桥梁钢结构长效防腐措施及维护施工技术防腐施工方案

吉小梅 山西路桥建设集团有限公司

摘要：为提高钢结构安全性和质量，首先阐述了桥梁钢结构的防腐措施。然后以山西省大同市开元桥防腐施工项目为例，分析了钢结构桥梁长效防腐的设计构造和钢结构桥梁防腐涂装施工工艺。最后提出了钢结构桥梁的维护施工措施。研究结果表明，应用桥梁钢结构长效防腐维护施工技术可有效延长桥梁使用寿命。

关键词：桥梁工程；钢结构；长效防腐；养护；施工技术；

作者简介：吉小梅(1982-)，女，高级工程师，研究方向为公路工程建设、造价、建设投资。;

0 前言

钢结构具有抗震性强、延性好、施工周期短、强度高、自重轻等优点，在建筑工程中得到广泛的应用。然而，钢结构投入使用后，由于其自​​身的材料特性，容易发生腐蚀，影响其使用寿命。特别是一些特殊环境下的钢结构桥梁，在化学和电化学作用下，常常会引起材料劣化。因此，在使用过程中需要采取防腐和维护措施，提高钢结构的安全性和质量。

1 桥梁钢结构的防腐措施 1.1 重防腐涂层防护措施

油漆是金属防腐的常用措施[1]。油漆的适用性很广，而且非常经济，所以被广泛应用。近年来，重防腐涂层已经成为有效解决桥梁钢结构腐蚀问题的一个非常重要的措施。

国内品牌的重防腐涂料无论在涂层种类还是防腐涂装工艺上都有很多相似之处，具体为：①涂层种类，包括氟碳树脂、丙烯酸、环氧聚氨酯、环氧云铁中间漆等；②防腐涂装工艺，为多层涂装体系，包括面漆、中间漆、底漆[2]。

1.2热喷涂的长期防腐措施

热喷涂的基本工作原理是利用等离子、电弧等各种专业设备产生的热源，对非金属固体材料或金属固体材料进行加热软化，同时利用高速气流或热源电源将喷涂材料雾化，使喷涂材料快速喷涂到基体表面形成涂层[3]。

目前，桥梁钢结构防腐防护涂层多采用铝喷涂、喷锌、有机物等方式形成[4]。据相关试验数据，大多数涂层的防腐效果至少可维持12年。据相关文献报道，在海洋环境中，采用铝喷涂涂层对钢结构至少可产生34年的防腐效果。目前，在我国钢桥工程的施工过程中，“电弧喷涂+有机封闭复合涂层”施工工艺的应用日益广泛。采用该工艺，可有效延长钢桥防腐寿命至少15年。

本文以山西省大同市开元桥防腐施工项目为例，对桥梁钢结构长效防腐维护施工技术进行研究，以供借鉴。

2 项目概况

山西省大同市开元大桥采用独塔双索面半封闭钢箱组合梁斜拉结构，索塔高106.8m，跨度276m，总长465m，工程总用钢量约4.2万吨。为延长其防腐寿命，共设置底漆、封闭漆、中涂、面漆4层涂装。工程总防腐面积28.4万m2，防腐年限预计可达20年。现介绍一下具体的防腐实施过程。

3 钢结构桥梁长效防腐设计与施工

钢结构桥梁长期暴露在自然环境中，受外界影响较大，在进行防腐作业前需要对其所处的施工环境进行分析，判断钢材的腐蚀机理，并以此作为重要依据，合理设计钢结构桥梁防锈涂层的相关参数，提高防腐效果。

3.1 影响钢筋腐蚀的因素 3.1.1 大气环境

项目所在区域大气环境中的主要污染物为SO2，约占48.8%，其次为NO2，约占11.4%[5]。长期暴露在该环境中，由于伴随降雨而来的是大量酸性成分，会对钢结构的防锈涂层产生严重影响，尤其是对钢结构的富锌底漆，会造成严重的破坏。因此，考虑在原有底漆与中涂漆之间增加一道环氧树脂封闭涂层，以增强钢结构对环境的适应性[6]。

3.1.2 湿度

钢结构桥梁所处的地理环境特殊，根据空气中水蒸气含量与某一温度下最大水蒸气含量的比值，该区域湿度为85%，相对湿度常年保持在75%以上，桥体钢材在干湿交替的环境中，有充分的电化学反应条件，易导致钢材表面防腐涂层劣化，从而引起钢材腐蚀。本项目选择了高稳定性的环氧云铁材料作为中防腐涂层，延长钢材的使用寿命[7]。

