高铁钢结构雨棚涂层修复方案研究

许宝林 上海铁路局土地房产管理处

高铁钢结构雨棚涂层修复方案研究

许宝林 上海铁路局土地房产管理处

由于高铁钢结构雨棚跨度大、净空高，且位于运营高铁线路上方，所处环境特殊，在进行钢结构涂层修复施工时存在时间短、夜间施工、高空作业等许多困难。选用专门针对高铁雨棚涂层修复研制的水性钢结构防腐涂料，根据其特性并结合高铁维修作业的特点，研究了高铁“天窗修”下的涂层修复施工技术方案，并通过与钢结构常用的溶剂型涂料进行现场试用和经济效益比选，具有很大的施工优势和推广应用价值。

高铁雨棚；涂层材料；施工技术方案；效益分析

1 概况

近年来，随着我国高速铁路的迅速发展，以大跨度大型钢结构为承重构件的新型车站站台无柱雨棚及客站站房等为主体结构大量应用，其结构具有形式简单、跨度大、新颖美观等特点。截止2016年10月，上海铁路局高铁客站有132座，高铁钢结构雨棚面积达到2 293 800 m2。

目前，长三角地区高铁客站无柱雨棚等钢结构极易受环境影响，已出现不同程度的锈蚀，许多车站雨棚结构表面涂层已粉化、龟裂、鼓泡、脱落，给高铁运营安全带来较大隐患。钢结构出现锈蚀原因主要有以下三方面原因：一是钢结构的防腐涂层长期暴露于大气环境中，在长三角沿海地区，防腐涂层长期受到潮湿空气、台风、酸雨的侵蚀产生老化；二是在高铁电气化线路下，防腐涂层受接触网高压电流（约30 000 V）的脆化影响较易老化；三是因高铁动车组频繁通过，其振动会对钢结构涂层产生较大影响，涂层相对容易疲劳而产生裂损或脱落。

2 雨棚涂层修复和涂装的难点

由于高速铁路运营时间在白天，高铁钢结构雨棚的施工维修时间只能在夜间天窗时间（0:00至4:00）内进行，夜间对雨棚涂层进行修复和涂装主要存在以下难点有：

（1）夜间钢结构表面有露水，基面潮湿，对防腐蚀涂料涂层配套体系的适应要求高；

（2）天窗施工时间短，对基层表面处理难度大，只能采取较简单的低表面处理方法，很难将铁锈、旧涂层彻底清除干净；

（3）由于高铁客站站台无柱雨棚跨度大、净空高，作业大部分时间在高空进行作业，作业难度大，要求涂装施工配套机具操作高效，涂装工艺方便简单，施工方法灵活。

目前使用的钢结构防腐涂料还是以溶剂型涂料为主，其在施工中对钢结构基层除锈等级要求高，不能带湿施工，施工工艺相对繁琐，无法在一个天窗点内完成修复工作。另外溶剂型涂料含有苯、二甲苯等大量的有机挥发物，在生产使用过程中会直接挥发到大气中，对污染环境大。

3 雨棚涂层材料研发及其特点

为解决高铁钢结构雨棚涂层修复和涂装过程中的难题，上海铁路路局土房处与上海新健利新材料科技有限公司共同研制了XJL-900型水性钢结构防腐涂料，基本满足在高铁夜间天窗点下进行钢结构涂层材料修复的性能要求。

该涂料由防锈底漆（XJL-900A）和防腐面漆（XJL-900B）组成。XJL-900A型底漆是一种优良的低表面处理钢结构水性防腐防锈底涂料，具有优异的附着力、耐酸碱性、耐盐水性、耐盐雾性，适用于不同领域的钢结构防腐蚀，能在低表面处理St2级、潮湿、轻度锈层、牢固旧涂膜上直接施工涂装。XJL-900B型面漆是在水性防腐涂料面漆中加入了纳米等材料，具有良好的螯合力、物化性能优良，尤其突出的是优异的耐盐雾性和抗紫外光辐射性，具有优良的防腐蚀耐久性。

