现代桥梁钢结构防腐涂层体系设计研究

曹 鹏，舒宗平

（怀化市交通规划勘察设计院有限公司，湖南 怀化 418000）

当前我国公路桥梁工程建设施工量和施工规模都在不断上涨，推动我国交通运输产业不断向前发展，我国各地区桥梁工程建设规模正在不断扩张，同时桥梁结构形式和桥梁功能也越来越多样化，对桥梁工程的结构安全性和稳定性提出了更高的要求和标准，其中桥梁钢结构的安全性能受到了人们的广泛关注和重视，桥梁钢结构作为桥梁工程当中非常重要的受力部分，对提高桥梁结构的支撑性和稳定性有着非常重要的加固效果，但是由于桥梁钢结构部分长时间暴露在外部环境条件下，经常会受到雨水侵蚀以及空气湿度等因素影响而产生不同程度的腐蚀现象，因此必须要充分做好钢结构的防腐蚀处理工作，有效保证钢结构的整体稳定性，相关桥梁建设单位通过采取钢结构防腐蚀层处理技术，可以有效保证钢结构不会轻易受到腐蚀问题的影响，进而提高钢结构的整体稳定性。

1.桥梁钢结构设计工作中需要考虑的影响因素

1.1 环境影响因素

由于我国各个不同地区气候环境条件差异性相对较大，因此针对桥梁钢结构的防腐蚀涂层设计工作也需要进行有效的调整。由于某些地区空气当中的水蒸气含量相对较大，并且还会出现一些化学污染物的影响，会进一步加重钢结构的腐蚀速率，因此在进行桥梁钢结构的防腐蚀处理工作中，必须要充分重视周围环境因素的考察和分析，在进行桥梁钢结构的设计工作中，需要充分考虑到局部环境和微环境因素的干扰，如图1，局部环境问题主要针对的是钢结构组成部件及其周围环境条件，而微环境指的是钢结构部件和周围交界的环境情况，其中桥梁的内侧和建筑体的阴阳面是比较典型的微环境部分，因此在设计工作中需要进行重点考虑[1]。

图1 防腐蚀涂层环境影响

1.2 防腐蚀寿命

在桥梁钢结构的防腐蚀设计工作中，必须要充分考虑到防腐蚀寿命问题，所谓防腐蚀寿命主要指的是钢结构涂层的外部防护体系自身的使用耐久度影响，防腐蚀涂层使用耐久度的影响因素相对较多，主要包含桥梁钢结构的设计情况、钢结构表面的处理效果、桥梁钢结构施工条件以及施工标准等，都会对防腐蚀涂层的使用寿命造成一定的影响。因此，在钢结构的防腐蚀涂层体系设计工作中，可以将其分为普通型和长效型两种形式，普通型的防腐蚀层使用年限通常情况下在10～15年之间，而长效型的使用年限通常在15～25年之间，如图2：

图2 防腐蚀涂层分类

2.桥梁钢结构防腐蚀涂层体系设计工作要点

针对我国某地区一处桥梁钢结构防腐蚀处理工作展开分析和研究，如图3该桥梁工程建设所在区域位于湿润型季风气候条件，常年降雨量相对较大并且光照充足。该地区大气腐蚀程度也相对较高，因此为了有效保证桥梁钢结构部分不会受到严重的腐蚀问题，需要对防腐蚀涂层体系设计工作加以全面落实具体如下。

图 3 桥梁钢结构

2.1 防腐蚀材料选择

针对防腐蚀材料的选择直接影响到桥梁钢结构的防腐蚀效果，同时针对不同位置的钢结构，在底漆涂料的选择方面必须加以充分重视。本次桥梁钢结构部分容易受到电化学的腐蚀问题，因此在实际选择过程中必须要选择具有电化学保护功能效果的防腐蚀涂料。除此之外，防腐蚀涂料还包含热喷涂金属涂层材料，这种材料自身具有良好的电化学保护工作效果，通过这种材料的有效使用，可以起到良好的电化学防护功能效果，但是这种防腐蚀材料对于使用的要求和标准相对较高，并且还会存在一定的环境污染以及能源消耗等方面问题，因此在进行防腐蚀材料的选择过程中需要进行针对性考虑。

