钢桥面喷砂除锈施工工艺研究

谢孟华

（邯郸市交通运输局公路勘察设计院，河北 邯郸 056004）

0 引言

钢结构防腐是钢结构工程施工中的重要工序。钢桥面防腐涂层直接与钢桥面相接触，防水黏结层和桥面沥青混凝土铺装层都是依靠防腐涂装层与钢桥面相结合的，如果防腐涂装层与钢桥面结合不牢，或出现掉皮、脱落现象，则桥面沥青混凝土铺装层赖以附着生根的基础将不复存在，在桥面行车剪力作用下，必然会出现桥面铺装层滑移或破损现象。由此可见，钢桥面防腐涂装层的质量对于工程造价、工期，特别是钢结构的使用年限影响极大。

1 钢桥面防腐处理方法选择

钢桥面表面处理方法有以下六种：（1）人工除锈；（2）动力机械除锈；（3）超高压喷水处理；（4）火焰处理；（5）湿喷砂除锈；（6）喷砂除锈。而喷砂除锈法是目前常用的钢桥面表面处理方法。喷砂除锈又分为开放式喷砂除锈和封闭式喷砂除锈两种，比较而言，开放式喷砂除锈在除锈期间所产生的大量粉尘会对周边的环境造成严重的污染。同时，在操作过程中，考虑到安全因素，不能进行交叉作业。从喷砂的技术角度出发，开放式喷砂除锈很难控制施工质量。因为开放式喷砂不能及时地在喷砂除锈过程中发现问题，如漏喷、除锈程度不够、除锈表面颜色不均匀等，更不易发现用于喷砂的压缩空气是否含有水分和油污。另外，开放式喷砂除锈受环境和人为因素的影响相对较大，例如在大风环境下以及喷砂除锈过程中所产生的粉尘及噪音对操作工人的影响均会使得喷砂除锈的质量难以保证。如果采用铜矿砂进行开放式喷砂除锈，喷砂后表面的灰尘很难彻底清洁。

采用自动无尘打砂机进行喷砂除锈时，由于采用钢砂混合钢丸作为磨料，而且携带有吸尘装置，从安全角度讲，对周围环境不会造成污染，也不会对周围工作人员造成伤害，施工安全性高，可以进行交叉作业。从技术角度讲，喷砂除锈的优点在于除锈后的表面颜色比较均匀，能够及时进行检查，控制施工质量，同时，喷砂后的表面容易清洁。

综合比较以上两种处理方案，优选真空无尘打砂机用于钢桥面除锈。

2 喷砂除锈技术指标和施工工艺参数

2.1 喷砂除锈光洁度指标

喷射处理是将砂、钢砂等喷射材料，通过喷砂装置喷射在钢表面，除掉其表面的黑皮和红漆，露出粗糙表面，从而起到提高涂层附着力的作用。各国都针对不同涂装所要求的除锈率制定了各自的标准，详见表1。

表1 各国底材处理除锈标准

《德国钢桥面铺装补充技术合同条件及施工准则》（ZTV—BE—ST）明确规定：“用喷射剂的干喷射法对钢板表面进行机械方式处理，标准光洁度应达到Sa2.5，方法为对比标准照片”。

近几年，我国相继修建了一系列大型和特大型钢结构桥梁，但截至目前，还未有专门针对钢桥的桥面板除锈处理技术标准和验收指标。钢桥面除锈采用封闭式喷砂除锈法，故本文根据《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB 8923—88）中关于除锈等级的相关规定，确定钢桥面喷砂除锈的技术指标为Sa2.5级，即“非常彻底的喷射或抛射除锈”。采用对比标准照片的方法评定喷砂除锈等级。表2列出了我国主要钢桥面铺装喷砂除锈情况。

表2 我国主要钢桥面喷砂除锈情况

2.2 喷砂除锈粗糙度指标

钢桥面板的喷砂除锈处理是防腐施工中的一道工序，也是决定涂层寿命的关键工序。经喷砂除锈处理的钢板表面可以形成适宜的粗糙度，使防腐涂层与钢梁表面之间除涂料分子与金属表面极性基因的相互引力之外，还存在机械咬合作用，对增强防腐层间的黏结力十分有利。

