桥梁钢结构防腐涂装设计(2013年版)

中航工业北京航空材料研究院中航百慕新材料技术工程股份有限公司桥梁钢结构防腐涂装设计桥梁钢结构

防腐涂装设计目录第一部分钢桥涂装标准及案例第二部分防腐涂装设计第三部分推荐涂层体系

中航新材第四部分材料性能简介第五部分结论第一部分

钢桥涂装标准及案例

★桥梁钢结构防腐涂装标准

★桥梁钢结构国内外涂装案例

★桥梁涂料常规品种

★国内外主流设计涂层体系

腐蚀环境及分类1、ISO12944.2-1998《色漆和清漆钢结构防腐涂层保护体系第二部分环境分类》2、GB/T15957《大气环境腐蚀性分类》涂层配套体系设计1、TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》2、HG/T3656-1999《钢结构桥梁漆》3、ISO12944.5-2007《色漆和清漆钢结构防腐涂层保护体系第五部分涂层保护体系》4、JT/T722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》5、日本“钢质公路桥涂装便览”、“铁路桥涂装及防腐蚀便览”Part1第一部分钢桥涂装标准及案例

桥梁钢结构防腐涂装标准大气区腐蚀环境分类ISO12944-2

腐蚀种类单位面积质量损失/厚度损失（一年曝晒）温和气候下典型环境实例低碳钢锌外部内部质量损失g/m2厚度损失μm质量损失g/m2厚度损失μmC1很低≤10≤1.3≤0.7≤0.1—加热的建筑物内部，空气洁净。如办公室、商店、学校和宾馆等。C2低10～2001.3～250.7～50.1～0.7污染水平较低。大部分是乡村地区。未加热的地方，冷凝有可能发生，如库房、体育馆等。C3中等200～40025～505～150.7～2.1城市和工业大气，中等二氧化硫污染。低盐度沿海区。具有高湿度和一些空气污染的生产车间，如食品加工厂、洗衣店、酿酒厂、牛奶场。C4高400～65050～8015～302.1～4.2中等盐度的工业区和沿海区。化工厂、游泳池、沿海船舶和造船厂。C5－I很高(工业)650～150080～20030～604.2～8.4高湿度和恶劣气氛的工业区。总是有冷凝和高污染的建筑物和地区。C5－M很高(海洋)650～150080～20030～604.2～8.4高盐度的沿海和近岸区域。总是有冷凝和高污染的建筑物和地区。腐蚀环境分类GB/T15957腐蚀类型腐蚀速率，μm/a腐蚀环境GB/T15957名称环境气体类型相对湿度，％大气环境Ⅰ无腐蚀＜1A＜60乡村大气Ⅱ弱腐蚀1～25AB60～75＜60乡村大气城市大气Ⅲ轻腐蚀25～50ABC＞7560～75＜60乡村大气，城市大气和工业大气Ⅳ中腐蚀50～200BCD＞7560～75＜60城市大气，工业大气和海洋大气Ⅴ强腐蚀200~CD＞75工业大气和海洋大气Part1第一部分钢桥涂装标准及案例

