钢桥防腐与减噪分报告

铁道部科技研究开发计划重大课题《高速铁路系杆拱桥设计的研究》分报告之七钢材防腐、减少结构噪音、方便养护维修研究报告二〇〇六年八月桥梁动力学研究室科研报告信息简表报告名称高速铁路系杆拱拱桥设计的的研究—钢材防腐、减少少结构噪音音、方便养护维修研究报报告报告编号报告日期2006年088月项目来源铁道部科技研究究开发计划划重大课题题合同编号项目负责人报告类型研究报告项目组成员报告执笔人报告审核人研究内容摘要本报告为《高速速铁路系杆杆拱桥设计计的研究》分分报告之七七《钢材防防腐、减少少结构噪音音、方便养养护维修研研究报告》。主主要内容如如下：(1)归纳出铁铁路钢桥不不同部位的的腐蚀特性性；(2)介绍了钢钢桥的常见见防腐措施施，重点介介绍我国大大型桥梁钢钢结构和日日本大型钢钢桥涂料防防护体系，并并对我国铁铁路钢桥防防腐蚀涂装装体系进行行总结；同同时，指出了我国铁路路钢桥防腐腐保护涂装装发展动向向；(3)介绍了了考虑方便便养护维修修，对钢桥桥防腐涂装装的一些有有益措施；；(44)介绍了了铁路钢桥桥的常见噪噪声与噪声声控制措施施。关键词高速铁路；系杆杆拱桥；钢材防腐腐；结构噪音音；养护维修修研究室信息通讯地址邮编联系电话传真电子信箱负责人签字：研究室主任签字字：单位盖章：目录一前言1二桥梁的腐蚀环境42.1大气腐蚀42.2水的腐蚀52.3土壤腐蚀5三铁路钢桥的腐蚀特性63.1钢铁腐蚀机理63.2钢桥构件的腐蚀形态73.3铁路钢桥不同部位的腐蚀特性9四钢桥的防腐措施124.1涂料保护124.2阴极保护13五桥梁防腐蚀涂料及涂装技术145.1桥梁防腐蚀涂料145.2铁路钢桥的防腐蚀用涂料215.3铁路钢梁涂装体系245.4铁路钢梁涂装技术26六桥梁热喷涂长效防腐蚀技术276.1热喷涂技术的特点276.2热喷涂长效防腐286.3电弧喷涂长效防腐蚀工艺31七目前我国铁路钢桥防腐保护涂装发展动向33八桥梁的维修保养348.1桥梁的检测评估348.2涂层老化的评价358.3桥梁维修保养36九铁路钢桥的噪声与噪声控制439.1概述439.2桥梁的噪声控制43致谢63参考文献63一前言腐蚀是导致钢结构桥梁耐久性降低的主要因素之一。如日本统计的104座悬索桥断桥事故中，有23例与钢材腐蚀有关。近些年来由于斜拉索腐蚀所引起的换索现象频繁发生，如美国路易斯安娜州新奥尔良的鲁林桥、阿根廷的扎拉特布拉什拉桥、委内瑞拉的马拉开波桥以及我国的济南黄河桥、广州海印桥等均进行过换索工作；英国伦敦塔桥因主塔底下钢梁腐蚀生锈无法支撑大桥自重，被迫关闭重新建桥；2001年我国的宜宾小南门桥因吊索钢丝锈蚀折断，造成桥梁断成三节等等。钢结构桥梁因腐蚀需要进行涂装维修更是不计其数，可以说每一座钢桥每隔3～5年左右均应进行一次防腐蚀涂装维护，10～15年需将原有油漆涂装层全部喷砂除去，进行重新防腐蚀涂装。据美国高速公路管理局1998年统计资料，美国境内州际和国家级桥梁279543座，其中因腐蚀不合格需要维修的桥梁为68466座，腐蚀率占24.5%；城镇间桥梁309792座，腐蚀率达35.4%。为此美国专门设立桥梁研究和建设创新基金，以期开发桥梁腐蚀的新材料和新技术。目前美国各个州每年都要拿出数千万美元用于桥梁腐蚀涂装维修。金属腐蚀已经成为钢桥的一大灾害，它给钢桥的维修带来了很大的困难，特别是对于那些难以接近的地方，必须有庞大昂贵的专有设备配合，才能使防腐蚀涂装得以充分进行。据统计，钢桥的腐蚀涂装费用将占钢桥总费用10%以上。目前我国正在大规模的进行高速铁路建设，在这种令人鼓舞的新形势下，桥梁工作者我们需要考虑的是：我国所建设的这些桥梁的防护水平是否也处于世界先进水平？是否能预防这些桥梁免遭环境条件的侵蚀，确保安全、可靠地运行，确保长寿命的使用？我国地处四个地带六个区：热带湿热区；亚热带亚湿热区；亚热带干热区；温带温和区等，长沙以南相对湿度超过80％的时间在200天以上；我国是一个发展中国家，环境治理还很有限，相当广阔的区域SO2污染严重，还下着酸雨，pH值在5～6之间；地球上海洋面积为361×106平方千米，我国海岸线长达一万多公里，沿海五千多个大小岛屿，海水和海洋大气中的Cl-离子弥漫在一些地区；我国水深200米以内的大陆架占世界大陆架总面积的23％，这些事实说明，我国要建设的桥梁很多，而周围环境又比较苛刻。再说具体地区环境，以三峡为例，三峡的大气环境是属于南温带和亚热带过渡地带的气候，夏热、冬暖，年平均气温21～22℃，极端高温达到过43.5℃（在丰都县），年平均湿度多超过70％。RH大于80％的天数在200天以上，年降雨多达120～130天，pH＝5.5～6.0（酸雨），空气污染含有SO2、Cl2、NH3、CO2等，其特点是高温、高湿、风小、雾多、雨多。长江水质污染，pH值达8.8～9.1，偏碱性，含有大量泥砂。这样的环境对我国各地钢结构桥梁的建设会产生什么样的影响？要采取什么措施预防这些影响？在周围环境作用下，材料的退化和变质是一种自然现象，包括金属的腐蚀和非金属的老化。在相对湿度较低时，金属的腐蚀速度非常缓慢，到达临界相对湿度时，腐蚀速度突然加大，这一临界值随金属种类、金属表面状态和潮湿空气中所含污染物程度而有所不同，一般来说，金属的临界相对湿度在70％左右，如图1、图2所示，铁、锌、铜的临界值均在70％左右，而这些潮湿空气（在金属表面上形成水膜）一旦含有SO2、Cl2污染物时，腐蚀速度呈几十倍上百倍的增加。CO2、H2S、NH3等污染物也促进腐蚀，CO2遇水溶解后生成H2CO3促进了金属的腐蚀（但也有人认为，CO2的存在使铜和铁的腐蚀都各有下降）；H2S溶入水膜后，使水膜酸化、导电度上升，阳极去极化容易，所以潮湿空气中含少量H2S也强烈加速腐蚀，NH3溶入水膜，使其pH值显著上升，含13～25％NH3时，ph可达9～10，显著加速铜的腐蚀。温度升高，显著加速化学或电化学反应，加速腐蚀。在环境侵蚀同时，存在静应力（使用应力和残余应力），某些合金会引起应力腐蚀，存在循环应力，绝大部分材料会引起腐蚀疲劳。某些钢出现应力腐蚀开裂的应力源包括残余应力、装配应力和使用应力。据统计，有些合金其引起应力腐蚀开裂的比例分别为40％、25％、25％。可见，要谨慎设计使用应力，处理好装配应力和残余应力，才能有效地避免应力腐蚀开裂。以上分析可以总结下述认识：（1）我国地处较为严酷的气候条件，所建钢结构桥梁普遍会存在腐蚀，国外已有钢结构大桥因为应力腐蚀而突然塌落，以及三座预应力桥梁因压浆不饱满使钢绞线钢筋严重锈蚀而突然倒塌的报道，这是我们必须面对的事实，也就是说，我国任何钢结构桥梁的建设，必须从设计开始，贯穿制造过程和维护保养过程，进行卓有成效的腐蚀控制，使每一座建在我国大地上的钢铁桥梁都是一座美丽、壮观、安全、长寿、维护少的艺术精品。（2）卓有成效的腐蚀控制措施可包括：①控制和治理环境污染，我国自上而下拥有一支庞大的强有力的环境保护领导、管理科技队伍，环境治理成效显著，这对减缓钢结构桥梁的腐蚀意义重大，然而一个国家的环境治理决非易事，没有几十年花大力气事达不到理想境界的；②隔离污染的环境侵蚀，例如悬索桥钢缆采用不干性密封胶隔离侵蚀环境，高强度钢螺栓与钢梁的连接部分选用密封胶密封；③选用耐蚀材料，例如选用耐候钢、不锈钢，不过价格过于昂贵，对于发展中国家也有困难；④选用先进制造技术，例如预应力钢绞线是桥梁的心脏，这是确保桥梁使用寿命的关键之一，传统压浆工艺常造成压浆不饱满，造成钢绞线锈蚀，选用真空辅助压浆新工艺克服了这个问题，提高了质量；⑤研制和使用保护涂层，这是最现实、最有效、最经济、几十年实践证明为最好的措施。