duì)二次除銹后的鋼材表面進(jìn)行清潔處理：先用壓縮空氣吹凈表面的粉粒，再用無(wú)油污的干凈棉紗或碎布抹凈。

2. 3 噴漆的技術(shù)要求

采用刷涂法及高壓無(wú)氣噴涂法，其中刷涂屬手工操作，只在預(yù)涂和小面積補(bǔ)涂時(shí)采用。表面噴砂處理經(jīng)檢驗(yàn)合格后應(yīng)保護(hù)好清潔的表面，并在4 h內(nèi)噴涂底漆。

噴底漆前，還應(yīng)預(yù)涂所有焊縫、邊角以及所有不易噴涂的部位。所有預(yù)涂均采用刷涂。用攪拌機(jī)將涂料的各組分?jǐn)嚢杈鶆颍匾獣r(shí)進(jìn)行過(guò)濾，再按要求進(jìn)行調(diào)配。

底漆與中間漆的最長(zhǎng)暴露時(shí)間不超過(guò)7 d。兩道面漆間隔若超過(guò)7 d，需用細(xì)砂紙打磨拉毛。

2. 4 金屬噴涂的技術(shù)要求

采用十字噴涂法進(jìn)行電弧噴鋁，通過(guò)調(diào)節(jié)施工參數(shù)來(lái)做到鋁層顆粒細(xì)小，以降低鋁層的孔隙率。摩擦面涂裝范圍從孔群最外側(cè)螺栓孔壁外延80 mm，要做到摩擦面、噴涂面規(guī)整，無(wú)波浪邊。

2. 5 工地涂裝

2. 5. 1 涂層損壞處的修補(bǔ)涂裝

最后一道面漆在鋼橋合攏后涂裝。在此之前應(yīng)對(duì)運(yùn)輸、安裝過(guò)程中破損的涂層進(jìn)行修補(bǔ)，先打磨破口，再逐層補(bǔ)涂油漆，從補(bǔ)涂底漆開(kāi)始，底漆固化后再涂中間漆。

小面積涂層的修補(bǔ)可采用機(jī)械除銹，根據(jù)涂層配套進(jìn)行修補(bǔ)，可手涂至設(shè)計(jì)厚度。

2. 5. 2 面漆的涂裝

涂裝最后一道面漆之前，對(duì)全橋整體拉毛及修補(bǔ)涂層，確保表面沒(méi)有油污、灰塵。拉毛后的油漆表面應(yīng)盡快涂裝第二道面漆。

工地連接焊縫經(jīng)檢驗(yàn)合格后，其表面應(yīng)噴砂除銹至St3。清潔已噴涂涂層表面的污染處，修復(fù)損壞的涂層，然后涂裝整橋的面漆。

表面清潔的方法與步驟：

(1)可用環(huán)氧稀釋劑擦洗掉鋼結(jié)構(gòu)件外表面較明顯的油污；

(2)用潔凈的清水高壓沖洗表面，除去鋼結(jié)構(gòu)件外表面的鹽分、灰塵等；

(3)用環(huán)氧稀釋劑擦試鋼結(jié)構(gòu)件外表面一遍，除去表面殘留的不易觀察到的油污；

(4)待鋼結(jié)構(gòu)件外表面環(huán)氧稀釋劑揮發(fā)后用1號(hào)砂紙打毛油漆表面，再用抹布擦凈表面灰塵。

對(duì)于已涂裝完畢的節(jié)段，應(yīng)避免涂層損傷，嚴(yán)禁碰撞和擦傷涂層，盡量減少重新電焊等作業(yè)。

2. 6 焊縫的處理

涂裝前清除焊縫表面缺陷、焊渣和污染物，然后進(jìn)行相應(yīng)的表面處理，及時(shí)進(jìn)行后續(xù)涂裝。

在保證焊縫區(qū)域底漆厚度的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)增加中間層的厚度，一般為原厚度的1.2倍，如一道中間漆厚度可由75 μm最大增至90 μm。

桿件拼裝完成后，所有隅角部位和拼接板間的縫隙都必須用彈性膩?zhàn)犹钛a(bǔ)封閉，干燥后適當(dāng)打磨，再涂裝。

三、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

3. 1 高強(qiáng)螺栓連接處生銹報(bào)廢

初期由于工期緊張，未及時(shí)封堵局部外露的高栓群孔，兩處共4塊摩擦面的抗滑移系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)小于0.45，使它們?nèi)繄?bào)廢。

這是由于高強(qiáng)螺栓和栓接面在高強(qiáng)螺栓擰完報(bào)驗(yàn)合格后未及時(shí)進(jìn)行涂裝，結(jié)果遭遇下雨，雨水滲進(jìn)摩擦面留下紅色銹水，給摩擦面帶來(lái)較大的質(zhì)量隱患。

