與橋梁鋼結(jié)構(gòu)同壽的防護(hù)涂層體系--紙質(zhì)論文

1、1與橋梁鋼結(jié)構(gòu)同壽的防護(hù)涂層體系摘要摘要地面以上、離開(kāi)潮水飛濺區(qū)的河道、港灣、海洋大氣，是橋梁鋼結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，現(xiàn)有的長(zhǎng)效涂層針對(duì)封孔和防潮作了有益的探索，由于底層的一些銹蝕和凸起，使表層作用受影響，故加強(qiáng)底層成了關(guān)鍵。用高含鋁量的鋅鋁偽合金噴涂層作底層，經(jīng)鹽霧加速腐蝕試驗(yàn)表明，壽命可至80年，因?yàn)榈讓游磯?，只須早期檢查，及時(shí)刷去表層粉化失效的涂料，不用拷鏟只須補(bǔ)涂，兩、三次補(bǔ)涂，便可以達(dá)到與橋梁同壽。1.前言前言20世紀(jì)以來(lái)，橋梁使用

2、鋼結(jié)構(gòu)日漸增加，出現(xiàn)了兩個(gè)方面的腐蝕問(wèn)題，其一為斜拉橋鋼索腐蝕，更換周期短；另一個(gè)是橋梁鋼結(jié)構(gòu)的涂層不能與橋梁同壽。于是在橋梁裝設(shè)鋼結(jié)構(gòu)維修行車(chē)，并輔以腳手架，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)作周期性的輪回涂裝，有的還要拷鏟出白，從新作整個(gè)防腐體系。最后有些鋼橋出現(xiàn)鉚釘孔松動(dòng)，有些出現(xiàn)焊縫腐蝕嚴(yán)重（集中性）。不得不抽換構(gòu)件甚至及早拆除橋梁。2.橋梁鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效涂層的關(guān)鍵橋梁鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效涂層的關(guān)鍵橋梁鋼結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境是地面、水面以上、離開(kāi)高潮位的飛濺區(qū)，處于河道、港

3、灣和海洋大氣中。橋梁鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效涂層的要求是第一個(gè)維修周期長(zhǎng)至40年，而且到此期限時(shí)，底層不能有大的損壞，不需拷鏟出白，只要將粉化的面層刷去（布質(zhì)輪或刷子）補(bǔ)涂即可。40年加上兩三次涂料周期便與橋梁同壽命了。發(fā)展涂料的過(guò)程曾在涂料中加入玻璃微珠或不銹鋼鱗片，其目的在于阻隔介質(zhì)入侵，延長(zhǎng)介質(zhì)從大氣到達(dá)鋼鐵表面的途徑，以求涂料的長(zhǎng)效。但當(dāng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)紅棕色銹斑，即腐蝕介質(zhì)已通過(guò)防護(hù)底層而達(dá)到鋼鐵表面，腐蝕更重一些的地方形成凸起，將中間層和面層涂

4、料膜頂起來(lái)，引起成本很高的玻璃微珠層或不銹鋼鱗片層失效。所以說(shuō)，橋梁鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防護(hù)涂層的作用：一方面要阻隔介質(zhì)使其盡量少到達(dá)鋼鐵表面，第二方面是通過(guò)了表層和中間層的介質(zhì)與犧牲金屬（鋅或鋁等）起作用，而少腐蝕鐵。這樣才能作到少出現(xiàn)紅棕色銹斑，不出現(xiàn)局部突起。因此，可以說(shuō)長(zhǎng)效底層是長(zhǎng)效保護(hù)體系的關(guān)鍵。3.長(zhǎng)效底層的技術(shù)路線長(zhǎng)效底層的技術(shù)路線著重加強(qiáng)底層，底層在少量介質(zhì)到達(dá)時(shí)仍然不大量腐蝕；中間層和面層有效的封孔和防老化。雙管齊下就能達(dá)到目的

5、。技術(shù)路線的核心是選用高含鋁量的鋅鋁偽合金噴涂層，因?yàn)樗茉诟g介質(zhì)少量到達(dá)鋼鐵表面時(shí)仍然保護(hù)良好。為了用犧牲金屬（如鋅或鋁等）保護(hù)鋼鐵，人們?cè)诘讓舆x用過(guò)多種涂層如：富鋅底漆、比利時(shí)的“鋅加”富鋅涂層、電鍍鋅、熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅鋁合金、噴涂鋅鋁合金和噴涂鋅鋁偽合金等。用鹽霧加速腐蝕的辦法篩選，證明噴涂高含鋁量的鋅鋁偽合金涂層，優(yōu)于對(duì)比試驗(yàn)的其他涂層（富鋅底漆、鍍鋅等）。當(dāng)對(duì)比試樣出現(xiàn)紅棕色銹斑時(shí)，噴涂高含鋁量的鋅鋁偽合金涂層表現(xiàn)良好，

6、鋅鋁氧化產(chǎn)物較少，基本上沒(méi)有紅棕色銹斑。原理圖如下：3圖內(nèi)可以清楚地看到這些鋁元素分布狀態(tài)。因?yàn)殡娀〉臏囟群芨?，兩種純金屬絲呈熔融而且分散的狀態(tài)噴向鋼的表面，鋼的表面是常溫的，高溫金屬急冷下來(lái)呈純鋁相和純鋅相，只有兩種金屬的接觸介面附近才能通過(guò)擴(kuò)散形成一些固溶體或一些固溶體夾雜著純鋁、純鋅的合金。從液態(tài)金屬變成固態(tài)的金屬結(jié)晶體，需要有兩個(gè)條件，一是有原子活動(dòng)的能量（熱狀態(tài)），二是要有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。兩種純金屬?lài)姵鰰r(shí)熱狀態(tài)下接觸的部分，具

7、有這兩個(gè)條件，因而就產(chǎn)生了一些鋅鋁合金。圖3鋅鋁偽合金金相圖（涂層中鋁元素分布[4]）鋁在鋅中的固溶度，室溫時(shí)只有0.05%；鋅在鋁中的固溶度室溫時(shí)只有4~5%左右。鋅鋁合金各含量時(shí)平衡的金相組織可參閱鋅鋁二元相圖：圖4鋅鋁二元相圖鋅鋁偽合金涂層的性能鋅鋁偽合金涂層的性能：電化學(xué)性能：介于鋅涂層和鋁涂層之間近于鋅涂層，因此對(duì)鋼鐵起到很好的陰極保護(hù)作用。力學(xué)性能：介于鋅涂層和鋁涂層之間近于鋁涂層，有較高的硬度和抗沖擊性能。見(jiàn)表1：表1鋅鋁