因此防止钢结构腐蚀，延长使用寿命，保证桥梁正常运营状态，对钢结构采用长效重防腐涂装及复涂工艺，合理的涂装配套方案是提高钢结构防腐能力的有效途径。按照铁道部科教司的安排，受铁道第二勘察设计院的委托，西南交通大学桥梁动力学研究室承担铁道部科技开发计划重大课题《高速铁路系杆拱桥设计的研究报告》（2004G014）之以下三个分题的研究工作。(1)结构方案研究；(2)动力特性、列车走行性及桥梁变形分析研究；(3)钢材防腐、减少结构噪音、方便养护维修等研究。本报告为《高速铁路系杆拱桥设计的研究》分报告之七《钢材防腐、减少结构噪音、方便养护维修研究报告》。主要内容如下：(1)归纳出铁路钢桥不同部位的腐蚀特性；(2)介绍了钢桥的常见防腐措施，重点介绍我国大型桥梁钢结构和日本大型钢桥涂料防护体系，并对我国铁路钢桥防腐蚀涂装体系进行总结；同时，指出了我国铁路钢桥防腐保护涂装发展动向；(3)介绍了考虑方便养护维修，对钢桥防腐涂装的一些有益措施；(4)介绍了铁路钢桥的常见噪声与噪声控制措施。本报告为正式研究报告。二桥梁的腐蚀环境桥梁的建设是根据需要而建造，它横跨各类大江、大河、山川、海湾，连接陆地和岛屿，地理位置千变万化，各处气候条件复杂，腐蚀环境亦各不相同。如南方的湿热和酸雨，北方的寒冷和冰盐，沿海的盐雾等，都是造成钢桥腐蚀的主要因素，因此研究金属腐蚀环境对钢桥的腐蚀保护至关重要。2.1大气腐蚀桥梁长期暴露在空气中，由于空气中的水分、氧气和腐蚀介质（如雨水中杂质、烟尘、表面沉积物等联合作用）的化学和电化学作用而引起的金属腐蚀现象称为大气腐蚀。大气的腐蚀环境有两种基本的划分方法。一是按照自然环境的气候特征来划分，另一种则按照环境的腐蚀特性来划分。我国的铁路桥梁以往在进行涂装设计时，参考的是自然环境的腐蚀特征。现在的桥梁防腐设计，无论是铁路桥梁还是公路桥梁，或者是两用桥梁，参考的都是环境腐蚀特征。按照环境腐蚀的严酷性程度，更接近于实际应用，被许多防腐蚀工作者所采用，相关的标准有我国的GB/T和国际标准ISO12944-2，具体内容可以参考第三章《桥梁防腐蚀涂装系统设计》。（1）自然大气环境分类这种方法是根据地区的气温划分气候带，再依据地区的湿度来划分出气候区，两者综合起来划定该地区是某气候带某气候区。气候带通常划分为热带、亚热带、湿带和寒带。气候区以相对湿度和温度持续时间划分为湿和区、湿热区、湿区、亚干燥区和干燥区。根据以上分类方法，可以将我国的气候环境分为4个气候带和5个气候区。热带湿热区：雷州半岛、海南岛和台湾南部；亚热带湿热区：秦岭以南、长江流域、四川、珠江流域、台湾北部和福建；亚热带干燥区：新疆天山以南、戈壁沙漠；温带湿和区：秦岭以北、内蒙南部、华北、东北南部;寒带干燥区：内蒙北部、黑龙江省。（2）腐蚀环境分类根据大气腐蚀环境中污染物质，大气环境的类型大致可以分为农村大气、城市大气、工业大气、海洋大气和海洋工业大气。（3）影响大气腐蚀的因素大气环境中的腐蚀主要是金属表面电解液膜下的电化学腐蚀。这个过程的特点是氧气特别容易到达金属表面，金属腐蚀受到氧去极化过程的控制。大气腐蚀的影响因素主要取决于大气成分及空气中的污染物、相对湿度、温度和表面状态等。2.2水的腐蚀大桥是横跨江河湖海的，桥梁的墩梁等不可避免地会处于水的腐蚀环境之中。（1）淡水腐蚀淡水的含盐量少，一般呈中性，如江河湖泊的水等。一般情况下，淡水的腐蚀性较弱。在淡水中的腐蚀是氧去极化腐蚀，即吸氧腐蚀。水中有着足够的溶解氧的存在是金属腐蚀的最根本原因。淡水中含盐量低，导电性差。电化学腐蚀的电阻比在海水中大。由于淡水的电阻大，淡水中的腐蚀主要以微电池腐蚀为主。但是随着工业排放物对淡水的污染，C1－、、、都会加剧腐蚀的进行，这些因素对淡水腐蚀的影响不可忽视。（2）海水腐蚀海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以3％～3.5％的氯化钠为主盐，pH值为8左右，并溶有一定量的氧气。除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都发生氧去极化腐蚀。其主要特点是海水中氯离子含量很大，因此大多数金属在海水中阳极极化阻滞很小，腐蚀速度相当高；海浪、飞溅、流速等这些利于供氧的环境条件，都会促进氧的阴极去极化反应，促进金属的腐蚀。海水导电率很大，所以不仅腐蚀微电池活性大，宏电池的活性也很大。海水中不同金属相接触时，很容易发生电偶腐蚀：即使两种金属相距数十米，只要存在电位差，并实现电联结，就可能发生电偶腐蚀。2.3土壤腐蚀大桥的支撑梁柱柱必然要立立足于土壤壤之中，土土壤对钢铁铁或混凝土土的腐蚀直直接影响着着大桥的安安全。土壤壤是由气相相、液相和和固相所构构成的一个个复杂系统统，其中还还生存着很很多土壤微微生物。影影响土壤腐腐蚀的因素素很多，各各因素又会会相互作用用。所以这这是一个十十分复杂的的腐蚀问题题。影响土土壤腐蚀的的几个重要要因素有：：电阻率、含氧量、盐盐分、含水水量、PH值、温度度、微生物物等。三铁路钢桥的腐蚀蚀特性我国铁路桥梁已已有近百年年的历史，是是铁路的关关键、重要要设备。早早期的铁路路桥梁主要要为钢结构构，设计标标准较低，材材质相当于于A3钢。解放放后混凝土土梁的生产产开始增多多，同时钢钢桥的种类类、所选用用的材质也也不断增加加。现在铁铁路桥梁一一般分为钢钢桥和混凝凝土桥两种种。我国铁铁路现共用用桥梁360000多座、1200000多孔，其其中梁1100000多孔，钢钢梁100000多孔，跨跨度10～32m简支混凝凝土梁680000多孔，占占混凝土梁梁总数的61.337％；跨度10～40m的简支钢钢梁7300多孔，占占钢梁总数数的73.667％，中小小跨度桥梁梁合计750000多孔，占占全路桥梁梁总数的62.338％。按长长度又分为为：特大桥桥—桥长500m以上；大大桥—桥长100m～500m；中桥—桥长20m～100m；小桥—桥长20m及以下。目前在我国运营营的铁路线线上，钢桥桥的长度约约占桥梁总总长的7％～8％。铁路路钢桥按桥桥面位置的的不同，分分为上承梁梁、下承梁梁、中承梁梁等。按梁梁式的不同同分为简支支梁、悬臂臂梁和连续续梁的桥跨跨结构。铁路桥梁的钢结结构常年暴暴露室外，我我国幅员辽辽阔，铁路路线拉得很很长，钢桥桥所处的环环境条件很很不相同，涉涉及了我国国几乎所有有的气候类类型，如东东北、华北北、中原的的钢桥分别别处于寒冷冷、寒温、暖暖温、干燥燥性的气候候条件下，华华东、华南南的钢桥处处于亚湿热热、湿热、含含有盐雾的的海洋性的的气候条件件下，西北北的钢桥处处于风沙性性的气候条条件下，西西南的钢桥桥处于湿热热、酸雨性性的气候条条件下，新新建的青藏藏线上的钢钢桥处于强强紫外线的的照射条件件下等。由于所处的外部部环境不同同，钢桥的的腐蚀特性性、腐蚀严严重程度也也不尽相同同。另外，钢钢桥的不同同部位所接接触的腐蚀蚀介质也不不尽相同，腐腐蚀情况也也有些差异异。3.1钢铁腐腐蚀机理钢铁的腐蚀在自自然界里是是不可避免免的，如何何防止钢桥桥的腐蚀，延延长大桥的的使用寿命命，是桥梁梁建设中的的重要任务务。防止钢钢铁的腐蚀蚀，就有必必要首先了了解钢铁腐腐蚀的机理理。（1）钢铁的自然腐蚀蚀趋势除了少数贵金属属外，金属属都是由其其自然态的的矿石，通通过消耗能能量的冶炼炼、电解等等方法而获获得的。