3.1.3 紫外线

山西省工业经济发达，其中冶金、煤炭、电力、焦炭、建材、化工等资源开采及加工行业对项目区经济增长起到了很大的作用，但同时也带来了负面影响。该地区臭氧层破坏严重，紫外线照射强度过高，普通钢结构表面的防锈涂层在这种环境下会发生老化，进而失去对钢材的保护作用。为了解决这一问题，项目采用新型丙烯酸改性聚硅氧烷材料作为钢材面漆，不仅具有抗臭氧、抗紫外线的巨大优势，而且由于材料性能稳定，具有很高的适用性，能很好地抵抗当地酸性大气环境。

3.1.4 风向和风速

随着工业经济的发展，一些有害化学物质会随着风向以更快的速度扩散，一旦附着在钢材表面，就会破坏钢材表面的涂层，造成钢材腐蚀生锈。另外，风在移动过程中会夹杂大量碎石等硬质物质，如果风速过快，碎石会划伤钢材表面的漆膜，从而使钢材内部直接暴露在自然环境中。山西省年平均风力为4～6级，偶尔阵风可达7级以上。为避免破坏钢材的防锈涂层，应适当增加表面漆层厚度，以达到更理想的防护效果。

3.2 钢结构桥梁防腐设计成果

依据国家标准ISO12944，结合当地大气腐蚀环境，该钢结构桥梁防腐层设计如下，如表1所示。

表1 钢结构桥梁防腐具体参数下载原图

4 钢结构桥梁防腐涂装施工技术 4.1 钢材表面处理技术

对钢材表面进行处理的目的是为了去除油污、铁锈等杂质，保证防锈涂层能够更加紧密的附着在钢材表面，从而提高钢材的防腐效果。该项目在施工过程中采用了喷砂除锈工艺，其工作原理是通过“压缩法”将空气压缩在一定的相对湿度条件下，从而产生强大的动能将石英砂等物质冲击在钢材表面，快速去除杂质。施工过程中，现场温度必须保持在4℃以上，相对湿度必须保持在85%以下。同时，为避免作业过程中的粉尘污染，该项目采用可回收钢丸作为磨料，磨料的最大含水量控制不超过1%。 另外，在处理各类钢构件的过程中，由于材料的粗糙度、基层涂层和除锈程度等不同，在清理表面的过程中，需要严格遵守相关的标准，以确保达到理想的施工效果[8]。

例如，在构件连接区域焊缝处理过程中，施工人员首先要对焊缝位置进行打磨，清除毛刺、氧化皮、焊疤、焊渣等，对不平整的地方进行修补，确保防腐漆均匀附着在钢材表面。在此基础上，再对表面油污、灰尘进行进一步处理，方可正式进行涂漆作业，然后依次进行底漆、封闭漆、中漆、面漆。至于桥体上部桁架及箱梁外侧区域的涂漆工作，由于钢材在加工厂生产过程中已经进行过涂漆处理，因此在现场加工环节，需要先将各种杆件连接好，然后清理接口面的灰尘、油污，最后涂刷面漆。

4.2涂装施工工艺

防锈漆施工时，首先要保证材料准备符合施工标准。施工人员需要对防锈漆材料进行充分的搅拌，待油漆颜色、粘度达到均匀状态后，才能正式进行涂装施工。施工过程中，一旦发现油漆中有杂质，必须用铁丝网过滤至少3遍后，才能装入喷涂设备进行操作。

油漆喷涂过程中，需要分两层喷涂，第一层喷涂时，应沿同一方向喷涂，以保证漆面厚度均匀、平整。第一层喷涂完成后，待防锈漆面完全干燥后方可进行第二层喷涂，此时喷涂必须保证漆面达到设计厚度。两道工序间的具体间隔时间以油漆的产品说明书为准，以保证漆面最大、最小间隔时间符合施工要求。同时，油漆喷涂操作过程中还应注意以下几点。