桥梁钢结构防腐涂装标准涂装材料1、HG/T3656-1999《钢结构桥梁漆》2、TB/T2772-1997《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》3、TB/T2773-1997《铁路钢桥用面漆、中间漆供货技术条件》4、JT/T722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》维修保养1、TB/T2486-1994《铁路钢梁涂膜劣化评定》2、ISO4628-2003《色漆和清漆漆膜的老化评定一般类型破坏的程度、数量和大小的评定》Part1桥梁部位涂层名称施工时间南京长江大桥钢桁梁醇酸红丹防锈漆66灰色铝锌户外面漆1968年醇酸红丹防锈漆66灰色铝锌户外面漆每7~8年一次维护南京长江大桥武汉长江大桥钢桁梁云铁酚醛底漆云铁醇酸钢桥面漆1976年枝城长江大桥钢桁梁F53-9硼钡酚醛防锈漆C04-45灰铝锌醇酸磁漆1971年纵梁上盖板棕黄聚氨酯底漆银灰聚氨酯桥板漆高强度螺栓面无机富锌底漆襄樊汉水大桥钢结构外表面红丹防锈漆C04-45灰铝锌醇酸磁漆1971年九江长江大桥广东肇庆西江大桥京山线蓟运河大桥钢结构外表面红丹酚醛底漆云铁醇酸面漆九江长江大桥1993年箱形杆件内侧环氧沥青厚浆型底漆环氧沥青厚浆型面漆纵梁上盖板棕黄聚氨酯底漆银灰聚氨酯面漆高强度螺栓面无机富锌底漆我国钢桥涂装历史发展第一阶段第一部分钢桥涂装标准及案例——案例(中国)

上海黄埔大桥钢箱梁外表面环氧富锌底漆环氧云铁中间漆氯化橡胶厚膜漆1991年上海杨浦大桥钢箱梁外表面环氧富锌底漆环氧云铁中间漆氯化橡胶厚膜漆1993年长江莲沱大桥长江西陵桥钢管拱、钢桁架无机富锌底漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆1993~1996年广东虎门大桥钢箱梁外表面无机硅酸锌底漆环氧铁红封闭漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆1997年厦门海沧大桥钢箱梁外表面无机硅酸锌底漆环氧封闭漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆1999年重庆鹅公岩大桥钢箱梁外表面无机硅酸锌底漆环氧封闭漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆2001年厦门环岛路钟宅湾大桥舟山桃夭门大桥钢结构外表面电弧喷锌铝环氧云铁封闭漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆2003年上海卢浦大桥钢箱梁外表面环氧富锌漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆2003年我国钢桥涂装历史发展第二阶段广东中山二桥；香港昂船洲大桥；广州新光大桥；广州黄埔珠江大桥；钢箱梁外表面环氧富锌漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆2004年（翻新）；2005年；2005年；2006年；天津彩虹桥；江阴长江大桥；宜昌长江大桥；南京长江二桥；广州解放大桥；江苏润扬长江大桥；南京三桥；苏通长江大桥；安庆长江大桥；台湾高铁；福建铁路闽江大桥；钢箱梁外表面无机硅酸锌底漆环氧封闭漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆/年；/年；2001年；

2001年；/年；2004年；2005年；2006年；2005年；2005年；2007年；益阳茅草街大桥；武汉军山长江大桥；长沙红山桥；海南琼州大桥；广州丫髻沙大桥；广东佛陈大桥；粤海铁路栈桥；武汉阳逻长江大桥；长沙山叉矾大桥；钢结构外表面电弧喷锌铝环氧云铁封闭漆环氧云铁中间漆丙烯酸聚氨酯面漆2004年；2000年；/年；2000年；1999年；2002年（翻新）；2003年；2006年；2006年；我国钢桥涂装历史发展第二阶段桥梁部位涂层名称施工时间重庆朝天门大桥；南宁市南宁大桥；钢结构环氧富锌底漆环氧云铁中间漆聚硅氧烷面漆2006年；2007年；重庆菜园坝大桥；重庆石板坡长江大桥；钢结构无机富锌底漆环氧云铁中间漆聚硅氧烷面漆2005年；2006年；杭州湾跨海大桥；钢结构环氧富锌底漆环氧云铁中间漆氟碳面漆2006年；武汉天兴洲大桥钢结构电弧喷锌铝环氧云铁封闭漆环氧云铁中间漆氟碳面漆2006年；我国钢桥涂装历史发展第三阶段Part1第一部分钢桥涂装标准及案例——案例（中国）