在在自然界里里发现的铁铁都不是纯纯铁，铁是是铁矿石放放在高炉里里或是加热热炉里提炼炼出来的。冶冶炼过程中中还加入了了煤矿或焦焦炭，并加加热至很高高的温度。在在这个过程程中，铁矿矿石吸收了了大量的能能量，这种种能量一部部分就贮藏藏在钢铁中中。因此，任任何一块钢钢铁都可以以看做是一一个充了电电的蓄电池池。这块钢钢铁以后就就会以电的的形式将贮贮存的能量量释放出采采。钢铁在在能量释放放过程中，某某些成分耗耗费了即钢钢铁产生了了腐蚀。这这样钢铁就就回到了能能够稳定存存在的自然然态。因此此，金属随随时随地都都有恢复到到自然化合合态（矿石）的倾向，并并释放出能能量。腐蚀蚀的过程就就是金属从从热力学不不稳定的原原子态，转转变成热力力学稳定的的离子态，即即金属的能能量降低的的过程，这这就是金属属自然腐蚀蚀的趋势。（2）钢铁的电化学腐腐蚀腐蚀可以分为化化学腐蚀和和电化学腐腐蚀。化学学腐蚀是金金属与腐蚀蚀介质间发发生化学作作用而产生生的腐蚀，比比如钢铁在在非电解质质溶液和有有机溶剂中中发生的腐腐蚀。化学学腐蚀的过过程中没有有电流的产产生。电化学腐蚀是金金属和介质质发生电化化学反应而而引起的腐腐蚀，在腐腐蚀过程中中有隔离的的阴极区和和阳极区，电电流可以通通过金属在在一定的距距离内流动动。钢铁的的腐蚀绝大大多数情况况下是电化化学腐蚀。在在金属表面面形成原电电池是电化化学腐蚀最最为主要的的条件。当当两种不同同的金属放放在电解质质溶液中，并并以导线连连接，我们们可以发现现导线上有有电流通过过。这种装装置我们称称之为原电电池。原电电池放电所所产生电化化学反应，在在阳极进行行的是氧化化反应，在在阴极进行行的是还原原反应。从理论上说，单单一金属在在电解质溶溶液里只能能形成双电电层，不会会产生腐蚀蚀。实际上上除了金、铂铂等呈现惰惰性的金属属外，其他他金属单独独放在电解解质溶液中中，由于表表面电化学学性的不均均匀，从而而产生了许许多极小的的阴极和阳阳极，构成成了无数的的微电池，也也会产生电电化学腐蚀蚀。3.2钢桥构构件的腐蚀蚀形态桥梁钢结构的腐腐蚀形态有有多种多样样，可以分分为均匀腐腐蚀和局部部腐蚀。在在局部腐蚀蚀中，又可可以细分多多种形态。(1)均匀腐蚀蚀均匀腐蚀的腐蚀蚀作用是均均匀地发生生在整个金金属表面上上，并在平平面上逐步步地使金属腐腐蚀并降低低其各项性性能。(2)点蚀局部性腐蚀状态态，可以形形成大大小小小的孔眼眼，但绝数数情况下是是相对较小小的孔隙。从从表面上看看，点蚀互互相隔离或或靠得很近，看看上去呈粗粗糙表面。点点蚀是大多多数内部腐腐蚀形态的的一种，即即使是很少少的金属腐腐蚀也会引引起设备的的报废。(3)电偶腐蚀蚀也称之为双金属属腐蚀。由由多种金属属组合而成成的部位，如铝铝与铜，铁铁与锌，铜铜与铁等等等。在电解解质水膜下下，形成腐腐蚀宏电池池，会加速速其中负电电位金属的的腐蚀。影影响电偶腐腐蚀的因素素有环境、介质质导电性、阴阴阳极的面面积比等。在在潮湿大气气中也会发发生电偶腐蚀，湿湿度越大或或大气中含含盐越多（如靠近海海边），则电偶偶腐蚀越快快。大阴极极小阳极组组成的电偶偶，阳极腐腐蚀电流密密度愈大，腐腐蚀愈严重重。电偶腐腐蚀首先取取决于异种种金属之间间的电位差差。这里的的电位指的的是两种金属属分别在电电解质溶液液（腐蚀介质质）中的实际际电位，即即该金属在在溶液中的的腐蚀电位位。电位差差越大，其其他条件不不变，腐蚀蚀可能越大大。为了防止电偶腐腐蚀，要尽尽量避免电电位差悬殊殊的异种金金属有电接接触；避免免形成大阴阴极小阳极极的不利面面积比，面面积小的部部件宜用腐腐蚀电位较较正的金属属；电位差差大的异种种金属组装装在一起时时，中间一一般要加绝绝缘片，垫垫片紧固不不吸湿，避避免形成缝缝隙腐蚀；；设计时，选选用容易更更换的阳极极部件，或或将它加厚厚以延长寿寿命；可能能时加入缓缓蚀剂或涂涂漆以减轻轻介质的腐腐蚀，或加加上第三块块金属进行行阴极保护护等。(4)缝隙腐蚀蚀缝隙腐蚀是一种种严重的局局部腐蚀。经经常发生于于金属表面面缝隙中。桥桥梁结构非非常复杂，金金属孔隙、密密封垫片表表面、螺丝丝和铆钉下的缝缝隙内等，都都会有溶液液的积留而而引起缝隙隙腐蚀。并不是一定要有有缝隙才可可以发生这这种腐蚀，它它也可能因因为在金属属表面上所所覆盖的泥泥沙、灰尘尘、脏物等等而发生。几几乎所有的的腐蚀性介介质，包括括淡水，都都能引起金属的的缝隙腐蚀蚀，而含氯氯离子的溶溶液通孝常常是最敏感感的介质。为了防止缝隙腐腐蚀，主要要是在结构构设计中避避免形成缝缝隙，避免免造成容易易产生表面面沉积的条条件。因此此，对接焊焊比铆接或或螺栓连接接要好。容容器设计上上要避免死死角和尖角角，以便于于排除流出出液体。垫垫片要采用用非吸湿性性材料，以以免吸水后后造成腐蚀蚀条件。此此外也可采采用电化学学保护的方方法来防止止，方法是是外加电流流。(5)应力腐蚀蚀在一定环境中外外加或本身身残余的应应力，加之之腐蚀的作作用，导致致金属的早早期破裂现现象，叫应应力腐蚀，通通常以SCC((Streess-CCrosssion--Cracck)表示。金属应力腐蚀破破裂只在对对应力腐蚀蚀敏感的合合金上发生生，纯金属属极少产生生。合金的的化学成分分、金相组组织、热处处理对合金金的应力腐腐蚀破裂有有很大影响响。处于应应力状态下下，包括残残余应力、组组织应力、焊接应力或工作应力在内，可以引起应力腐蚀破裂。对于一定的合金来说，要在特定的环境中才会发生应力腐蚀破裂。例如不锈钢在海水中，铜合金在氨水中，碳钢在硝酸溶液中。防止应力腐蚀破破裂的主要要方法是消消除一切应应力或施以以压应力，设设备加工或或焊接后最最好进行除除应力退火火，或进行行喷砂处理理造成表面面压应力。改改变介质的的腐蚀性，使使其完全不不腐蚀（添加缓蚀蚀剂），或或者使其转转为全面腐腐蚀，选用用耐应力腐腐蚀破裂的的金属材料料，使其不不能构成材材料－环境组合合，也可防防止应力腐腐蚀破裂。(6)腐蚀疲劳劳钢铁在交变应力力作用和腐腐蚀介质的的共同作用用下产生的的腐蚀叫做做腐蚀疲劳劳。它往往往成群出现现。高强度度钢丝绳经经常出现腐腐蚀疲劳。1967年122月，美国国西弗吉尼尼亚州和俄俄亥俄州之之间的俄亥亥俄大桥突突然倒塌，事事故调查的的结果就是是因为应力力腐蚀和腐腐蚀疲劳产产生的裂缝缝所致。减少腐蚀疲劳的的主要方法法是选择在在预定环境境中抗腐蚀蚀的材料，以以及在材料料表面镀锌锌、涂漆等等以减轻腐腐蚀疲劳的的作用。3.3铁路钢钢桥不同部部位的腐蚀蚀特性由于桥梁的结构构形态不同同，所以各各部位的腐腐蚀特性各各有不同。铁铁路钢桥最最多采用的的钢桁梁结结构最为复复杂。箱形形的加劲梁梁由于内部部采用抽湿湿系统，大大大缓解了了腐蚀带来来的隐患。斜斜拉索和悬悬索由于是是线形结构构，又处在在高空，其其腐蚀特点点又不同于于其他钢结结构。(1)铁路钢桥桥的桁梁结结构铁路钢桥的桁梁梁结构。桥桥梁的主体体部分是上上部结构，受受到的主要要是大气腐腐蚀。随着着大气环境境的不同，桥桥梁受到的的腐蚀也不不同。跨海海大桥受到到海洋性气气体中氯离离子的侵蚀蚀，腐蚀环环境最为恶恶劣。处于于工业区和和城市的桥桥梁，由于于大气环境境很差，受受到的腐蚀蚀也很严重重。铁路钢钢桥大多采采用明桥面面，列车垃垃圾及废水水对铁路桥桥面的腐蚀蚀产生最直直接的影响响。桥梁的结构复杂杂，各部位位的腐蚀情情况也有很很大的不同同。铁路桥桥梁或公路路铁路两用用桥梁，多多采用复杂杂的钢桁梁梁结构，腐腐蚀情况多多种多样。