文中介紹的這一種新型的封閉式的拼接板防腐方案，打破了常規“表面除銹+噴漆”的防腐方法，對拼接板結合面及螺栓孔處的縫隙進行了有效密封，阻斷了外界的濕氣進入通道，排除了拼接板內部腐蝕的隱患，能夠抵御海水、鹽霧、酸霧、高溫高濕等惡劣環境條件的腐蝕，達到較好的防腐效果。另外，該防腐方案能夠提高拼接板的強度，使得鋼結構更加安全穩固。

    文| 王玲玲 崔洪 袁培峰 姜麗麗 張娜娜 朱吟湄 鄭州中原應用技術研究開發有限公司

    由于鋼結構具有力學性能好、承載能力強、制造簡便、施工安裝周期短等優點，已被廣泛應用于輕鋼廠房、市政、橋梁、高層建筑等。在鋼結構中，桿件連接和梁與梁的連接常常采用高強螺栓進行拼接連接。這種連接方法較焊接連接，安裝方便且能夠提高鋼結構的抗震性能。但是，鋼結構有它致命的弱點，既容易和它所處的環境發生反應，形成氧化腐蝕，出現酥松、起層、粉化現象，使得金屬失去原有性狀，變成一堆廢鐵，甚至會帶來災難性事故。針對鋼結構耐腐蝕性差這一弱點，目前常用：環氧富鋅底漆+ 環氧云鐵中間漆+ 丙烯酸聚氨酯的方法進行防護。 這種“噴漆”的方法基本滿足鋼結構表面防腐的要求，但對于拼接區域內部，及高強螺栓的防腐，依然難以達到要求。

    本文將介紹一種新型的封閉式的拼接板防腐方案。該方案打破了常規“表面除銹+ 噴漆”的防腐方法，對拼接板結合面及螺栓孔處的縫隙進行了有效密封，阻斷了外界的濕氣進入通道，排除了拼接板間內部腐蝕的隱患，達到了較好的防腐效果。并且， 該防腐方案不會影響拼接板原有的力學性能。

  防腐密封材料對鋼拼接板防腐性能的影響

    防腐方案及試件制作

    本文依據港珠澳大橋鋼箱梁的某一拼接區域進行了縮小模擬， 選用同種材質的鋼板和高強螺栓，制作三層結構的夾板對接拼接試件。

    1. 拼接試件組成：拼接板360×180×6mm 鋼板（2 塊）， 被拼接板200×180×6mm 鋼板（2 塊），M18 高強螺栓（8 套）。

    2. 防腐密封材料種類及特點：

    MF1011 結構膠膜對鋼材有很好的粘接性，在常溫下逐步固化， 形成堅韌的膠層，具有優異的耐油、耐水、耐老化、耐腐蝕性。

    MF2000M 丁基膠膜是以聚異丁烯為主體材料，并添加增粘劑、偶聯劑和填充劑等制備而成。其突出特點是水汽透過率極低，并具備良好的塑性。

    MF860F 聚硫防腐密封膠常溫下固化成彈性體，具有優異的耐油、耐水、耐老化、耐腐蝕性能。

    3. 制作過程：

    步驟（1），拼接板和被拼接板貼合結構膠膜。具體實施方式： 拼接板貼合結構膠膜后，覆蓋被拼接板，然后再貼一層結構膠膜， 放置拼接板，完成拼接試件預組裝。（見圖1）
 

圖1拼接板和被拼接板貼合結構膠膜
 

    步驟（2），螺栓與拼接板結合面及螺紋表面采用丁基密封膠膜進行密封，安裝螺栓，并緊固。（見圖2）
 

   
圖2墊片和高強螺栓的密封
 

    步驟（3），拼接板環縫及螺栓外部涂覆聚硫防腐密封膠。（見圖3）
 

圖3 拼接板環縫及螺栓外部密封
 

    耐腐蝕試驗

    制作好的拼接板按照國標、歐標等標準進行一系列老化試驗， 具體試驗及標準見表1。
 

    （1）浸海水試驗

    為了考察海水對拼接板的腐蝕情況，選用三種不同的海水對拼接板進行浸泡。這三種海水分別是，從青島和?？谌〉淖匀缓Ｋ?，以及依據東南海水組分配置的人工海水。經過1008h 浸泡后， 將試件刨開檢查，如圖4 所示，螺栓及拼接板表面均無腐蝕。
 