Part1第一部分钢桥涂装标准及案例——案例（世界）

世界钢桥涂装历史发展桥梁部位涂层名称施工时间美国金门大桥；美国加州SanMateo大桥钢结构无机富锌底漆磷化底漆WP-1乙烯面漆1965年以后；/年英国汉普顿大桥钢结构环氧富锌底漆环氧云铁中间漆灰铝粉醇酸面漆/年日本关门桥钢箱梁外表面电弧喷锌磷化底漆酚醛锌黄底漆酚醛云铁中间漆氯化橡胶面漆1970年；日本关西国家机场联络桥钢结构无机富锌底漆厚膜型环氧底漆聚氨酯中间漆聚氨酯面漆1987年；尼亚加拉和平大桥PeachBridge（联结美国和加拿大）钢梁外表面环氧富锌底漆聚硅氧烷面漆1994年翻新日本明石海峡大桥钢箱梁外表面无机富锌底漆厚膜型环氧底漆聚氨酯中间漆氟树脂面漆1998年；Part1第一部分钢桥涂装标准及案例——桥梁涂料品种

类型产品车间底漆PVB磷化底漆、环氧富锌车间底漆、环氧铁红车间底漆、无机硅酸锌车间底漆防锈底涂层红丹防锈漆、锌黄防锈漆、铁红防锈漆、铝粉防锈漆、云铁防锈漆、磷酸锌防锈漆、玻璃鳞片涂料、富锌漆中间涂层环氧云铁中间漆面涂层醇酸面漆、氯化橡胶、丙烯酸面漆、环氧面漆、聚氨酯面漆、工程聚硅氧烷面漆、氟树脂面漆上述产品均属于油性涂料。由水性环氧，水性丙烯酸等组成的全水性涂层体系，可以应用于C4以下腐蚀环境的10~15年普通型体系的设计。Part1第一部分钢桥涂装标准及案例——主流设计涂层体系

部位涂层系统涂料品种最低干膜厚度/μm备注钢板预处理车间底漆无机硅酸锌车间底漆15~20钢箱梁外部底涂防锈1环氧富锌底漆60无需封闭漆2无机硅酸锌底漆60需要封闭漆3金属热喷锌/铝需要封闭漆封闭漆环氧封闭漆25~50中间漆厚浆型环氧云铁中间漆120面漆1丙烯酸聚氨酯2×402氟碳面漆2×303工程聚硅氧烷面漆80钢箱梁内部1底漆环氧富锌底漆50面漆浅色环氧厚浆型涂料1002底/面浅色环氧厚浆型涂料2×75Part1第一部分钢桥涂装标准及案例——主流设计涂层体系

桥梁钢结构防腐蚀体系车间底漆钢结构底面防锈处理电弧喷锌/铝环氧富锌底漆无机富锌底漆中间涂层高固体份环氧云铁中间漆环氧玻璃鳞片涂料高性能面漆工程聚硅氧烷面漆氟碳面漆丙烯酸聚氨酯面漆第二部分