铁路钢桥的腐蚀蚀可以分为为两个部位位，即钢桥桥和钢轨以以下和以上上的部位，两两者由于所所处位置不不同，腐蚀蚀条件也有有差异。钢桥、钢轨以下下的部位，如如上承桁梁梁的下弦杆杆、纵梁和和横梁等，上上承板梁的的所有部位位等，主要要腐蚀物的的来源有客客车上的自自由排放的的各种污物物、污水，通通过轨道污污染下面的的钢结构；；再者就是是货车运行行中飘落的的各种粉尘尘，如煤粉粉尘、含酸酸或碱性货货物的粉尘尘等。受腐腐蚀最严重重的部位是是桥枕下的的纵梁上盖盖板顶面与与上承板梁梁的上翼缘缘顶面。其其次腐蚀物物是雨水和和阳光紫外外线。钢桥、钢轨以上上部位的钢钢结构，如如下承桁梁梁的上弦杆杆、竖杆、斜斜杆和上平平联等，腐腐蚀因素主主要是雨水水的侵蚀、紫紫外线的照照射等。在在钢桥的上上弦和下弦弦的箱型杆杆内部主要要的腐蚀介介质是大气气中的潮湿湿气体，阴阴暗潮湿是是腐蚀的主主要根源。钢桥高强度螺栓栓的栓接点点是不允许许有上下贯贯穿的缝隙隙存在的，就就是说在板板缝之间不不能有流锈锈水的现象象存在。因因此栓节点点的腐蚀要要是雨水产产生的缝隙隙锈蚀，因因此该部位位必须使用用高质量的的涂料防体体系，防止止缝隙腐蚀蚀的产生。纵梁上盖板顶面面与板梁上上翼缘顶面面（放桥枕枕面）是全全桥腐蚀最最严重的地地方，也是是最难处理理的地方，该该处主要是是行车时桥桥枕震动擦擦对涂层的的破坏，以以及列车下下落的各污污染物的侵侵蚀，要求求涂层有耐耐磨性。上上桁梁表面面由于积水水积灰，腐腐蚀最厉害害。铆钉、焊焊缝等处，由由于最早的的涂装没有有引起足够够重视，漆漆膜有缺陷陷，是最会会腐蚀的地地方。(2)钢箱梁悬索桥和斜拉索索桥的钢箱箱梁的外表表面，主要要发生大气气腐蚀。箱梁的内部，通通风很差，湿湿气的聚集集会引起涂涂层的起泡泡锈蚀等。1970年建成的的丹麦小贝贝尔特桥，首首先采用了了箱梁内部部的空气干干燥装置，起起了很好的的防腐蚀作作用。现在在新建的大大桥，都采采用了控制制内部湿度度的方法，腐腐蚀情况减减轻很多。(3)缆索系统统桥梁的缆索系统统主要指斜斜拉桥的斜斜拉索、悬悬索桥的主缆和和吊索以及及一些拱桥桥的吊索等等。缆索系统处于高高空之中，主主要的腐蚀蚀环境是大大气腐蚀。在在高纬度地地区，还要要考虑到积积雪对缆索索的影响。缆索的材料是高高强度冷拔拔碳素钢丝丝，强度在在15000MPa以上，延伸率≥4％。但是是由于含碳碳量高，在在0.75％～0.85％之间，塑塑性也差，没没有进行防防护下的抗抗腐蚀性很很差。缆索索系统是在在高应力状状态下工作的，尽尽管对于工工作疲劳没没有影响，但但是腐蚀是是在高应力力状态下进进行的，它它将影响钢钢丝的强度度。主缆到到现在为止止还没有发发生过什么么事故，但但是吊索，特特别是斜拉拉索由于腐腐蚀介质和和应力的相相互作用，在在桥梁史上上出现了多多次严重事事故。吊索斜拉索绞成成型后，会会有孔隙沟沟槽等，即即使灌浆也也难防止1100％的没有有缝隙。悬悬索桥拉索索和主梁、立立柱、索夹夹和索鞍等等的结合处处，通常也也是最易受受腐蚀的地地方。(4)系杆拱桥的系杆杆、吊杆近年来我国建造造了大量的的系杆拱桥桥，其吊杆杆多采用预预应力钢绞绞线，高工工作应力状状态下的吊吊杆防腐问问题应该引引起注意。典典型的宜宾宾小南门桥桥即是如此此。宜宾小小南门桥1990年建成，主主跨2400m，其吊吊杆采用21根15mmm钢绞线，外外套钢套管管。为考虑虑换索方便便，梁底面面至人行道道顶面灌硫硫磺粘结材材料，中间间灌水泥砂砂浆，两段段采用XM锚具。由由于当第为为酸雨环境境，大气pH值约在4.6～5.6之间，环环境腐蚀使使外套管锈锈穿，进而而锈蚀到内内部钢丝。腐腐蚀加剧了了钢丝的应应力集中，应应力集中使使钢丝应力力超过设计计值，从而而导致钢丝丝断裂，部部分横梁与与桥面系直直接掉入江江中。桥梁梁设计时对对所采用的的高强度材材料通常是是假定其无无缺陷的，但但是在实际际使用过程程中，如果果材料有00.02mmm的压痕痕（即材料料缺口），局局部缺口处处应力将大大大增加，如如果有0..05mmm的压痕（肉肉眼可见的的腐蚀坑），就就会大大影影响结构的的承载力。根根据20001年四川省对25座桥梁调调查，有三三分之一以以上的桥梁梁腐蚀程度度比小南门门桥还严重重。(5)栓焊连接部位高强螺栓连接部部位应力比比较集中，较较钢梁大面面积部位易易积水和存存留灰尘，易易产生缝隙隙腐蚀等局局部腐蚀。焊缝部位易出现现缺陷，并并且在焊接接过程中产产生的焊渣渣是由铁的的氧化物和和无机盐类类（如氯化化铵、氯化化锌等）、松松香等组成成的多孔混混杂体，极极易吸收水水汽和有害害气体，产产生腐蚀，该该部位的腐腐蚀属焊缝缝腐蚀。四钢桥的防腐措施施4.1涂料保保护钢铁的大敌就是是腐蚀，而而涂料正是是钢铁桥梁梁防腐蚀的的最方便有有效的方法法之一。比比如悉尼港港口大桥在在建设时的的涂装工作作量就相当当繁重，每每道漆约有有800000L，涂装面面积相当于于60个足球场场那么大。从电化学腐蚀的的原理分析析，我们可可以了解到到钢铁发生生电化学腐腐蚀必须具具备几个基基本条件：：①钢铁作为腐蚀阳阳极，其电电位最低；；②低电阻的电解质质溶液，从从外面渗入入或残存在在底漆与钢钢铁的界面面上；③足够的氧气参与与腐蚀过程程，并维持持在一定水水平上。采用涂料来保护护钢铁，就就是要提高高其腐蚀电电位，由腐腐蚀阳极成成为阴极，隔隔绝电解质质以免形成成腐蚀电池池。漆膜的的耐腐蚀一一个重要原原因就是涂涂层作为一一种高聚物物薄膜，能能够不同程程度地阻缓缓腐蚀因子子水、氧和和离子的透透过，从而而发挥防锈锈防腐蚀的的作用。此此外，涂层层漆膜对腐腐蚀介质的的稳定性，与与底材的附附着力以及及相应的机机械性能对对于涂层的的防腐蚀性性能都有着着重要的影影响。涂料对桥梁用钢钢铁的保护护作用主要要有三种，屏屏蔽作用、缓缓蚀作用和和阴极保护护作用。(1)屏蔽作用用。涂料经经过良好的的施工，覆覆盖在钢铁铁表面，能能有效地隔隔绝钢铁与与外界腐蚀蚀环境的接接触。也就就是说，涂涂料阻止了了大气中的的氧气、水水汽和其他他腐蚀性离离子对钢铁铁的侵蚀。所所有涂料都都有着基本本的屏蔽作作用。(2)缓蚀作用用。防锈底底漆的防锈锈作用在很很大程度上上依靠防锈锈颜料的作作用。铬酸酸锌、磷酸酸锌和红丹丹等对钢铁铁有着缓蚀蚀作用。以以磷酸挚锌锌为例，它它具有形成成碱式络合合物的能力力，可以与与漆基的极极性基团单单羟基或羧羧基)进一步络络合，生成成稳定的交交联络合物物，不仅增增强了漆膜膜的耐水性性和附着力力，同时在在钢铁表面面形成了牢牢固的铁—锌—磷酸盐络络合物，阻阻止锈蚀的的形成和发发展，降低低钢铁的腐腐蚀速度。(3)阴极保护护作用。利利用锌粉的的阴极保护护作用，制制成的环氧氧富锌漆和和无机硅酸酸富锌漆最最具有最好好的防锈作作用，是重重防腐涂料料体系中的的首选底漆漆。高含量量的锌粉与与钢铁紧密密接触，由由于锌的电电位比钢铁铁低，腐蚀蚀电流就会会从锌流向向钢铁，锌锌粉首先被被腐蚀从而而就保护了了钢铁。锌锌粉在大气气中的腐蚀蚀产物为难难溶碱式盐盐，它们会会填没涂层层中的空隙隙，也具有有保护作用用。4.2阴极保保护电化学保护根据据其原理，有有阳极保护护和阴极保保护两种。阳极保护主要是是对钢铁进进行钝化，保保护其在强强氧化性质质中不受腐腐蚀。例如如在硝酸中中，钢铁一一般会强烈烈腐蚀，但但是当硝酸酸浓度达到到35％时，腐腐蚀速度就就会显著减减小，达到到60％时，几几乎不受腐腐蚀。此时时，钢铁变变得十分稳稳定。这就就是阳极保保护。阴极保护是使用用钢铁成为为阴极并极极化，以减减小、防止止腐蚀可以以分成牺牲牲阳极保护护和外加电电流保护。