粗糙度是一个微观概念，它是喷砂完成后，钢板表面微观波峰到微观波谷之间微观距离的量化参数，用mm作为测量单位。通俗地讲，粗糙度就是表面微观的不平整度。粗糙度过大，固然会增加漆膜的附着力，但同时也降低了漆膜厚度的均匀性，减小了底漆的厚度。如果粗糙度过大，甚至会在微观波峰处失去密封性，而达不到预期的防腐效果。所以应合理控制粗糙度的指标要求。近几年，在我国相继修建的钢结构桥梁中，钢桥面板喷砂除锈后粗糙度的合理厚度得到了不断的调整和改进。

从表2中可以看到，钢桥面喷砂除锈粗糙度从最初虎门大桥的30～40mm发展到了近期上海卢浦大桥的70～100mm。虎门大桥钢桥面板无机富锌漆与钢表面间曾出现过结合不良的现象，其中一个重要的原因就是钢板喷砂的粗糙度30～40mm这一要求偏低，而根据现场喷砂后钢桥面板外观效果以及涂抹的防腐漆或防水层与钢板的黏结性能检测结果，认为钢结构桥梁喷砂除锈的粗糙度指标应在70～100mm之间。在这个区间范围内，钢板可以为与防腐层或防水层的良好黏结提供足够的粗糙接口。同时，防腐漆或防水层能够较好地覆盖喷砂后钢板微观的波峰及波谷，保证涂层的均匀性。

2.3 喷砂除锈施工工艺参数研究

钢桥面喷砂除锈采用的是自动无尘机械式真空喷砂机，其基本工作原理是利用真空压力，将磨料喷射到钢板上，利用由此产生的作用力除去钢板表面污物，同时形成一定粗糙度。喷砂机喷头周围进行了封闭处理，并用吸尘装置吸入喷射到钢板上的磨料和污物，进行过滤处理，并将磨料重新输入喷砂机中。如此循环，达到自动无尘喷砂的目的。

影响钢桥面板喷砂除锈质量的除环境因素外，还包括机械的施工技术参数、人员配置以及管理方法。根据以往的施工经验以及相关工程报告，影响钢桥面喷砂除锈的施工工艺参数主要有以下两项。

（1）喷砂磨料的比例。钢板喷砂除锈的磨料一般采用钢砂混合一定比例的钢丸。由于采用的是机械作用力方式，故钢丸和钢砂在钢板上产生的效果是不同的，如图1、图2所示。

图1 钢板喷砂除锈效果图（喷钢砂）

图2 钢板喷砂除锈效果图（喷钢丸）

钢丸在钢板表面形成的是弧形坑槽，而钢砂形成的是具有棱角的坑槽。有棱角的坑槽比弧形坑槽具有更高的比表面面积，粗糙度更大，因而与上层涂层的黏结强度更大。由于磨料喷射到钢板后会产生极大的放射力，在喷砂机里设置了专门的挡板以抵消该作用力。因此，具有棱角的钢砂对挡板的磨耗较大，对钢板的损害也更大，故需设置合理的钢砂与钢丸的比例。

（2）磨料更换或添加的间隔时间。钢砂在经过一段时间的反复喷射作用后，其棱角会被磨掉，逐渐变成圆角，最后成为钢粉末。因此，要求在间隔一定时间内，更换或添加磨料。而这一间隔时间，将会决定喷砂除锈的质量。

3 结语

钢桥面表面处理的主要目的是彻底剔除黏附在桥面板上的污物，如油污、盐分等其他有害物，并去除表面锈斑、锈迹、氧化皮，使钢板表面粗糙度达到70～100μm。这是保证涂覆油漆与钢板表面具有较高的附着力的重要条件。如果钢板表面处理方法选择不当或施工工艺存在问题，将直接影响桥面板的处理效果，即使使用价格昂贵、质量最好的油漆也会失去防腐功能。

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