本文将XJL-900型水性钢结构防腐涂料与市场上收集到的国内外性能优越的水性防腐蚀涂料，从底、面涂料主要性能分别进行对比，具体性能见表1和表2。

表1 钢结构水性防腐底漆性能比较

表2 钢结构水性防腐面漆性能比较

由上表可见：本案选用的XJL-900型钢结构水性防腐涂料粘结强度、硬度、耐化学介质性、耐盐水、耐盐雾性、耐人工老化等性能均达到或超过国内先进水平，并具有表干时间短、除锈等级要求低的特点，能直接涂刷在雨棚结构潮湿表面、轻度锈层、牢固旧涂层上，满足高铁夜间维修施工作业环境和施工条件。

4 雨棚涂层施工方案研究

高铁雨棚下方是运营的高铁线路及相关行车设备，环境较特殊，施工过程涉及线路设备设施的安全，故施工方案的选择和现场施工工序尤其关键。

4.1 涂料常用的涂装方法及优缺点（见表3）

表3 涂料常用的涂装方法及优缺点

由于高铁雨棚下方有接触网、钢轨及道床等众多行车设备，不适用喷涂法。考虑到雨棚柱梁等结构面积较大，故选用辊涂法，并以刷涂法为辅助。

4.2 现场涂装方案

由于高铁雨棚维修必须夜间天窗点施工，且每天维修时间只有3 h左右，每天施工作业时间非常短，为提高效率研究确定以下两种施工方案。

（1）施工方案一：采用“两底一面”涂刷方式，在一个3 h的天窗点内完成一定面积内的所有涂装作业。

施工环境要求：施工环境温度为10℃~40℃，相对湿度≤60%，不可在下雨时露天施工，涂装后2 h内漆膜不可淋雨。

步骤一：先进行手工电动除锈，除去金属表面浮锈、堆积的脱落锈、油污，并打磨至局部微露金属基材，手工除锈等级达到St2级（25 min）；

步骤二：用抹布去除表面锈粉及露水，并在5 min内完成施工；

步骤三：刷涂第一道底漆，要求干膜厚度≥20 μm，刷涂完成养护30 min后，辊涂第二道底漆，要求干膜总厚度≥60 μm，养护1 h后辊涂面漆一道，来回辊涂施工，面涂施工厚度为140 μm左右，“两底一面”总厚度≥200 μm。

（2）施工方案二：采用“两底两面”涂刷方式，每天施工3 h，在三个天窗点内完成所有涂装作业。

施工环境要求：施工环境温度为5℃~40℃，相对湿度≤85%，不可在下雨时露天施工，涂装后2 h内漆膜不可淋雨。第一天施工：先采用手工电动除锈，除去金属表面浮锈、堆积的脱落锈、油污，并打磨至局部微露金属基材，手工除锈等级要求达到St2级；刷涂第一道底漆，要求干膜厚度≥20 μm；

第二天施工：刷涂第二道底漆，涂膜厚度为≥30 μm左右，表干大约半小时后辊涂第一道面漆，面涂厚度需达到干膜≥100 μm；

第三天施工：辊涂第二道面漆，厚度控制在≥100 μm左右，面涂辊涂完成后，“两底两面”总厚度≥250 μm。

（3）两种方案的优劣及适用范围：

方案一优点是在1个天窗点内全面完成一定区域内的所有作业工序，避免了高铁雨棚脚手架的重复搭设，施工效率高；缺点是对施工环境的要求高，由于是“两底一面”施工后的表面质量不如方案二。适用于环境温度较高，雨棚脚手架搭设难度大的作业项目。

方案二优点是在3个天窗点完成所有作业工序，“两底一面”施工后观感质量好，对施工环境要求相对较低，每道工序后保养时间长，有利于保障施工质量；缺点是每次施工要重新搭设脚手架，施工效率低。适用于低温季节施工，宜采用移动式或“蜘蛛人”施工。