牺牲阳极保护法法，是采用用一种比所所要保护金金属的电位位要负，即即化学性质质更为活泼泼的金属或或合金，与与被保护的的金属连接接在一起，依依靠该金属属或合金不不断的腐蚀蚀牺牲掉所所产生的电电流使其他他金属获得得阴极极化化而受到保保护。因而而，这种自自身腐蚀的的金属或合合金，称之之为牺牲阳阳极。常见见的牺牲阳阳极材料有有锌基合金金，铝基合合金。外加电流阴极保保护是由直直流电源通通过辅助阳阳极对被保保护体施加加保护电流流，使被保保护体成为为阴极并极极化，从而而免受腐蚀蚀的一种保保护技术。五桥梁防腐蚀蚀涂料及涂涂装技术5.1桥梁防防腐蚀涂料料涂料的前身为油油漆，随着着科学技术术的发展，涂涂料已完全全超越了油油漆范畴；；涂料的施施工称为涂装。一一百多年来来，涂料在在经济建设设中发挥了了重要作用用、为满足足不同用途途，现在涂涂料已发展展到上千种，不不仅有机涂涂料得到很很大发展，而而且还研究究出多种无无机涂料，并并且针对不不同腐蚀环环境，开发发与之相匹匹配的涂装装体系，这这对金属防防腐蚀起到到了重要作作用。5.1.1涂料料防腐蚀特特点1．屏蔽作用涂料被涂装至钢钢结构件表表面，并形形成一定厚厚度的涂层层，它直接接将钢铁和和腐蚀环境境隔离开使使金属产生生一道防腐腐蚀保护屏屏障，推迟迟腐蚀介质质与钢铁相相接触时间间，即只有有等漆膜在在所处腐蚀蚀环境中失失效损坏后，钢铁铁被暴露才才与腐蚀介介质相接触触产生腐蚀蚀，涂料涂涂装层从而而实现了对对钢铁的防腐蚀蚀保护，所所有涂料涂涂层均具备备这一性能能。2．钝化缓蚀作用用在涂料家族中，有有磷化底漆漆、铬酸底底漆和各类类车间底漆漆等，它们们在工序间间起到防锈锈或增加涂涂装底漆附附着力和钝钝化缓蚀作作用，其自自身防腐效效果较弱。3．阴极保护作用用防腐底漆中添加加锌粉、铝铝粉形成富富锌（铝）涂料，锌锌、铝粉的的存在使得得涂装底层层对钢铁构构件提供阴阴极保护作作用。5.1.2涂料料的基本组组成涂料通常由成膜膜物质、颜颜料、溶剂剂和助剂等等组成。1．成膜物质它是涂料的主要要基础物质质，有单组组分和双组组分两类，早早先主要为为油性成膜膜物质，现现在发展为多种种合成树脂脂成膜，约约占涂料总总量90％以上。2．溶剂溶剂也称辅助成成膜物质，早早期主要为为有机挥发发类液体，不不同品种涂涂料（合成树脂脂）有不同溶溶剂相匹配配。随着环环境保护要要求越来越越高，要求求严格控制制涂料有机机挥发物VOC总量，现现在为发展展纯溶性和和水性等多多种溶剂。3．颜料颜料是涂料不可可缺少的组组成部分，通通常是超细细粉末的有有色物质，均均匀地分散散在涂料中中，它的存存在大大地地改善了涂涂料涂层的的涂装性能能（如遮盖盖性、粘度度和施工工工艺性）和和涂层性能能（防腐性性能、耐老老化性能、装装饰性等）。常用的涂料有红红丹、氧化化铁红、锌锌铬黄、钼钼酸锌和锶锶盐、富锌锌涂料中锌锌粉等。4．助剂助剂的作用主要要是改善涂涂料的施工工工艺性能能，用量虽虽然很小，但但效果很大大。如改善善颜料在涂涂料中分散散性的表面面活性剂和和防沉淀剂剂，还有防防结皮剂、紫紫外线吸收收剂等。5.1.3桥梁梁常用的防防腐蚀涂料料桥梁用涂料进行行防腐蚀保保护已经100多年了，经经过技术不不断发展和和大量应用用实桥效果果，现在已已形成系列列化的专用用桥梁涂料料，下面重重点对桥梁梁常用的几几类涂料进进行介绍。1．油脂涂料油脂涂料是以聚聚合油、催催干剂和颜颜料等组成成的涂料，涂涂料在干燥燥过程中靠靠脂肪酸碳碳链上的不不饱和双键键自动氧化化聚合，使使之成为体体型结构而而固化成膜膜。常用于于钢铁防锈锈底漆的红红丹防锈漆漆即属于此此类。由于于此底漆防防腐效果不不适合现代代桥梁建设设需要，虽虽然在桥梁梁建设史上上发挥过重重要作用，但但现在已经经基本不用用该漆作防防腐底漆。2．醇酸涂料改正常行距醇酸酸树脂是以以多元醇与与多元酸和和脂肪酸经经过酯化缩缩聚而成，醇醇酸树脂涂涂料的性质质与改性植植物油的种种类、油度度的长短有有密切关系系，并且通通过不同树树脂改性可可获得不同同性能的醇醇酸树脂涂涂料，其具具有以下共共同特点：：①涂层具有良好的的柔韧性，良良好的附着着力和机械械强度；②颜料在该涂料中中有较好的的分散性，因因此可根据据用途做成成底漆、中中间漆和面面漆；③涂层耐久性好，保保光保色性性好，但耐耐水性较差差；④施工方便，价格格便宜。此涂料在桥梁防防腐历史中中曾发挥过过重要作用用．如至今今给人们留留下印象的的醇酸类桥桥梁涂料有有云母氧化化铁醇酸瓷瓷漆、锌铝铝粉醇酸瓷瓷漆、有机机硅改性醇醇酸树脂涂涂料等。3．氯化橡胶涂料料氯化橡胶系由天天然橡胶经经过塑炼解解聚后，或或异戊二烯烯橡胶溶于于四氯化碳碳中氯化而而得。单独独使用氯化化橡胶作涂涂料时其漆漆膜较脆，附附着力不好好，不耐紫紫外光老化化等，所以以在工业中中使用的氯氯化橡胶涂涂料均由加加入合成树树脂或天然然树脂、颜颜料增塑剂剂、稳定剂剂改性而得得，使氯化化橡胶涂料料获得较好好的物理性性能和化学学性能。氯化橡胶涂料主主要具有如如下性能：：（1）抗水蒸气渗透透能力好，耐耐水性好，耐耐盐水和盐盐雾性能好好；（2）耐燃性好，由由于氯化橡橡胶含氯量量达到67％，具有有一定的延延燃性；（3）耐酸、碱、盐盐等化学性性能较好；；（4）热稳定性差、耐耐紫外光老老化性能差差，在大气气环境下氯氯化橡胶漆漆膜易产生生开裂、粉粉化等破坏坏。因此大大气环境下下使用的氯氯化橡胶涂涂料均采用用耐候性优优良的树脂脂和颜料等等进行改性性，如云铁铁氯化橡胶胶漆、氯磺磺化聚乙烯烯、氯化丙丙烯涂料等等。4．环氧涂料环氧树脂的分子子结构中含含有环氧基基，涂料工工业中常用用的环氧树树脂是由环环氧氯丙烷烷和二酚基基丙烷在碱碱作用下缩缩聚而成的的高分子化化合物，简简称双酚A型环氧树树脂，其主主要具有如如下性能：：（1）涂层附着力好好，耐水性性好；（2）耐老化性能差差；（3）可以或的较厚厚涂层；（4）可以有许多种种交联剂，从从而获得不不同性能的的涂层。5．丙烯酸树脂涂涂料丙烯酸树脂涂料料多采用氨氨基树脂、环环氧树脂、聚聚氨酯等低低聚物作交交联固化，丙丙烯酸涂料料漆膜具有有优良的物物理机械性性能，耐候候性和保光光保色性好好，是良好好的户外钢钢桥防腐涂涂装面漆。通通常有不饱饱和聚酯聚聚合的丙烯烯酸、乙烯烯酯聚合的的丙烯酸等等。6．聚氨酯涂料应用于防腐涂装装的聚氨酯酯树脂通常常含有两个个组分，一一个是含有有异氰酸酯酯，另一个个是含有羟羟基，临施工使用用前将双组组分混合而而反应固化化生成聚氨氨基甲酸酯酯，简称聚聚氨酯。其其主要特点点是：①漆膜耐户外日晒晒，不易粉粉化，保光光保色性能能及耐老化化性能优良良；漆膜坚坚硬，具有有优良的物物理机械性性能和耐化化学腐蚀性性；②作为底漆涂料时时，漆膜的的附着力不不如环氧涂涂料好；但但作为面漆漆涂料时，可可以与环氧氧漆、氯化化橡胶漆等等保持优良良的附着力力；③聚氨酷涂料可以以在0°下固化化，冬季施施工性能比比其他油漆漆好。=4\*GB3④可以制成无溶剂剂或高固体体含量涂料料，因此在在施工时可可以一次获获得规定的的涂膜厚度度。