因此，對(duì)于外露積水的高強(qiáng)螺栓，建議用聚硫彈性密封膠封堵拼接板四周縫隙，以防止雨水從絲口處滲入，并在報(bào)驗(yàn)合格后12 h以內(nèi)完成摩擦面涂裝。

3. 2 外表面涂裝中面漆與中間漆之間結(jié)合力不良

在部分鋼桁外表面涂裝施工中，出現(xiàn)聚氨酯面漆與環(huán)氧云鐵中間漆之間結(jié)合力不良，致面漆脫落的質(zhì)量事故。

通過(guò)分析結(jié)合力與環(huán)境因素(包括稀釋劑、晝夜溫差和通風(fēng))之間的關(guān)系，認(rèn)為如果涂裝通用的環(huán)氧云鐵中間漆的目標(biāo)膜厚為150 μm，實(shí)際所需要的換氣量在封閉的廠房?jī)?nèi)很難達(dá)到。

因此改進(jìn)了車(chē)間的通風(fēng)條件以加速溶劑釋放，從而避免涂膜內(nèi)溶劑殘留。

另外，采用快干型環(huán)氧中間漆，并在環(huán)境溫度較低的時(shí)間段施工來(lái)保證中間漆的干燥速率。經(jīng)復(fù)檢，該問(wèn)題得到很好的解決。

3. 3 氟碳面漆局部出現(xiàn)針孔

1月份在進(jìn)行部分鋼結(jié)構(gòu)單元節(jié)的氟碳面漆施工時(shí)，由于氣溫驟降，涂料施工性能與環(huán)境不匹配，且中間漆干膜表面吸附了小分子水，致使面漆有密集針孔、魚(yú)眼和流掛缺陷。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)調(diào)整噴涂工序及進(jìn)行局部面漆試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)噴涂速率為1.2 m/s或0.2 m2/s，搭幅為33%時(shí)，所得漆膜平整，無(wú)異常，針孔問(wèn)題也未再發(fā)生。

四、現(xiàn)場(chǎng)施工的要點(diǎn)

(1)在低溫高濕的條件下，常規(guī)環(huán)氧中間漆受封閉環(huán)境的影響，涂膜內(nèi)部的稀釋劑揮發(fā)緩慢甚至不揮發(fā)，氟碳面漆又較致密，以至于中間漆內(nèi)溶劑滯留，影響層間結(jié)合力。此時(shí)需要適當(dāng)延長(zhǎng)環(huán)氧涂料的干燥時(shí)間，干透后方可上面漆。

(2) 由于環(huán)氧中間漆具有較好的抗流掛性，因此要根據(jù)溫度、濕度、噴涂膜厚和噴漆工的技術(shù)來(lái)控制稀釋劑的添加量，一般在5% ~ 20%之間。但在氣溫低時(shí)，按上限加入稀釋劑容易造成環(huán)氧中間漆干燥緩慢，短時(shí)間內(nèi)再噴涂氟碳面漆會(huì)造成底層溶劑滯留，從而導(dǎo)致層間結(jié)合力差。因此氣溫低時(shí)要相應(yīng)減少環(huán)氧中間漆中稀釋劑的添加量。

(3) 施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)氣溫和濕度的不同分別采用慢干稀釋劑和快干稀釋劑。由于工藝上沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分稀釋劑的使用溫度和濕度，因此部分桿件在中涂時(shí)誤用了慢干稀釋劑，造成施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，受濕度影響較大，且與面漆間結(jié)合力不良。中間漆采用快干產(chǎn)品，涂層反應(yīng)活性更高，硬度更好，因此要注意選用快干稀釋劑，提高涂膜的干燥速率，縮短涂層間的涂裝間隔。

(4) 密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)施工動(dòng)態(tài)，加強(qiáng)施工時(shí)的記錄，認(rèn)真控制產(chǎn)品攪拌、活化等環(huán)節(jié)，通過(guò)監(jiān)控溫度、濕度等條件，及時(shí)測(cè)試分段中間漆和面漆的干燥情況，以確定下一道施工與否，控制涂裝間隔。如晝夜溫差很大，涂膜難以均勻干燥，會(huì)造成不同部位的結(jié)合力不均。此時(shí)應(yīng)盡可能減少施工，原則上中間漆不用拉毛處理便可涂面漆。

五、結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)涂裝嚴(yán)格按照涂裝技術(shù)要求進(jìn)行，通過(guò)控制相關(guān)質(zhì)量及關(guān)鍵工序，成功地完成了防腐涂裝工程，涂層的防腐性能及外觀效果良好，可供類似工程參考。