大桥防腐涂装设计

★要点

★保护年限

★JT/T722标准

涂层保护体系的耐久性取决于下列因素：

——涂料体系的类型；

——结构的设计；

——表面处理前的底材状况；

——表面处理等级及处理的质量；

——表面处理前，连接处，边缘，焊缝的状态；

——施工遵循的标准及施工条件；

——施工后的暴露状况；详见ISO12944-5Part2第二部分大桥防腐涂装设计——要点

Part2第二部分大桥防腐涂装设计——保护年限

ISO12944按保护年限分为三类：

——低（Low），2~5年；

——中（Medium），5~15年；

——高（High），﹥15年；HG/T3656《钢结构桥梁漆》按保护年限分为两类：

——普通型，5~15年；

——长效型，﹥15年；英国涂装规格书1900系列草案，耐久性最小要求为：

——12年以内不需要维修；

12年开始进行小的维修；

20年以后进行大维修或重新维修。按涂装部位分为七类：

——外表面；

——非封闭环境内表面；

——封闭环境内表面；

——钢桥面；

——干湿交替区和水下区；

——防滑摩擦面；

——附属钢构件，包括防撞护栏、扶手护栏及底座、灯座、泄水管、钢路缘石等。Part2第二部分大桥防腐涂装设计——JT/T722标准

按保护年限分为两类：

——普通型，10~15年；

——长效型，15~25年；

Part2第一步.确定被设计对象的涂层使用寿命第二步.分析被设计对象的腐蚀环境（JT/T722附录A）第三步.确定涂装部位，并分好类别第四步.根据涂装部位，查找JT/T722第节进行涂层体系的设计第五步.根据所设计的涂料涂层体系，查找JT/T722附录B确定涂料涂装的各项技术性能指标如何根据JT/T722-2008标准进行涂层体系的设计第二部分大桥防腐涂装设计——JT/T722标准

Part2第二部分大桥防腐涂装设计——JT/T722标准配套编号腐蚀环境涂层涂料品种道数/最低干膜厚(μm)S05C4底涂层环氧富锌底漆1/60中间涂层环氧（云铁）漆1～2/140面涂层丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆2/80总干膜厚度280S06C5-I底涂层环氧富锌底漆1/80中间涂层环氧（云铁）漆1～2/120面涂层聚合硅氧烷面漆1～2/100总干膜厚度300S07C5-I底涂层环氧富锌底漆1/80中间涂层环氧（云铁）漆1～2/150面涂层（第二道）氟碳中涂1/40面涂层（第二道）氟碳面漆1/30总干膜厚度300S08C5-M底涂层无机富锌底漆1/75封闭涂层环氧封闭漆1/25中间涂层环氧（云铁）漆1～2/150面涂层（第二道）氟碳中涂1/40面涂层（第二道）氟碳面漆1/40总干膜厚度330第三部分

推荐涂层体系

★材料选择原则

★推荐设计方案

★鳞片基长效钢结构氟碳重防腐涂层体系

根据对桥梁钢结构腐蚀环境与腐蚀因素的分析，所设计的大桥钢结构涂层防腐体系应该具有以下技术特点：1）底漆具有优异的电化学保护性能与防腐性能；2）整个涂层体系具有优异的屏蔽性能；3）面漆具有优异的耐候性能。

“无机富锌底漆＋环氧中间漆＋氟碳面漆/聚氨酯面漆”是目前国内外桥梁钢结构外部防腐最常使用的涂层配套体系。

Part3第三部分推荐涂层体系——材料选择原则涂层推荐方案A涂层干膜厚度底漆鳞片型醇溶无机富锌涂料60um中间漆环氧云铁（厚浆）漆150~250μm面漆面漆第一道中涂面漆：脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆40um第二道面漆：氟碳面漆（4F）30um涂层设计总厚度280~380um因此，根据世界第一大悬索桥：日本明石海峡大桥钢结构涂层配套体系（底漆：醇溶无机富锌底漆；中间漆：环氧云铁中间漆；面漆：中涂面漆——氟碳中涂漆，面漆——氟碳面漆）设计了鳞片基长效钢结构氟碳重防腐涂层体系。

Part3第三部分推荐涂层体系

——设计方案

对比方案B：环氧富锌底漆＋环氧中间漆＋丙烯酸聚氨酯面漆是我国C3腐蚀环境下，桥梁钢结构常用的涂层配套体系。其应用实例有：万州长江特大桥、南京大胜关长江大桥、济南黄河大桥等。对比方案C：热喷涂锌铝合金＋环氧封闭底漆＋环氧中间漆＋氟碳面漆是我国C3～C5腐蚀环境下，桥梁钢结构常用的涂层配套体系。其应用实例有：香港青马大桥、武汉军山长江大桥、武汉白沙洲大桥、浙江千岛湖南浦大桥、武汉阳逻长江大桥、桃夭门大桥和舟山西堠门大桥、武汉天兴洲大桥等。Part3第三部分大桥防腐涂装设计