5.1.4我国国大型桥梁梁钢结构的的涂料防护护体系表5.1长江江大桥涂装装防护体系系沿革桥名称长江大桥防护体体系沿革备注武汉长江大桥武汉长江大桥（19533.2动工，19577.10通车）底漆：红丹防锈锈底漆；面面漆：长油油度醇酸磁磁漆（316灰色面漆漆）1976年更换换为：底漆：云母氧化化铁酚醛桥桥梁底漆（二二道）；面面漆：云母母氧化铁醇醇酸钢桥漆漆（二道）四道总厚度：2200～300μm鸭绿江大桥、重重庆九龙坡坡大桥、坦坦赞铁路、缅缅甸仰光大大桥等都采采用了1976年防护体体系方案，效效果良好南京长江大桥南京长江大桥（19600.1动工，19688.12通车）底漆：红丹防锈锈底漆；面面漆：灰铝铝锌醇酸磁磁漆（66灰色面漆漆）1976年更换换为：与上上述武汉长长江大桥同同枝城长江大桥枝城长江大桥（19655.11动工，19711.9通车）钢梁：底漆漆：硼钡酚酚醛防锈底底漆面漆：灰灰铝锌醇酸酸磁漆；灰灰铝锌有机机硅醇酸磁磁漆铁路纵梁上盖板板：底漆：：棕黄聚氨氨酯底漆；；面漆：灰灰聚氨酯桥桥板漆高强度钢螺栓连连接处钢板板表面：底底漆：无机机富锌底漆漆；面漆：：灰聚氨酯酯桥板漆九江长江大桥九江长江大桥（2000年通车）钢梁：底漆：红红丹酚醛防防锈底漆（二二道）；面面漆：云铁铁醇酸面漆漆（三道）总共大于1900μm铁路纵梁上盖板板：底漆：：棕黄聚氨氨酯底漆（二二道）面漆：银灰聚氨氨酯桥板漆漆（三道）总共大于2700μm高强度钢螺栓连连接处钢板板表面：底底漆：热喷喷＋锌黄酚酚醛底漆（二二道）面漆漆：云铁醇醇酸面漆（三三道）总共大于300μm鞠湖长江大桥鞠湖长江大桥（2001年通车）钢箱梁等钢构件件：底漆：：无机富锌锌底漆；中中间漆：环环氧云铁中中间漆；面漆：脂脂肪族丙烯烯酸聚氨酯酯面漆西陵长江大桥西陵长江大桥（1997年建成）钢箱梁外表面：：底漆：无无机硅酸锌锌车间底漆漆（SZ-1CC）（一道道）无机富锌锌底漆（SZ-1GG）（一道道）中间漆：：环氧云铁铁中间漆（881D）（二道道）面漆：脂脂肪族丙烯烯酸聚氨酯酯面漆（881YYM）（二道道）钢桥板面：钢箱梁内壁、UU型肋内外外壁：第一一层：无机机硅酸锌车车间底漆（SZ-1CC）第二层：：无机富锌锌底漆（SZ-1GG）第三层：：无机富铝铝面漆（一一至二道）三峡库区莲沱大大桥钢箱梁梁外露部分分同西陵大大桥表5.1为我国长长江大桥防防护体系的的沿革，表表5.2为海湾大大桥的防护护体系，从从中可以将将目前较为为理想的三三层体系方方案归纳为为：无机富富锌底漆或或喷锌或环环氧富锌底底漆＋环氧氧云铁中间间漆＋丙烯烯酸聚氨酯酯面漆氯化化橡胶厚浆浆漆。就防护体系的角角度，无论论表5.1的长江大大桥防护，还还是表5.2的上海杨杨浦、南浦浦大桥防护护或厦门、虎虎门海滨大大桥都有异异途同归、逐逐步一致的的看法，就就是：三层层（底、中中、面）、多多道、重防防腐、美观观、耐久、维维护少、寿寿命长。表5.2海滨滨大桥防护护体系桥名称钢箱梁外部钢箱梁内部钢桥桥面厦门海仑大桥(2000年通通车)1、无机富锌车间间底漆2、醇溶无机富锌锌底漆3、环氧型封闭漆漆4、环氧云铁中间间漆5、聚氨酯面漆1、无机富锌底漆漆2、厚浆改性环氧氧防锈漆（钢钢箱梁内设设除湿机）1、无机富锌车间间底漆2、醇溶无机富锌锌底漆3、加铺钢筋混凝凝土机聚合合物沥青路路面虎门珠江大桥((19999年通车)1、无机富锌底漆漆2、环氧云铁中间间漆3、氯化橡胶厚浆浆面漆1、无机富锌底漆漆2、环氧云铁中间间漆3、环氧沥青厚浆浆面漆1、无机富锌底漆漆2、氰凝防水涂料料3、加铺钢筋混凝凝土机聚合合物沥青路路面上海南浦大桥1、环氧富锌底漆漆2、环氧云铁中间间漆3、氯化橡胶厚浆浆面漆1、无机富锌底漆漆2、环氧云铁中间间漆3、环氧沥青厚浆浆面漆5.1.5日本本大型钢桥桥涂装防护护体系日本是一个岛国国，岛多海海岸线长，海海上桥梁或或海滨桥梁梁也多，在在预防腐蚀蚀方面有许许多成熟的的技术可以以借鉴。（1）涂装工艺日本在桥梁建设设上，很注注重施工工工艺，真可可谓“三分材料料、七分工工艺”的积极执执行者，日日本桥梁涂涂装工艺，一一般涂装工工艺施行工工程1，海上桥桥梁或海滨滨桥梁施行行工程3。日本的的钢结构桥桥梁涂装工工艺的这种种工艺安排排比较科学学，在钢铁铁工厂的产产品（桁条条、型材或或板材）表表面先行除除锈，表面面甚至达到到Sal//2之后，涂涂上底漆，桥桥梁工厂制制作部件进进程中，还还会污染，再再次除锈，涂涂底漆，最最后在现场场完工；对对于海滨桥桥梁采用工工程3，则可望望涂装工艺艺更符合实实际，质量量更好。目目前我国仅仅做到工程程2的水平。目目前，国际际上多采用用高压无气气喷涂，而而且下列情情况不准许许进行涂装装：①气温低于5℃；②相对湿度度超过85％时；③被涂物表表面沾有污污物。我国国涂装现场场是否还有有违规现象象，值得注注意。（2）涂装体系日本将在苛刻腐腐蚀环境下下能起正常常保护作用用15年以上的的涂料称为为重防腐涂涂料，表现现为耐蚀性性优良、耐耐久。像跨跨江跨海大大桥、输油油输气管线线、高层建建筑、电视视发射塔等等，希望使使用寿命越越长越好，日日本和国际际上其他国国家一样，选选用重防腐腐涂装，追追求长寿命命。重防腐腐涂料应该该是膜厚、高高固体分、易易于喷刷（触触变功能好好）。具体体要求：①对钢基体体具有良好好的结合力力，有良好好的物理机机械性能，如如收缩率低低、适当的的硬度、韧韧性、耐磨磨性、耐温温性；②对各种介介质有良好好的耐蚀性性，如海洋洋、工业大大气、酸、碱碱、盐等；；③能有效抵抵抗各种介介质的渗透透；④现有施工工技术易于于进行施工工。这四个个要点是较较为苛刻的的，但日本本正在按照照这些要求求去做。表表5.4列出出了日本关关西国际机机场连络桥桥海洋大气气部分钢结结构涂装体体系，表55.5为飞飞溅潮差区区域部分钢钢结构涂装装体系，表表5.6为日日本工业地地区和海滨滨桥梁及一一般地区桥桥梁的涂装装体系。从从这些表可见见：①选用了保保护钢结构构免遭腐蚀蚀最好、最最重要也是是最通用的的富锌底漆漆，尤其突突出使用了了无机富锌锌底漆；②选用了耐耐酸碱优良良的环氧树树脂、耐大大气暴晒优优良的丙烯烯酸聚氨酯酯树脂；③选用了厚厚膜涂层：：表5.44涂装体系系，喷涂七七道，公355μm；表5.55涂装体系系竟厚达2520μm。这三点点正是满足足了重防腐腐涂装设计计的要求，表表达了日本本在钢桥防防护方面所所达到的水水平。表55.7列出出了海洋钻钻井平台上上典型的涂涂装体系，表表5.7表达达出的在海海洋钻井平平台上恶劣劣的海洋侵侵蚀环境中中使用的涂涂装体系也也具有：①选择了最最优的底层层；②采用了最最优性能的的树脂；③涂覆了厚厚膜等重防防腐涂装的的特点。表5.3日本的的钢结构桥桥梁涂装工工艺施工场地工程1工程2工程3钢铁工厂喷射除锈涂装车间底漆喷射除锈涂装车间底漆桥梁工厂制作部件二次除锈涂一道底漆制作部件二次除锈涂一道底漆制作部件二次除锈涂底漆涂中间漆和面漆漆架桥工地搬运、架设涂中间漆和面漆漆搬运、架设涂中间漆和面漆漆搬运、架设补修涂装（加罩罩面漆）表5.4日本本关西国际际机场连络络桥涂装体体系（海上上大气区）施工程序施工名称涂料使用量g/m2/道干膜厚度μm/道涂装间隔第一次基材处理理喷砂Sa2.5，无无机富锌车车间底漆第二次处理制品喷砂第一层厚膜无机富锌底底漆700751日～3个月第二层薄雾状涂层（流流平罩光）1602日以内第三层厚膜环氧底漆5001001日～3个月第四层厚膜环氧底漆5001001日～3个月第五层聚氨酯涂料（中中层）170301日～7日第六层聚氨酯涂料（面面漆）14030表5.5日本本关西国际际机场连络络桥涂装体体系（飞溅溅区、潮差差区）施工程序施工名称涂料使用量g/m2/道干膜厚度μm/道涂装间隔第一次基材处理理喷砂Sa2.5，无无机富锌车车间底漆20020第二次处理制品喷砂第一层环氧富锌底漆200201日～3个月第二层超厚浆型环氧涂涂料60002500表5.6日本本钢桥防腐腐蚀涂装体体系类别层数一般地区，钢箱箱梁外表面面海滨、工业地区区，钢箱梁梁外表面钢箱梁内表面工厂涂装155555233((00漆)漆)7333((00(道工地涂装4(((((5(((33注：括号内数值值为漆膜厚厚度。