含有锌元素的防腐蚀涂料，可以对其进行进一步划分，主要包含环氧富锌底漆材料和无机富锌底漆材料，其中对于无机富锌材料而言，又可以将其分为水性无机富锌材料和醇溶性无机富锌材料。而对于环氧富锌材料而言，在实际使用过程中的要求标准相对较低，同时自身也具有一定的电化学防护工作效果，但是这种防腐蚀材料不能直接使用，在湿度相对较高的环境条件下。无机富锌材料对于工程施工环境以及工程施工面的处理工作都有着比较高的要求，无机富锌材料在钢结构表面当作底漆进行使用时，材料自身的耐腐蚀性以及耐高温性能都非常明显，在使用水性无机富锌底漆过程中，必须要对钢结构表面进行充分清理，以此可以达到真正的防腐蚀处理工作效果。在本次桥梁钢结构的防腐蚀涂层设计工作中，通过使用水性无机富锌底漆材料来加以使用，有效适应当地区域的自然环境特点[2]。

2.2 表面防腐蚀材料的选择

在桥梁钢结构的防腐蚀涂层设计工作中，钢结构表面所使用的防腐蚀材料扮演着非常重要的角色，直接影响到后续的钢结构防腐蚀处理工作效果。在本次桥梁工程的防腐蚀面层体系设计工作中，选用的是FEVE氟碳面漆材料，这种钢结构表面防腐蚀处理材料主要是以四氟乙烯和乙烯基醚单体材料共同组成，同时氟碳面漆还可以分为多种不同的类型，不同类型的材料性能在使用过程中所表现出的性质也有所差异。因此，在具体施工过程中需要从不同的施工工艺角度上进行分析，选择出合适的面层防腐蚀材料来加以使用。

2.3 防腐蚀涂层使用寿命分析

桥梁钢结构的防腐蚀层使用寿命，是现代桥梁钢结构设计工作中非常重要的考虑因素，有效延长钢结构外表面的防腐蚀层使用寿命，可以起到更好的钢结构保护工作。在本次桥梁钢结构防腐蚀设计工作中，相关设计工作人员经过非常专业和详细的实地勘察工作，并且综合分析多方面影响因素之后，对钢结构外部防腐蚀层的设计工作要点进行全面控制，重点针对钢结构表面封闭涂层的使用说明、铝涂层的使用说明以及电弧喷铝复合防腐蚀涂层的使用寿命展开重点分析。

第一，对于封闭涂层的使用寿命分析过程中，对于涂层材料的腐蚀速率不能单纯使用理论上的公式来进行计算，因为在实际使用过程中会受到外部环境等多方面因素的影响，因此会和理论的计算数值之间存在一定的差异性，因此可以通过采取定量描述的分析工作方法，对钢结构外表面的封闭涂层使用受力情况展开针对性分析。通过设计工作人员的进一步分析之后，对桥梁钢结构基础涂层使用涂装环氧封闭材料，同时向其中加入一定量的脂肪族聚氨酯材料，通过这种防腐蚀涂层体系的设计，在使用年限上可以达到8～10年。通过使用金属喷涂层表面涂装环氧封闭漆材料，同时使用脂肪族聚氨酯面漆涂层材料，在材料的使用寿命上可以达到10年以上[3]。

第二，针对铝涂层防腐蚀材料的使用寿命进行分析，铝涂层的材料性寿命分析工作，主要是通过涂层玻璃面积的估算方法来进行精确计算和分析。通过使用这种估算方式可以将防腐蚀涂层的使用寿命延续到23年以上，通过使用电弧喷铝复合涂层耐腐蚀设计方法，在防腐蚀涂层的使用年限上可以达到50年。

3.梁钢结构防腐涂层效果分析

通过对本次防腐蚀设计工作方案进行全面会诊和研究之后，相关桥梁工程建设单位严格依照桥梁钢结构防腐蚀体系的实际工作标准来进行施工，最终达到了预期的防腐蚀设计工作目标。本次桥梁工程的钢结构耐腐蚀层使用寿命达到50年，同时为了进一步提高桥梁钢结构等抗腐蚀性能，建议相关工作单位每间隔10年时间，需要针对桥梁的钢结构展开一次维护和检查工作，同时还需要组织人力物力对桥梁钢结构特殊位置进行周期性质量检查工作，及时发现个别位置出现防腐蚀失效问题并且立即进行修复，通过这一方法可以最大限度上延长桥梁工程的使用年限。由此可以看出，现代桥梁钢结构的防腐蚀涂层体系设计工作属于一项专业性相对较高的工作内容，在后续的工作过程中，相关桥梁建设单位必须要进一步加强对钢结构防腐蚀工作的研究和分析工作，全面提高桥梁钢结构的使用稳定性，提高桥梁结构的安全性[4]。

4.结语

随着我国公路桥梁建设事业的不断向前发展，针对桥梁钢结构的防腐蚀涂层体系设计工作也需要给予更高的重视，需要针对桥梁钢结构防腐蚀涂层的设计工作展开更深层次的研究和探索，对其中存在的各种缺陷和不足进行有效完善，充分发挥出防腐蚀涂层的设计工作质量，提高桥梁工程的使用周期。