電弧噴涂復(fù)合涂層體系：提升社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益
 

       文/安云岐·江蘇中礦大正表面工程技術(shù)有限公司
 

　　西堠門大橋是世界上首座特大跨徑分體式鋼箱梁懸索橋,是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中杭州灣環(huán)線聯(lián)絡(luò)線的重要組成部分。其地處臺(tái)風(fēng)影響頻繁的舟山群島,氣象條件復(fù)雜,面臨惡劣的海洋腐蝕環(huán)境。根據(jù)這種情況,國(guó)家開展了特大跨徑懸索橋分體式鋼梁防護(hù)材料及復(fù)合涂層體系研究。 此項(xiàng)研究的主要內(nèi)容包括:(1)電弧噴涂涂層納米改性環(huán)氧封閉漆的工業(yè)化生產(chǎn)工藝研究。(2)納米改性環(huán)氧封閉漆對(duì)電弧噴涂層的封閉作用機(jī)理研究。(3)電弧噴涂涂層納米封閉復(fù)合涂層體系設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn)研究。(4)電弧噴涂封閉工藝及質(zhì)量控制技術(shù)研究。
 

　　通過對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的研究 ,還獲得了具有低粘度、高滲透性、高耐蝕性和高附著力特性的成熟合格產(chǎn)品,形成工業(yè)化生產(chǎn)工藝文件,確定生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝參數(shù)及生產(chǎn)質(zhì)量控制方法,并提出了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　此項(xiàng)目還設(shè)計(jì)和研究了“電弧噴鋅/鋁+納米改性環(huán)氧封閉漆+丙烯酸聚氨酯面漆”的長(zhǎng)效防腐復(fù)合涂層體系。通過分析影響電弧噴涂納米封閉復(fù)合涂層施工質(zhì)量的因素,提出涂裝施工全面質(zhì)量控制方法,探索不同工藝條件對(duì)施工質(zhì)量的影響程度;制定電弧噴涂層封閉工序的施工工藝規(guī)程 ;確定涂層材料的入場(chǎng)檢驗(yàn)程序和檢驗(yàn)方法;確定涂裝作業(yè)過程控制方法和工藝質(zhì)量控制措施 ,形成施工過程控制格式化文件,為在西堠門大橋鋼箱梁防腐施工應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。
 

　　2010年9月11~12日研究通過了浙江省交通運(yùn)輸廳在杭州組織的科技成果鑒定 ,成果總體上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平;2010年11月2日通過了國(guó)家交通運(yùn)輸部科技司在北京主持召開的課題驗(yàn)收會(huì);2011年2月24日 通過了國(guó)家科學(xué)技術(shù)部、交通運(yùn)輸部在舟山主持召開的“跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋關(guān)鍵技術(shù)研究及工程示范”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)。
 

項(xiàng)目創(chuàng)新性
 

　　(1)國(guó)際上首次研制出將三種無機(jī)納米材料同時(shí)分散在溶劑型環(huán)氧樹脂涂料中的納米改性環(huán)氧封閉漆,納米相粒度小于100nm,具有粘度低、滲透深度大、封孔能力強(qiáng)、附著力高、耐蝕性好、與環(huán)氧和聚氨酯涂層體系配套性好等特點(diǎn),納米改性環(huán)氧封閉漆對(duì)電弧噴涂層具有物理封閉和化學(xué)封閉的雙重作用。該涂料產(chǎn)品和技術(shù)研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
 

　　(2)為橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新的長(zhǎng)效防腐復(fù)合涂層體系——電弧噴涂金屬防腐涂層+納米改性環(huán)氧封閉漆+環(huán)氧云鐵中間漆+高耐候性面漆,該電弧噴涂納米封閉長(zhǎng)效防腐復(fù)合涂層體系對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)具有長(zhǎng)久有效的保護(hù)作用,可確保橋梁的耐久性。
 

社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益
 

　　金屬的腐蝕給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和危害,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了水災(zāi)、火災(zāi)、地震和颶風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失的總和。 金屬腐蝕己經(jīng)成為鋼結(jié)構(gòu)橋梁的一大災(zāi)害,它嚴(yán)重影響鋼橋的安全性和耐久性,不僅需要支出龐大的維修資金,還會(huì)影響橋梁的正常通行。目前鋼結(jié)構(gòu)表面長(zhǎng)效防腐技術(shù)主要是重防腐蝕涂料涂層技術(shù)和電弧噴涂復(fù)合涂層技術(shù)兩種,雖然均可用于設(shè)計(jì)壽命50年以上橋梁工程的腐蝕防護(hù),也在國(guó)內(nèi)外橋梁工程上均有大量的應(yīng)用實(shí)例 ,但重防腐蝕涂料涂層技術(shù)首期免維護(hù)壽命一般設(shè)計(jì)為10~15年,電弧噴涂復(fù)合涂層技術(shù)首期免維護(hù)壽命一般設(shè)計(jì)為20年以上。國(guó)際上公認(rèn) ,防護(hù)壽命要求20年以上時(shí)優(yōu)先選擇電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)。可靠的長(zhǎng)效防護(hù)不僅顯著減少了橋梁維修次數(shù),保證工程安全順暢運(yùn)行,還能大幅降低維護(hù)成本,減輕維修施工對(duì)環(huán)境的不良影響,在橋梁工程全壽命期內(nèi)將產(chǎn)生十分突出的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
 