表5.7海洋洋钻井平台台上典型的的涂装体系系涂装体系厚度（μm）涂装体系厚度（μm）洗涤底漆乙烯基涂层，中中间漆和面面漆（三～～四层）15200～2500无机锌后固化底底漆环氧中间漆乙烯基或丙稀酸酸聚氨酯面面漆7512550洗涤底漆氯化橡胶，中间间漆和面漆漆（三～四四层）15200～2500无机锌后固化底底漆环氧结合层环氧中间漆乙烯基或丙稀酸酸聚氨酯面面漆7550100～150050无机锌自固化底底漆环氧中间漆乙烯基或丙稀酸酸聚氨酯面面漆7512550无机锌后固化底底漆共聚物结合层乙烯基厚浆面漆漆7550150～2500无机锌自固化底底漆环氧中间漆和面面漆（二层层）75250无机锌自固化底底漆环氧结合层厚膜丙稀酸聚氨氨酯面漆7550150～2000无机锌自固化底底漆乙烯基厚浆中间间漆乙烯基面漆75100～1500505.2铁路钢钢桥的防腐腐蚀用涂料料铁路钢桥无论国国内外一般般都是采用用防腐蚀涂涂料进行防防腐蚀保护护。我国铁铁路钢桥的的涂料防腐腐蚀技术也也是不断发发展和逐渐渐完善的，20世纪50年代，钢钢梁涂料保保护寿命仅仅为2～3年；60年代后期期至80年代，先先后采用了了红丹防锈锈底漆与灰灰铝锌醇酸酸面漆（即即66醇酸面漆漆）或灰云云母氧化铁铁醇酸面漆漆配套体系系，涂料保保护寿命提提高到了10年左右；90年代采用用环氧富锌锌防锈底漆漆、环氧云云铁中间漆漆、灰铝粉粉石墨酸面面漆（即018醇酸面漆漆）配套系系，涂料保保护寿命达达到了15年以上。铁路钢桥涂料采采用底面漆漆配套使用用，充分发发挥底漆的的防锈作用用和面漆的的耐老化作作用。国内内外使用的的涂料品种种见表5..8。表5.8国内内外常用的的钢桥涂料料国别底漆中间漆面漆中国红丹防锈漆，富富锌防锈漆漆云铁环氧漆灰铝锌醇酸面漆漆，灰云母母氧化铁醇醇酸面漆，灰灰铝粉石墨墨酸面漆，聚聚氨酯面漆漆等德国红丹醇酸底漆，油油性红丹漆漆云铁铝粉醇酸面面漆英国锌黄酚醛底漆，富富锌底漆/云铁酚醛面漆，云云铁聚氨酯酯面漆法国红丹底漆云铁面漆美国富锌底漆流平罩漆，环氧氧漆铝粉酚醛面漆，铝铝粉聚乙烯烯面漆，聚聚氨酯面漆漆日本富锌底漆，油性性红丹底漆漆云铁环氧漆聚氨酯面漆，氯氯化橡胶面面漆，醇酸酸面漆铁道科学研究院院杜存山先先生总结了了我国铁道道钢结构桥桥梁的涂装装防护体系系（见表55.9），将将我国铁道道系统进行行桥梁涂装装防护的历历史演变（见见表5.99－I～IV）及发展展趋势（见见表5.99－V）表达的的十分清晰晰。表5.9我国国铁路钢桥桥防腐蚀涂涂装体系序号钢桥涂装体系表面除锈等级（至至少）使用年限Ⅰ底漆：红丹酚醛醛防锈底漆漆、红丹醇醇酸防锈漆漆面漆：长油度醇醇酸磁漆（316灰色面漆漆）灰铝锌醇酸磁漆漆（66灰色面漆漆）手工St2地面漆各二道，7～8年Ⅱ底漆：红丹酚醛醛防锈底漆漆、红丹醇醇酸防锈漆漆面漆：云母氧化化铁醇酸钢钢桥漆手工St2底面漆各二道，10年Ⅲ底漆：环氧富锌锌底漆面漆：灰云铁氯氯化橡胶面面漆喷砂Sa2氯化橡胶面漆，少少用Ⅳ底漆：环氧富锌锌底漆（二二道）中间漆：环氧云云铁中间漆漆（一道）面漆：灰铝粉石石墨醇酸面面漆（018灰色面漆漆）喷砂Sa2面漆二、三道，15～20年Ⅴ底漆：无机富锌锌底漆、热热喷锌、铝铝、锌铝合合金中间漆：环氧云云铁中间漆漆面漆：脂肪族丙丙烯酸聚氨氨酯面漆、氯氯碳涂料喷砂Sa2.5底层保证30年年以上5.2.1红丹丹防锈漆红丹防锈漆传统统的性能优优异的防锈锈底漆，并并且价格低低廉。一般般认为其防防腐蚀能力力是来自油油中的脂肪肪酸和铅形形成的铅皂皂，铅皂是是一种缓蚀蚀剂；但也也有人认为为，红丹颜颜料的保护护作用与阴阴极和阳极极腐蚀反应应的极化有有关。铁基基体的阴极极反应因溶溶解度Pb2＋化合物物的生成而而极化，而而阳极反应应则因从可可溶性Fe2＋形成不不溶的Fe3＋化合物物，并与Pb2＋的氧化化物、氢氧氧化物一起起沉积在金金属晶格中中而极化。由于铅毒的存在在，为了保保护环境，现现在红丹防防锈漆正逐逐渐为其他他防锈底漆漆所代替，但但铁路钢桥桥作为永永久性的重重要钢结构构，所以红红丹防锈漆漆在我国钢钢桥上仍普普遍使用。红丹防锈漆可以以是红丹酚酚醛防锈漆漆，也可以以是红丹醇醇酸防锈漆漆，其中红红丹含量在在不挥发物物中含量不不低于65%。5.2.2富锌底漆漆富锌底漆是阴极极保护型的的重防腐涂涂料，分为为无机富锌锌底漆和有有机富锌底底漆两大类类。无机富锌底漆包包括水玻璃璃型和水解解硅酸乙酯酯型两种，其其中在钢桥桥上作为底底漆使用的的是前者。水水玻璃无机机富锌底漆漆也称为水水性无机富富锌底漆。我国使用的水性性无机富锌锌底漆大多多是二次固固化型，它它是由钠水水玻璃（泡泡花碱）、锌锌粉组成，涂涂层成膜后后需涂刷固固化剂使涂涂层固化。目目前在我国国铁路已开开始使用水水性自固型型无机富锌锌涂料，它它主要是由由钾水玻璃璃、锌粉组组成，涂层层在几小时时内即可实实现完全自自固化，不不怕雨淋，大大大缩短了了施工周期期。已在我我国新建的的秦沈客车车专运线丁丁香桥、渝渝怀线长寿寿桥等使用用。有机富锌底漆主主要是环氧氧富锌底漆漆。由于环环氧树脂与与钢基板的的附着性好好，所以用用量较大。5.2.3灰铝锌醇醇酸面漆该种涂料是铁道道部科学研研究院和天天津油漆厂厂1966年共同研研制的以片片状锌铝粉粉为主要颜颜料的醇酸酸磁漆，涂涂层耐候寿寿命达到了了10年以上。其其主要原理理是利用鳞鳞片状的颜颜料在涂层层中像瓦片片一样层层层叠加，对对水汽的渗渗入、透过过有很好的的阻挡作用用。5.2.4灰云铁醇醇酸面漆按照片状颜料可可以处长面面漆耐候寿寿命的思路路，铁道部部科学研究究院和安徽徽繁昌铅锌锌矿等单位位于1978年研制成成功了灰云云铁醇酸面面漆。该面面漆采用云云铁作为主主要原料，利利用其片状状结构、化化学惰性等等特点，涂涂层耐候寿寿命也达到到了10年以上。5.2.5灰铝粉石石墨醇酸面面漆铁道部科学研究究院在1993年又研制制了铁路钢钢梁面漆――灰铝粉石石墨醇酸面面漆（又称称018－2醇酸面漆漆）。其中中的颜料使使用的是鳞鳞片状的铝铝粉石墨复复合材料。它它的耐候寿寿命能够达达到20年以上。表表5.100列出了上上述3种面漆的的主要特性性和特点。表5.10铁铁路钢桥用用面漆主要要特点涂料名称包装沉降性涂刷性特点红丹防锈漆单易刷、喷均可具有缓蚀作用，防防锈能力好好，有一定定毒性环氧富锌底漆双易刷、喷均可具有阴极保护作作用，附着着力好云铁环氧中间漆漆双易刷、喷均可附着力好66醇酸面漆双不易刷、喷均可耐老化，耐酸性性气氛较差差灰云铁醇酸面漆漆单易喷耐老化，耐酸性性气氛较差差018醇酸面漆漆单不易刷、喷均可耐老化，耐酸性性气氛，密密度小，涂涂装面积大大5.2.6聚氨氨酯上盖板板涂料铁路钢桥的纵梁梁、上承板板梁和箱形形梁的上盖盖板顶面使使用耐磨涂涂料。它是是由2道棕黄聚聚氨酯底漆漆（每道干干膜最小厚厚度50μm）和4道灰聚氨氨酯盖板面面漆（每道道干膜最小小厚度40μm）组成。这这种涂装体体系的特点点是耐磨性性好。5.2.7灰灰云铁环氧氧中间漆该漆在富锌底漆漆和钢铁的的喷锌、喷喷铝层上具具有优良的的附着力和和封闭功能能。作为环环氧富锌底底漆、无机机富锌底漆漆等高性能能防锈漆的的中间层漆漆封闭涂层层，增强整整个涂层的的附着力和和保护性能能。