5 经济效益分析

在沪宁城际戚墅堰城际站，分别采用XJL-900型水性钢结构防腐涂料与目前高铁钢结构采用溶剂型涂料弗碳漆，对该站钢结构雨棚进行了涂刷施工比对试验，XJL-900型水性钢结构防腐涂料在实际维修应用中体现出了更好的经济效益。

实验在同等施工条件、相同温度、湿度进行比对测试，通过现场对比实验，我们发现：由于除锈等级的不同要求（水性涂料St2级，油性氟碳漆St3级），采用油性氟碳涂料，除锈时间33 min、采用XJL-900型水性涂料11 min，油性氟碳漆除锈耗时是水性涂料的3倍。按照XJL-900型水性钢结构防腐涂料的工序标准完成作业准备、除锈及“两底两面”的涂刷等所有时间为138 min（含各道漆面的表干时间），可以在1个天窗点（时长3 h左右）完成所有作业工序。而采用油性氟碳漆除锈时间长，以及底漆、面漆表干时间过长，1个天窗点无法完成所有作业，根据推算，需要3个天窗点才能完成与采用水性涂料相当的工作量。

通过实际应用对比分析，XJL-900型水性钢结构防腐涂料与油性弗碳漆相比：①优良的物化性能使得人工成本大幅度降低。通过人工成本核算，仅人工成本就可以节约65～70%。②水性涂料的特性大大降低了运输、仓储难度及相关成本。首先由于水性涂料不属于危化品，可以省略危化品运输的申报、审批、监管、押运环节，另外水性防腐涂料对储存条件没有特别要求，无需像油性涂料那样必须隔离存放，并配置符合要求的消防器材，可以节约可观的运输和仓储及安全管理费用。③原材料成本与传统的氟碳漆相当，随着成果推广后的量化生产会有明显降低。通过综合成本测算对比可知，如使用XJL-900型水性钢结构防腐涂料，综合成本可节约30%以上。

同时通过实验分析使用XJL-900型水性钢结构防腐涂料可以延长高铁雨棚钢结构涂层的维保周期。该防腐涂料采用了纳米无机改性有机高分子聚合物水分散树脂，具有高稳定性、渗透力快、螯合力强等特性，具有突出的耐盐雾性和抗紫外光辐射性能。通过盐雾实验数据分析，可以推算出有效使用年限达8年，而目前徐州东、定远等高铁站的弗碳漆涂层使用年限均未超过5年。由此可见，使用XJL-900型水性钢结构防腐涂料可以延长高铁雨棚钢结构涂层的使用周期，大幅度降低周期性维保费用。

6 结束语

目前，高铁雨棚钢结构涂装修复一直是全路房建系统的难题，本文通过选用新型水性涂料，根据其特性并结合高铁维修作业的特点，对雨棚涂层修复的施工技术进行了研究，通过与现在广泛应用的油性弗碳漆进行了经济效益比较，具有较强的优势。目前已在徐州东、上海西、定远等车站的雨棚立柱锈蚀整治过程中进行了试用，大幅提升了施工效率，能满足高铁雨棚涂装修复的特殊环境和施工条件，具有较大的推广应用价值。

[1]钢结构工程施工规范》（GB50775-2012）.

[2]沪杭高铁客站雨棚钢结构防腐涂装体系研究.（东南大学.高敏洁.

2010.5.20 ）.

[3]高铁车站无柱雨棚钢结构防腐处理探索。（《上海铁道科技》李常宁. 2012.01期）.

[5]有机无机杂化丙烯酸乳液的制备及涂膜性质的研究.《涂料工业》2011，刘苏、黄伟.

责任编辑：宋飞 胡雄伟

来稿时间：2016-11-10

站台钢结构无柱雨棚的施工管理。（中国分类号：TU71

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