（1）钢材表面喷砂处理后，需至少等待24小时后才能涂漆。同时，各种油漆应混合均匀并立即使用。如果发现油漆因存放时间过长而粘度发生变化，则不允许随意添加稀释材料。

（2）钢材表面平整度至少要达到Sa2.5级才可以进行涂装，底板内侧、转角处等不易喷涂的地方可以在材料连接前用刷子涂装。

（3）对于一些需要现场焊接的构件，为避免影响焊接质量，两端结构位置可暂时不涂漆。现场焊接完成后，应充分清理焊缝表面后，方可进行涂漆作业。

（4）现场施工过程中，为避免影响涂层质量，需要严格控制现场粉尘含量。同时，施工前应注意天气情况，确保至少5小时内无降雨，保持空气干燥，避免影响漆面。

（5）施工完成后，漆面必须连续、平整、无漏漆、厚度均匀，同时漆膜附着力必须符合国家施工标准，并保持至少5MPa。

4.3 小零件的防锈处理

桥梁钢结构中还包含大量微小部件，主要起到连接、固定钢结构杆件的作用，这些部件在施工过程中也必须进行防腐处理，进一步形成钢结构桥梁的长效防腐机制。因此，该项目在施工过程中采用了“热镀锌”防腐工艺。首先，对构件表面进行清洁，保持部件湿润。然后将其放入约600℃的高温熔融锌液中至少5分钟后，再将部件取出。待其完全冷却后，钢材表面即可形成一层保护层，防止钢材暴露在自然环境中受到腐蚀。此方法不适用于大型构件，但对于小型金属材料可以提供至少10年的保护，可有效延长钢结构整体使用寿命[9]。

5 钢结构桥梁养护施工措施 5.1 养护管理

钢结构桥梁防腐维护管理主要按照《建筑钢结构防腐技术规范》（JGJ/T 251-2011）对钢结构的使用状况进行检查。首先，按规范要求对钢材表面的防腐涂层进行检测，确定涂层厚度及损坏情况，及时修复；其次，采用超声波检测仪等相关设备，确定钢材内部的腐蚀程度，评估防腐施工效果，制定相关维护措施。具体检测项目及周期可参考表2。

表2 钢结构防腐检验内容原图下载

5.2 修复

由于桥梁长期暴露在自然环境中，空气中含有化学物质的一些灰尘会堆积在构件表面，如不及时清理，就会腐蚀钢材的防腐漆，从而影响钢材的使用寿命[10]。因此，在施工过程中，施工人员可以使用锤子、刮刀、钢丝刷、铁锹等工具清除构件表面的一些明显杂质，再使用砂纸等工具彻底清除杂质。待表面无油、无锈、无毛刺后，即可重新上漆保养。如果钢结构表面出现锈蚀或需要大面积清理，也可以使用抛光机、除锈机、单头冷风枪等机械设备进行彻底清理。

5.3 维护

钢结构的防锈维护主要包括检测和预防措施，即在桥梁使用过程中，安排专人检查桥梁构件表面是否干燥、清洁。同时，桥梁桁架等结构复杂的部位容易积聚灰尘，需要及时清理，避免防锈涂层受到影响。另外，在夏季炎热天气，为防止防腐涂层受到紫外线和高温的侵蚀，应在一些重要部位加装防护挡板，确保涂层不会因高温而剥落。

另外，在日常检查时，施工人员一定要进行涂层检查，一方面要确认涂层厚度，另一方面要观察涂层的使用情况，一旦发现涂层表面出现龟裂、风化面积超过25%、表面光泽损失面积超过90%等情况，需要立即补涂或重新施工，确保防腐漆表面继续发挥保护作用。

六，结论

综上所述，本文结合工程实例对钢结构桥梁长期防腐施工及维护措施进行了分析，施工单位应根据施工现场环境特点及使用要求，科学规划钢结构桥梁防腐施工方案，采用合理的材料及工艺，有效提高桥梁使用寿命。

参考

[1]杜伟.钢结构水性防腐涂装技术施工工艺与质量管理[J].建筑材料发展指南(下),2021,19(7):176-177。

[2] 胡晖. 船舶与海洋工程钻井平台钢结构防腐设计与施工研究[J]. 中国涂料，2021, 36(5): 63-67,74。

[3] 梁兆新. 桥梁钢结构长效防腐技术及施工问题防治策略[J]. 全面腐蚀控制, 2021, 35(2): 110-111.

[4] 方永桥. 钢结构桥梁除锈防腐施工技术[J]. 黑龙江交通科技, 2018, 41(2): 131-132.

[5]唐利彪.钢结构防腐工程中大气防腐涂料的正确使用及涂装工艺[J].涂料与防护,2021(2):10-13。

[6] 林东. 桥梁钢结构冷喷锌与热喷铝（锌）防腐技术对比研究[J]. 现代涂料与涂装，2022, 25(3): 26-29。

[7]周建龙,赵波,金东,等.桥梁钢结构防腐维护模块化管理及应用[J].中国涂料,2021,36(7):68-75。

[8]徐俊,罗烈浩,张晃.浅谈桥梁钢结构防腐热铝喷涂施工的改进[J].世界有色金属,2018(4):282,284.

[9] 张继实. 现代桥梁钢结构防腐涂层体系设计[J]. 全面腐蚀控制, 2018, 32(1): 43-45。

[10]徐小明,付倩,李波.桥梁钢结构设计中防腐检测研究[J].工业建筑,2022(1):240.