——设计方案推荐方案A鳞片基长效钢结构氟碳重防腐涂层体系对比方案B环氧富锌底漆＋环氧中间漆＋聚氨酯面漆对比方案C热喷锌铝＋环氧封闭底漆＋环氧中间漆＋氟碳面漆适用腐蚀环境C3～C5C3C3～C5底材处理喷砂Sa21/2，施工难度较低喷砂Sa21/2，施工难度低喷砂Sa3，施工难度高封闭底漆无无需要环氧封闭底漆环保性能底漆为醇类溶剂，4F型氟碳面漆为酯类溶剂，环境友好环氧底漆与聚氨酯面漆均采用苯类溶剂热喷锌铝引起的锌铝蒸汽，3F型氟碳面漆含有苯类溶剂底漆耐盐雾性能鳞片型醇溶无机富锌涂料10000h普通环氧富锌涂料600h热喷锌铝＋封闭漆2000h面漆耐候性能4F氟碳面漆5500h普通聚氨酯面漆800h3F型氟碳面漆2500h工程造价一般略低较高防腐寿命最高一般较高涂装部位涂装工序涂装用料涂装道数（道）涂层厚度（μm）钢梁、拱肋、钢横梁、风撑等和外界空气直接接触的钢表面。底涂层喷砂21/2鳞片型醇溶无机富锌涂料260中间涂层环氧云铁（厚浆）漆2150面涂层第一道：聚氨酯面漆140第二道：（4F）氟碳面漆130总膜厚280钢梁、拱肋等形成封闭钢箱的内表面（无除湿系统）底涂层喷砂21/2环氧富锌底漆150中间涂层环氧厚浆（浅色）漆3250总膜厚300钢梁、拱肋等形成封闭钢箱的内表面（有除湿系统）底/面涂层喷砂21/2环氧厚浆（浅色）漆2150钢桥面底/面涂层喷砂21/2环氧富锌底漆280摩擦面底/面涂层喷砂21/2防滑醇溶无机富锌涂料280防撞护栏、扶手栏杆、楼梯、底座等附属钢构底涂层喷砂21/2环氧富锌底漆280中间涂层环氧云铁漆140面涂层第一道：丙烯酸聚氨酯面漆140第二道：丙烯酸聚氨酯面漆140总膜厚200第四部分

材料性能分析

★富锌底漆

★环氧厚浆（云铁）中间漆

★氟碳面漆

分类方式按树脂基料性质分有机环氧无机水溶性醇溶性按填料锌粉形态分球状锌粉（目前，国内外市场富锌涂料大都采用球状锌粉）鳞片状锌粉Part4第4部分材料性能分析——富锌底漆

富锌涂料的产品分类图a)、球状锌粉的SEM形貌图b)、鳞片状锌粉的SEM形貌Part4第4部分材料性能分析——富锌底漆

不同形貌填料SEM形貌对比Part4第四部分材料性能分析——富锌底漆

图c)、球状锌粉涂层的SEM形貌

图d)、片状锌粉涂层的SEM形貌不同形貌填料涂层结构SEM形貌对比保护机理导通性高：区别于球锌的点接触，片锌呈面接触形态阴极保护空白区域很少阴极保护半径大电化学保护显著提高Part4第四部分材料性能分析——富锌底漆