圖4浸海水試驗

    （2）鹽霧腐蝕試驗

    將三塊拼接板，放入酸霧試驗箱，參照歐標 ETAG002 鹽霧NaCl 氣氛試驗規定的方法進行試驗，老化時間為960h。鹽霧腐蝕試驗完成后，將試件刨開檢查，如圖5 所示，拼接板外部銹蝕， 但螺栓及拼接板內部均無腐蝕。
 

圖5 鹽霧腐蝕試驗
 

    （3）酸霧腐蝕試驗

    將三塊拼接板，放入酸霧試驗箱，參照歐標ETAG002 酸霧SO2 試驗規定的方法進行試驗，老化時間為960h。酸霧腐蝕試驗完成后，將試件刨開檢查，如圖6 所示，螺栓及拼接板表面均無腐蝕。
 

圖6 酸霧腐蝕試驗
 

    （4）高溫高濕老化試驗
 

    將三塊拼接板， 放入高溫高濕試驗箱， 參照美國標準IEC61215 中10.13 濕- 熱試驗規定的條件（85℃，85% 相對濕度） 進行試驗，老化時間為1000h。高溫高濕老化試驗完成后，將試件刨開檢查，如圖7 所示，螺栓及拼接板表面均無腐蝕。
 

圖7 高溫高濕老化試驗
 

    （5）紫外輻照老化試驗

    將三塊拼接板放入紫外輻照老化試驗箱，參照國標GB16776 中規定的紫外輻照試驗進行，老化時間為1008h。紫外輻照老化試驗完成后，將試件刨開檢查，如圖8 所示，螺栓及拼接板表面均無腐蝕。
 

圖8 紫外輻照老化試驗
 

    從以上五種耐腐蝕實驗可以看出，選用適宜的密封材料對拼接板的三個關鍵部位進行密封，能夠形成完善、封閉、穩定的防腐系統。該系統具有以下三個優點：（1）拼接板內表面采用固化型結構膠膜進行密封，使得螺栓部位的剛性、點式連接轉換為柔性、均勻的面連接，避免了應力集中；（2）螺栓與拼接板結合面及螺栓螺紋表面采用永不固化型密封膠進行密封，阻斷了濕氣的進入通道，且便于螺栓的拆卸；（3）拼接板的周邊環縫及螺栓表面采用耐老化性優異的聚硫彈性防腐密封膠進行密封，能有效保護螺栓及拼接板周邊免受腐蝕。

   防腐密封材料對鋼拼接板力學性能的影響

    從第二部分試驗可以看出，防腐密封材料能夠顯著提高鋼拼接板的防腐特性，但其對鋼拼接板力學性能的影響還有待考證。這其中，影響最大的是貼在拼接板之間的膠膜。

    試件制作方案

    為了驗證膠膜對拼接板力學性能的影響，本文對粘貼MF1011 結構膠膜前后的拼接板，進行拉斷試驗，試件制作方案如下：

    ①高強螺栓+ 拼接板

    ② MF1011 結構膠膜+ 高強螺栓+ 拼接板

   結果與討論

    試驗按照GB/T228-2010 規定的方法進行，記錄試件的最大破斷力。

    從表2 的試驗結果來看， MF1011 結構膠膜+ 高強螺栓＞高強螺栓的破斷力。這說明貼在拼接板之間的膠膜不僅沒有影響拼接板整體的力學性能，反而對其力學性能略有提高。
 

    選用適宜的密封材料對拼接板的三個關鍵部位進行密封，形成完善、封閉、穩定的防腐系統，能夠抵御海水、鹽霧、酸霧、高溫高濕等惡劣環境條件的腐蝕，達到較好的防腐效果。另外，該防腐方案能夠提高拼接板的強度，使得鋼結構更加安全穩固。

責任編輯：班英飛

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