它能与与环氧型、聚聚氨酯型和和氯化橡胶胶型等涂料料配套，也也能与醇酸酸、酚醛等等传统型涂涂料进行配配套。5.2.8环环氧沥青涂涂料主要用于非密封封的箱形梁梁内表面的的涂装。一一般涂装四四道，每道道干膜最小小厚度为60μm。综上所所述，将铁铁路钢梁涂涂装用涂料料的主要特特性汇总于于表5.111。表5.11铁铁路钢梁涂涂装用涂料料的主要特特性涂料名称主要成分包装形式主要特点红丹醇酸（酚醛醛）底漆醇酸树脂（改性性酚醛树脂脂）、红丹丹、体制颜颜料、催干干剂、溶剂剂单组分漆膜坚韧，附着着力、干性性、防锈性性能好环氧富锌底漆环氧树脂、锌粉粉、聚酰胺胺固化剂、溶溶剂双组分耐溶剂腐蚀，防防锈能力强强，具有阴阴极保护作作用棕黄聚氨酯盖板板底漆聚氨酯树脂、醇醇酸树脂、铬铬酸锌、体体制颜料、固固化剂、溶溶剂双组分漆膜坚硬，附着着力强，耐耐水、油、化化学物质性性能好，干干燥快环氧沥青底漆环氧树脂、煤焦焦沥青、防防锈颜料、聚聚酰胺固化化剂、溶剂剂双组分附着力强，有较较好的防锈锈性能，耐耐干湿变化化灰铝锌醇酸面漆漆长油度醇酸树脂脂、片状铝铝锌金属浆浆、催干剂剂、溶剂双组分片状颜料层层相相叠，透水水性低，耐耐紫外线较较好灰云铁醇酸面漆漆长油度醇酸树脂脂、片状灰灰云母氧化化铁、催干干剂、助剂剂、溶剂单组分漆膜坚韧，附着着力好，透透水性低，耐耐候性好灰铝粉石墨醇酸酸面漆长油度醇酸树脂脂、片状铝铝粉石墨浆浆、助剂、催催干剂、溶溶剂单组分漆膜坚韧，附着着力好，耐耐候性好，耐耐酸性气候候好灰聚氨酯盖板面面漆聚氨酯树脂、胺胺固化剂、溶溶剂四组分漆膜坚硬耐磨，耐耐冲击，干干燥快，有有良好的耐耐水耐化学学物质性能能灰云铁环氧中间间漆环氧树脂、片状状灰云母氧氧化铁、聚聚酰胺固化化剂、溶剂剂双组分附着力好，耐水水，耐溶剂剂性能好5.3铁路钢钢梁涂装体体系为了获得较好的的保护效果果，使保护护涂装具有有最佳的防防腐耐久性性能，要根根据钢梁的的不同部位位及所处环环境科学合合理地配套套选用不同同涂料，制制定出涂装装体系。表表5.122～表5.155分列了我我国铁路钢钢桥目前所所使用的涂涂装体系。表5.12钢钢梁大面积积部位涂装装体系涂装体系涂料名称涂装道数每道干膜最小厚厚度（μm）干膜最小总厚度度（μm）干燥地区潮湿地区恶劣地区1红丹酚醛（醇酸酸）底漆灰铝锌醇酸面漆漆2～32～335357070701051051052红丹酚醛（醇酸酸）底漆灰云铁醇酸面漆漆2～32～335407080701201051203环氧富锌底漆云铁环氧中间漆漆灰铝粉石墨醇酸酸面漆212～34040358040708040708040105表5.13纵梁梁、上承板板梁、箱形形梁上盖板板顶面涂装装体系涂装体系涂料名称涂装道数每道干膜最小厚厚度（μm）干膜最小总厚度度（μm）干燥地区潮湿地区恶劣地区1棕黄聚氨酯盖板板底漆灰聚氨酯盖板面面漆2～34～550401001601501601502002喷锌（喷铝）封孔剂灰聚氨酯盖板面面漆14～52040120201601602016020020200表5.14栓栓接面外露露部位涂装装体系涂装体系涂料名称涂装道数每道干膜最小厚厚度（μm）干膜最小总厚度度（μm）干燥地区潮湿地区恶劣地区1喷铝封孔剂中间漆面漆（同主梁）112～320403512020407016020407020020401052无机富锌漆封孔剂中间漆面漆（同主梁）2112～3402040358020407080204070802040105表5.15箱箱形梁内部部涂装体系系涂装体系涂料名称涂装道数每道干膜最小厚厚度（μm）干膜最小总厚度度（μm）干燥地区潮湿地区恶劣地区1低溶剂环氧沥青青底漆低溶剂环氧沥青青面漆3450601502401502401502405.4铁路钢钢梁涂装技技术钢结构涂装要取取得经贸耐耐用的良好好效果，除除了具有合合理的涂装装体系和打打埋伏的涂涂装材料外外，对于涂涂装体系和和打埋伏的的涂装材料料外作业的的质量好坏坏有极大的的关系。铁铁路钢梁的的涂装也不不例外。它它的施工条条件与一般般的钢结构构涂装要求求一样，如如对涂料质质量控制的的要求、大大气环境的的要求、环环境温度的的要求、施施工间隔时时间的要求求等。但由由于铁路钢钢梁是百年年大计的大大型设施，它它的涂装又又具有特殊殊性，并由由于钢梁部部位的不同同而有所差差异。5.4.1栓焊梁连连接部位板板层间涂装装栓焊梁节点连接接，是以摩摩擦传力，接接触面必须须要有足够够的摩擦力力。但由于于预制杆件件运输、堆堆放、拼装装过程中，无无机富锌防防滑涂料涂涂层或喷铝铝层会发生生机械磨损损，或粘附附油污，或或被酸碱化化学物质侵侵蚀等情况况，不能达达到规定的的摩擦系数数（不小于于0.45）。因此此，须经现现场试验测测定，如摩摩擦系数小小于0.45，必须对对防滑涂料料层整修处处理，达到到要求。5.4.2钢梁杆件件边缘和难难以涂装部部位的涂装装杆件边角处，涂涂料附着力力较差，且且易磨损。难难以涂装部部位，日常常维护困难难，且多为为常堆积污污物的死角角，易腐蚀蚀钢梁。因因此，必须须啬涂装的的道数和厚厚度，使其其与钢梁大大面积涂装装周期相同同。5.4.3局部维护护性涂装局部性涂装通常常称为零星星找锈补漆漆，是对原原涂装层局局部严重劣劣化部位的的修补，必必须保持原原涂装体系系一致的涂涂层和厚度度。因此，应应使用与原原涂装体系系相同的涂涂料，并按按施工工艺艺涂装。为为使新补涂涂层与原涂涂层搭接良良好，应有有50－80cm的搭接面面，不致修修补不良，扩扩大涂层劣劣化范围。罩面漆维护涂装装，应先进进行局部维维护涂装，然然后在手工工清理污物物和砂纸打打手基础上上，用原涂涂装体系的的面漆罩涂涂2道。六桥梁热喷涂涂长效防腐腐蚀技术热喷涂是依靠专专用设备产产生的热源源（火焰、电电弧、等离离子等），把把金属或非非金属固体体材料加热热熔融或软软化，并利利用热源自自身的动力力或外加高高速气流雾雾化，使雾雾化的喷涂涂材料快速速喷射到经经过预处理理干净的基基体表面形形成徐层过过程。这些些喷涂层具具有很多特特异功能，如如防腐蚀、耐耐磨、耐热热、抗氧化化、绝缘、导导电、屏蔽蔽等性能，使使基体材料料本身不具具备的性能能得到合理理的补偿，表表现出强大大的生命力力，热喷涂涂技术已被被广泛应用用于宇航、机机械、化工工、冶金、煤煤炭、交通通、建筑等等各个领域域。热喷涂涂技术是一一门高新技技术，利用用它可以研研制新的材材料，如现现代宇航技技术中应用用的防远红红外、微波波、激光等等功能涂层层，生物工工程新型材材料及其它它领域的压压电陶瓷材材料、非晶晶态材料等等，它作为为一个学科科的综合应应用技术已已显示出很很大作用，并并随着当今今世界科学学技术发展展而向着更更高的水平平发展。近些年来，我国国有多座新新建大型桥桥梁采用了了热喷涂防防护方法进进行保护，例例如，武汉汉军山长江江大桥、连连霍高速公公路跨京杭杭运河特大大桥、香港港青马大桥桥、广西番番禺西里大大桥、广东东佛陈大桥桥、浙江淳淳安南浦大大桥、海南南琼州大桥桥、西安吕吕小寨立交交桥、奥海海铁路通道道跨海轮渡渡栈桥以及及浙江舟山山大陆连岛岛工程的桃桃夭门大桥桥等。6.1热喷涂涂技术的特特点（1）适用于几乎所所有金属、非非金属材料料表面的喷喷涂加工，适适用范围广广泛；（2）喷涂材料范围围广阔，金金属、非金金属的棒丝丝、粉或粉粉芯丝材等等均可用于于喷涂形成成涂层；（3）喷涂过程中对对工件热影影响力小，从从而保证基基体材料不不变形，性性能不降低低，也