项目HG/T3668-2009《富锌底漆》规定的采用球状锌粉无机富锌涂料产品技术指标鳞片型醇溶无机富锌涂料的检测数据1类无机富锌涂料2类无机富锌涂料3类无机富锌涂料1、容器中状态搅拌无硬块，呈均匀状态搅拌无硬块，呈均匀状态2、适用期，h≥583、不挥发份金属锌含量，%≥80706040~604、耐冲击性(kg·cm)505050505、干燥时间，25℃，表干，h实干，h0.550.126、抗冲击性(kg·cm)50507、附着力，MPa≥3≥98、耐盐雾试验（划痕处单向扩蚀≤2.0mm，未划痕区无起泡、生锈、开裂、剥落等现象）1000h800h500h10000h检测涂层厚度为70~80μm检测涂层厚度为45μm无机富锌底漆（球锌）与鳞片型醇溶无机富锌底漆性能对比性能对比环氧富锌涂料（球锌）鳞片型醇溶无机富锌涂料1环保性能采用二甲苯类溶剂，环保性较差采用醇类环境友好溶剂，环保性好2防腐性能600h10000h3理论喷涂面积3.0m2/kg（60～80μm），单位质量的喷涂面积较小4.5m2/kg（40～60μm），单位质量的喷涂面积较大4涂层体电阻率105～108Ω·m，球锌点与点的接触，体电阻率高，涂层导通性一般103～105Ω·m，片锌面与面的接触，体电阻率低，涂层导通性好5施工性能料浆密度大，易沉淀，锌粉易堵枪，施工性差料浆密度小，锌粉悬浮性好，施工性好Part4第四部分材料性能分析——富锌底漆

环氧富锌底漆（球锌）与鳞片型醇溶无机富锌底漆性能对比检测项目鳞片型醇溶无机富锌涂料球锌醇溶无机富锌涂料抗水蒸汽渗透率30mg/d·cm2180mg/d·cm2抗渗水性480h1.5h耐盐雾性能比较：漆膜厚度15～20μm鳞片型醇溶无机富锌涂料涂层在1000h后，表面完好，只有少量锌白产生，叉线上的锈蚀扩展仅有1mm球锌醇溶无机富锌涂料涂层在500h后，已有少量锈斑、大量锌白产生，叉线上的锈蚀扩展超过3mm，涂层已经失效。Part4第四部分材料性能分析——富锌底漆

紫外线热封孔伤腐蚀性介质树脂云铁Part4第四部分材料性能分析——环氧厚浆中间漆（云铁）

云铁中间漆通过片状填料的选择使中间涂层具有鳞片状的层状交叠结构；881环氧云铁中间涂层选用特种氨类固化剂，赋予中间漆涂层优秀的内增塑作用，改善了涂层固化后的柔韧性与伸展性。

耐候面漆的性能比较1、丙烯酸聚氨酯涂料，以羟基丙烯酸树脂为成膜物。目前应用最广泛的耐候面漆(丙烯酸脂肪族聚氨酯、丙烯酸芳香族聚氨酯)；2、醋酸乙烯酯型FEVE氟碳涂料，由醋酸乙烯酯和三氟氯乙烯单体形成的共聚物，如大连振邦、常熟中昊；3、乙烯基醚型FEVE氟碳涂料，由乙烯基醚和氟单体为主形成的交替共聚物，如日本大金、日本旭销子；4、丙烯酸聚硅氧烷、环氧聚硅氧烷。有机硅成分＞50％。如海虹、阿克苏诺贝尔。Part4第四部分材料性能分析——氟碳面漆（四氟）

Part4第四部分材料性能分析——氟碳面漆（四氟）

选用四氟乙烯－乙烯基醚共聚物（日本大金)为成膜物，精选颜填料（杜邦、汽巴）和助剂（BYK)；材料自身的耐候性，以及颜料的高度分散性，保证了漆膜优异的耐候性和防腐性；可通过添加自洁性助剂和涂料的结构改性，获得高自洁性表面。项目HG/T2454-2006《溶剂型聚氨酯涂料》，HG/T3792-2005《氟树脂涂料》规定的产品主要技术指标金属表面用脂肪族聚氨酯涂料氟碳面漆金属表面用氟碳涂料4F型氟碳面漆检验结果1、溶剂可溶物氟含量，%／≥18242、耐盐雾试验800h不起泡、不生锈、不开裂1000h不起泡、不生锈、不开裂5000h不起泡、不生锈、不开裂3、耐