钢桥面板喷砂除锈控制标准及工艺研究

张 毅 　 李 璐 　 陈 攀 　 王 民

(1.重庆交通大学土木工程学院，重庆　400074；　2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆　401336)



钢桥面板喷砂除锈控制标准及工艺研究

张 毅1李 璐2陈 攀2王 民2

(1.重庆交通大学土木工程学院，重庆400074；2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆401336)

在研究国内外相关标准的基础上，确定了钢桥面板喷砂除锈的控制标准及施工工艺，并通过拉拔试验，分析了钢桥面板喷砂除锈后粘结层的粘结强度随钢板清洁度和表面粗糙度的变化规律，结果表明，钢板喷砂除锈后清洁度和粗糙度越高，粘结强度越好。

钢桥面，喷砂除锈，施工工艺，粘结强度

0　引言

目前国内已建成投入使用的大跨径钢箱梁桥面铺装层，绝大多数在没有达到设计的使用寿命前，就发生了不同程度的推移和脱层等损坏现象。研究表明，层间脱层破坏的主要原因是钢板和防水粘结层之间的粘结力不足[1]。一旦出现脱层，铺装层很快发生开裂破坏，上层的水分和空气侵入，将导致下层钢板发生锈蚀，极大的影响桥梁结构的使用寿命[2]。

为保证钢桥面板与防水粘结层牢固结合，通常需要对钢板先进行喷砂除锈再进行防水粘结层施工。而国内针对钢桥面喷砂除锈的控制标准尚无明确规定，施工工艺多种多样，效果不一。钢桥面板表面除锈不彻底或质量欠佳，将会降低防水粘结层材料与钢板结合效果，影响铺装结构整体稳定性[3]。因此，对钢桥面板喷砂除锈控制标准及工艺进行研究，对于钢桥面施工质量的控制以及钢桥面使用寿命的提高具有重要的现实意义。

1　清洁度测定方法

对于喷射或抛射除锈过的钢材表面，标准定有四个除锈等级。其文字叙述如下：

Sa1.0：轻度的喷射或抛射除锈：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。

Sa2.0：彻底的喷射或抛射除锈：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物已基本清除，其残留物应是牢固附着的。

Sa2.5：非常彻底的喷射或抛射除锈：钢材表面无可见的油脂、污垢，氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。

Sa3.0：使钢材表观洁净的喷射或抛射除锈：钢材表面应无可见的油脂、污垢，氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽。

2　喷砂除锈后钢板表面粗糙度测定方法

粗糙度评价方法依据国际标准Standard Test Methods for Field Measurement of Surface Prvfile of Blast Cleaned Steel (ASTM D4417-03)[5]中的方法C：塑胶贴纸法进行。具体测试方法如下：

采用复合式塑胶带压印喷砂除锈后的钢板表面，从而形成反向图像轮廓，测得其最大波峰和波谷的距离即为钢板的粗糙度。测试步骤如下：

1)正确选择测量胶带，实测值：粗：0 μm～50 μm，特粗：40 μm～115 μm。2)揭开蜡纸，将胶带无光泽一面朝下，牢牢握住胶带表面，并搓圆切口部分(约6.5 min)，直到出现一个统一的灰色的抛光面。3)取出胶带，用将弹簧加载的千分尺夹住。测量胶带的厚度(压缩空气泡沫和非可压缩塑料边缘)。减去不可压缩的塑料的厚度即钢板的表面粗糙度。4)根据规定或商定的方案，在每个位置读取三次，取平均值并记录档案。

3　试验设计

为了检验上述喷砂除锈方法与标准下粘结层的粘结强度是否满足相关要求，通过抛丸，形成清洁度Sa2.0，Sa2.5，Sa3.0和不同粗糙度的界面，涂装防水粘结层，进行25 ℃下粘结强度测试。

4　试验结果及分析

试验共成型了3种钢板清洁度(Sa2.0，Sa2.5，Sa3.0)下的拉拔试件，每种清洁度下的试件又分别成型了5种粗糙度。粗糙度对粘结强度的影响见图1。

从试验结果可见，钢板清洁度和粗糙度对粘结强度有较明显的影响，清洁度和粗糙度越高，粘结强度越好。通过调研，对于钢桥面喷砂除锈，通常设计要求为清洁度Sa2.5级、粗糙度50 μm～110 μm。因此重点看Sa2.5级和Sa3.0级时的数据。

钢板清洁度为Sa2.5时，粗糙度为40 μm，50 μm，60 μm，粘结强度分别为5.74 MPa，6.32 MPa，6.98 MPa，分别相差0.58 MPa和0.66 MPa；其粘结强度随粗糙度的增加具有明显的上升趋势，而粗糙度为70 μm和80 μm时，粘结强度分别为7.02 MPa和6.95 MPa，与60 μm粗糙度的粘结强度相比，变化不再明显，粘结强度趋于稳定。

钢板清洁度为Sa3.0时，粗糙度为40 μm，50 μm，60 μm，粘结强度分别为6.18 MPa，6.57 MPa，7.12 MPa，分别相差0.39 MPa和0.55 MPa，粘结强度同样随粗糙度的增加具有明显的上升趋势，而粗糙度为70 μm和80 μm时，粘结强度分别为7.19 MPa和7.17 MPa，与粗糙度为60 μm时相差幅度很小，其值趋于稳定。

由此可以看出，清洁度和粗糙度对钢板和底漆之间的粘结强度有一定的影响，当钢板清洁度为Sa2.0，粘结强度在不同的粗糙度下整体较小；当清洁度为Sa2.5和Sa3.0时，在粗糙度低于60 μm，粘结强度随着粗糙度的增加具有明显的上升趋势，而当粗糙度高于60 μm时，粘结强度随粗糙度增加变化不明显。因此建议钢桥面喷砂除锈质量控制在清洁度不小于Sa2.5，粗糙度不小于60 μm。

5　结论与建议

本文通过文献研究给出了钢桥面喷砂除锈后钢材清洁度及表面粗糙度的测定方法及技术标准，并通过试验检验了不同清洁度及粗糙度下涂刷防水粘结层后的拉拔强度，得到如下结论与建议：1)钢板清洁度和粗糙度对钢板和底漆之间的粘结强度有一定的影响，清洁度和粗糙度越高，粘结强度越好；2)钢板清洁度为Sa2.0，粘结强度在不同的粗糙度下整体较小，因此建议钢桥面喷砂除锈质量控制在清洁度不小于Sa2.5；3)清洁度不小于Sa2.5，在粗糙度低于60 μm时，粘结强度随着粗糙度的增加具有明显的上升趋势，而当粗糙度高于60 μm时，粘结强度不再随粗糙度变化。因此建议钢桥面喷砂除锈质量控制在粗糙度不小于60 μm。

[1]王民.钢桥面铺装防水体系防腐性能的评价[J].长安大学学报(自然科学版),2012(2):74-81.

[2]王胜,叶奋,武金婷,等.钢桥面环氧沥青防水粘结层耐久性影响分析[J].华东交通大学学报,2012,29(1):39-42.

[3]宋若原.钢桥面铺装高性能防水粘结层设计与评价[D].南京：东南大学,2012.

[4]GB 8923—88，涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级[S].

[5]ASTM D4417-03 Standard Test Methods for Field Measurement of Surface Profile of Blast Cleaned Steel,2014.

On controlling standard for derusting by sandblast on bridge steel plate and its craft

Zhang Yi1Li Lu2Chen Pan2Wang Min2

(1.CollegeofCivilEngineering,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China;2.ChongqingZhixiangPavingTechnologyEngineeringCo.,Ltd,Chongqing401336,China)

Based on the related standards at home and abroad, the paper identifies the controlling standard and construction craft of the derusting by sandblast on bridge steel plate, analyzes the change rule of the bonding strength of the bonding layer after the derusting by the sandblast on bridge steel plate along with the steel plate cleanliness and surface roughness, and proves the higher cleanliness and roughness after the derusting is, the better the bonding strength will be.

steel bridge plate, derusting by sandblast, construction craft, bonding strength

1009-6825(2016)23-0165-02

2016-06-06

张毅(1981- )，男，高级工程师；李璐(1984- )，男，高级工程师

TU448.36

A