　　研究在西堠門大橋鋼箱梁外表面腐蝕防護(hù)上獲得成功應(yīng)用后,隨即在湖北荊岳長(zhǎng)江公路大橋、山西太原漪汾橋、浙江杭州九堡大橋等橋梁工程的鋼結(jié)構(gòu)防腐上獲得應(yīng)用,并在廣東廣州獵德大橋、江蘇江陰新溝河大橋等橋梁主纜的密封防護(hù)體系中獲得應(yīng)用。累計(jì)為企業(yè)增加產(chǎn)值2億元 ,實(shí)現(xiàn)利稅3000余萬元。
 

　　電弧噴涂復(fù)合涂層技術(shù)首期免維護(hù)壽命一般設(shè)計(jì)為20年以上,通 過提高電弧噴涂復(fù)合涂層整體的防護(hù)性能,電弧噴涂復(fù)合涂層技術(shù)首期免維護(hù)壽命預(yù)期將能達(dá)到30年以上,甚至達(dá)到50年。一座設(shè)計(jì)壽命100年的橋梁工程全壽命期內(nèi)將只需要大修一次,不僅保證橋梁工程的安全、順暢、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,還將顯著降低工程維護(hù)費(fèi)用，避免對(duì)橋梁交通通行的影響,還能顯著減少對(duì)環(huán)境的污染,社會(huì)效益顯著。而在同等維護(hù)條件下,將大幅延長(zhǎng)橋梁工程的運(yùn)營(yíng)壽命,工程初始投入獲得的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益更加巨大。
 

推廣價(jià)值
 

　　橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù)問題長(zhǎng)期以來一直困擾著橋梁工程師們。因腐蝕而需要維修的橋梁更是不計(jì)其數(shù),一般來說油漆防腐的鋼橋每隔幾年左右就要進(jìn)行一次防腐蝕涂裝維護(hù)。據(jù)美國(guó)高速公路管理局1998年統(tǒng)計(jì)資料,美國(guó)境內(nèi)洲際和國(guó)家級(jí)橋梁279543座,其中因腐蝕而需要維修的橋梁68466座,腐蝕原因占24.5%;城鎮(zhèn)間橋梁309792座 ,腐蝕原因占35.4%,為 此美國(guó)設(shè)立橋梁研究和建設(shè)創(chuàng)新基金,以期開發(fā)橋梁防腐蝕新材料新技術(shù)。我國(guó)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象也是相當(dāng)突出,對(duì)橋梁進(jìn)行全面腐蝕控制是百年大計(jì),是各方必須重視的技術(shù)課題。
 

　　大正公司于2009年起組織對(duì)浙滬、武漢、 廣東等地區(qū)的32座橋梁工程進(jìn)行了走訪,其中重防腐涂層體系首期維護(hù)壽命達(dá)到10年以上的5座 (最長(zhǎng)13年),電弧噴涂金屬復(fù)合涂層體系的橋梁均未進(jìn)行首期維護(hù)(武漢軍山長(zhǎng)江公路大橋已運(yùn)行10年),根據(jù)國(guó)際上同類技術(shù)橋梁工程的應(yīng)用實(shí)例,電弧噴涂金屬復(fù)合涂層體系首期維護(hù)壽命均在25年以上,個(gè)別已達(dá)到30年。雖然電弧噴涂金屬復(fù)合涂層體系的初始投入明顯高于重防腐涂層體系,但橋梁工程全壽命期內(nèi)的綜合費(fèi)用顯著下降，取得的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益更加突出。
 

　　隨著全球經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,特大型跨江、跨海工程越來越多,特大跨徑橋梁建設(shè)將越來越多。本項(xiàng)目技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。課題組人員正積極努力將本項(xiàng)目納米改性涂料技術(shù)及產(chǎn)品推廣應(yīng)用到其他鋼結(jié)構(gòu)、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)上,其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大,也將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
 

　　(本文獲得中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng))