钢管混凝土拱桥钢结构涂装防护施工技术研究

陈冠名

摘要：为了保证钢桥在设计年限内达到长效防腐和安全性的要求，对涂装防腐施工技术的研究是十分有必要的。文章以平南三桥为例，从涂装防护体系、涂装施工工艺流程及要点、涂装防护施工技术规程及控制重点等方面，介绍了超大跨度钢管混凝土拱桥拱肋和钢格子梁的涂装防护施工技术。

关键词：钢管混凝土拱桥;涂装防护;施工技术;控制要点

中国分类号：U448.34文章标识码：A401534

0 引言

随着我国公路钢桥事业的不断发展，涂装防腐技术在不断地完善和进步，钢桥的涂料保护寿命也从最开始的2～3年，到如今发展为涂装防腐设计保护年限>30年，免维修周期为15年[1]。涂装防护是钢桥建设中不可缺少的环节，其直接影响了钢桥的长效防腐和安全性。随着国民经济水平的不断提高，大跨度钢桥的建设对涂装防腐提出更高的要求，涂装防腐既要满足长效防腐和安全性的要求，又对漆膜厚度、涂料选择、表面处理、性价比等提出了更高的要求，所以钢桥涂装防护施工的控制就显得尤为重要[2]。大跨度钢桥的不断出现，使得涂装防护的研究课题也越来越得到重视，本文以平南三桥的涂装防腐施工为例，希望通过对平南三桥钢管拱肋及钢格子梁的涂装防护施工技术的研究，阐述大跨度钢管混凝土拱桥钢结构涂装防护施工技术及质量控制重点。

1 工程概况

平南三桥主桥采用主跨575 m中承式钢管混凝土拱桥，桥面梁为“工”型格子梁，主要涂装施工对象为钢管拱肋和钢格子梁。涂装工序分为：节段转至涂装车间后按照所处区域配套体系进行涂装，依次完成喷砂、钢管拱肋外表面喷铝（钢格子梁喷涂底漆）、中间漆、面漆，涂装完后进行存放和转运。见图1、图2。

2 涂装防腐体系

2.1 防腐年限要求

根据桥位所处的腐蚀环境，管式杆件和板式杆件受力状况不同，本桥采用了不同的防腐体系，钢管混凝土拱桥所有外露钢结构构件部分均要求喷砂除锈和防腐涂装[3]，且均应达到设计要求的保护年限>30年，免维修周期15年。

2.2 涂装前钢结构表面要求

2.1.1 涂装前钢结构外表面清磨要求

钢管拱肋及钢格子梁结构完工后需进行外表面清磨才能进入涂装车间，表面清磨包括对钢结构外表面飞溅、焊渣、焊瘤、电弧擦伤、焊缝、麻坑划痕、缺口、焊缝缺陷等修补、打磨，同时清理表面附着物及杂物，并对钢结构进行盐分测试[4]。为保证涂装质量，在钢管拱肋和钢格子梁节段进入涂装车间前，还需对钢梁钢板切边，其他锋利棱角、尖角部位进行倒角处理，要求使用角向磨光机打磨至R2 mm以上圆弧，同时要求去除钢板和螺栓孔边角毛刺。

2.1.2 各结构部位喷砂除锈等级及粗糙度要求（表1）

2.3 钢管混凝土钢桥钢结构涂装层配套体系（表2）

3 涂装防护施工流程

3.1 主拱拱肋节段厂内涂装防护施工工艺流程

（1）主拱拱肋节段进喷砂房前，对涂装房内预设的钢墩布置点进行喷砂除锈和底漆施工，墩位点涂装完成后，将节段转运至涂装车间，按照墩位预处理位置落墩。

（2）主拱拱肋节段进行喷砂除锈施工后要求钢结构表面除锈等级达到Sa3.0级，喷砂除锈施工前一般采用遮蔽的形式保护工地焊接坡口。喷砂除锈施工完成后需对钢结构表面进行粗糙度及清洁度检查，检查合格则可在清砂后进行电弧喷铝施工。

（3）钢结构喷砂除锈完工后8 h内进行外表面的电弧喷铝施工，铝层厚度为160 [WTBZ]μm，层数为1层，喷铝施工过程中如果发现钢结构表面有局部返锈的应及时遮蔽隔离，等其他完好的外表面喷铝施工完成后再对返锈面重新进行打磨除锈，局部返锈面除锈达到Sa3.0级后再进行喷铝施工。喷砂除锈完工后需对主拱拱肋节段外表面进行铝层厚度、铝层附着力及外观检查，各项指标符合设计及规范的要求后可进行下一道工序。

（4）主拱拱肋节段完成喷铝施工并检查合格后可进行环氧封闭漆施工，主拱拱肋主体结构外表面环氧封闭漆涂层厚度为160 [WTBZ]μm，层数为1层，同时需对主拱拱肋的检修道喷涂1层厚度为80 [WTBZ]μm的环氧富锌底漆。主体结构的环氧封闭漆及检修道的环氧富锌底漆施工完工后需分别对其外表面的油漆层进行涂层厚度、附著力及外观的检查，相对应的油漆层各项指标符合设计及规范的要求后可进行下一道工序。

（5）主拱拱肋节段外表面中间漆施工中需对主体结构喷涂两层涂层厚度为50 [WTBZ]μm的环氧云铁中间漆，同时对检修道喷涂3层单层厚度为60 [WTBZ]μm环氧云铁中间漆。环氧云铁中间漆完工后对其外表面的油漆层进行涂层厚度、附着力及外观的检查，相对应的油漆层各项指标符合设计及规范的要求后可进行下一道工序。

（6）主拱拱肋节段外表面氟碳面漆施工，厂内进行2层单层厚度为40 [WTBZ]μm的面漆喷涂，面漆完工后进行涂层厚度、附着力、外观检查，合格后进行存放，厂内主拱拱肋涂装完工，可发运至桥址进行吊装。

3.2 钢格子梁节段厂内涂装防护施工工艺流程

（1）墩位预处理。

（2）钢格子梁节段进行喷砂除锈施工后要求工字梁外表面除锈等级达到Sa2.5级，高强螺栓连接处的摩擦面要求达到Sa3.0级。

（3）高强螺栓连接处的摩擦面进行无机富锌防锈防滑涂料喷涂施工，涂层单层厚度为80 [WTBZ]μm，层数为1层。

（4）钢格子梁节段外表面环氧富锌底漆施工（除了剪力钉面外），涂层厚度为80 [WTBZ]μm，层数为1层。

（5）钢格子梁节段外表面环氧云铁中间漆施工，涂层单层厚度为60 [WTBZ]μm，层数为3层。

（6）钢格子梁节段外表面氟碳面漆施工，厂内进行2层单层厚度为40 [WTBZ]μm的面漆喷涂施工（不含人行道顶面）。

3.3 现场吊装后涂装防护施工工艺流程

（1）吊装现场工地焊缝完成焊接后进行焊缝处的涂装防护施工。

（2）涂装前采用手工除锈的方式对焊缝表面进行除锈，主拱拱肋焊缝处要求除锈等级达到St3.0级或St2.5级，钢格子梁对接缝及高强螺栓面除锈等级均要求达到St3.0级。

（3）钢结构表面除锈合格后进行单层厚度为80 [WTBZ]μm的环氧富锌底漆喷涂施工，底漆完工后进行涂层厚度、附着力、外观检查，合格后进行下一道工序。

（4）底漆完成后高强螺栓连接面拼接板四周采用硫化型橡胶密封剂进行密封，密封胶截面成等腰三角形。

（5）钢结构工地焊缝处环氧云铁中间漆喷涂施工，涂层为3层，单层厚度为30 [WTBZ]μm。中间漆完工后进行涂层厚度、附着力、外观检查，合格后进行下一道工序。

（6）钢结构工地焊缝处最后进行2层单层厚度为40 [WTBZ]μm的氟碳面漆的喷涂。面漆完工后进行涂层厚度、附着力、外观检查。

（7）最后进行钢结构所有节段的损伤涂层修补。

4 涂装防护施工技术规程及控制重点

4.1 施工前阶段

4.1.1 涂料的要求

（1）涂料采购回厂规定

涂料品种、规格、技术性能指标等由供应商提供，并且必须满足设计和技术规范的相关要求，此外供应商还需出具涂料完整的出厂质量合格证明书和出厂检验证明材料。供应商需对其提供涂料的质量及稳定性负责，并安排技术代表驻厂。采购回厂的涂料取得监理工程师的认可后，还需将样品送到有资质的检测部门进行相关项目的复检。

（2）涂料取样规定

涂装购置方直接从采购回厂的成品罐中取样，取样过程要在现场监理工程师、涂装施工方、现场技术人员、涂料提供商见证下进行。

（3）涂料使用规定

不允许投入使用未经验收合格的涂料;不允许领用未按要求完成所有试验及相对应检测报告未收到和未验证的涂料。

4.1.2 施工作业人员的要求

涉及涂装作业的特殊工种必须持证上岗;特殊工种工作人员上岗前须通过技能考核认定后方可上岗作业;正式施工前对喷砂除锈、电弧喷铝、油漆喷涂施工等的特殊工种作业人员、检验和试验人员组织关于工艺、安全、质量、环保等方面的培训和交底会。

4.1.3 涂装设备的要求

用于喷砂、喷铝、喷漆的砂枪、便携式喷砂枪，真空吸尘器和砂轮机，高压无气喷漆泵，电弧喷涂机，喷嘴、软管等设备应符合相应规范标准要求，并且保证其质量和完好性。

4.2 厂内涂装施工阶段

4.2.1 喷砂除锈施工质量控制重点

（1）喷砂除锈施工的环境要求：作业环境温度在5℃～38 ℃，车间内的相对湿度<80%，钢结构表面温度高于施工环境露点温度3 ℃以上。可采用干湿温度计和露点对照表检测施工环境温度，采用干湿温度计和露点对照表检测相对湿度，采用红外测温仪检测钢结构表面温度。当喷砂除锈施工环境不能满足要求时，要求停止作业或采取相应的处理措施。

（2）喷砂除锈完成后，喷铝及喷漆施工前，要求處理钢结构表面影响涂层服役性能的焊渣、焊瘤、毛刺及其他表面缺陷。

（3）一般情况下，钢结构二次表面处理完成后4 h内是涂层施工的最佳时间。当出现相对湿度<60%的情况时，可根据实际情况延长喷涂施工的时间，但不应超过12 h。无论完成喷砂除锈后钢结构搁置多长时间，只要表面出现返绣现象，必须重新除锈后才能进行涂装。

4.2.2 电弧喷铝施工质量控制重点

（1）电弧喷铝施工要求温度在5 ℃～38 ℃，相对湿度<80%，钢结构表面温度高于施工环境露点温度3 ℃以上，当施工环境不能满足要求时，停止施工或采用高速鼓风机、热风机、除湿机等调整涂装车间环境，喷铝施工环境温度在-5 ℃～5 ℃时，可采用冬用型低温固化剂产品。

（2）电弧喷铝处理工艺要求应符合《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》（GB/T9793-2012）[5]标准。

（3）钢结构二次表面处理完成后8 h内是电弧喷铝施工的最佳时间，喷铝过程中发现局部作业面返锈应采用薄铁皮隔离，待喷铝完成并返冲砂修补后喷铝。

（4）热喷铝施工采用多层涂层叠加喷涂的施工工艺，在下一层喷涂施工前，及时修复缺陷面。

4.2.3 油漆层喷涂施工质量控制重点

（1）油漆喷涂施工的环境要求：作业环境温度在5 ℃～38 ℃（环氧封闭漆为10 ℃～38 ℃），车间内的相对湿度<80%，钢结构表面温度高于施工环境露点温度3 ℃以上。氟碳面漆施工时，环境温度不允许低于5 ℃。其他油漆涂层施工环境温度在-5 ℃～5 ℃时，采用冬用型低温固化剂产品或其他措施。当施工环境不能满足要求时，停止施工或采用高速鼓风机、热风机、除湿机等调整涂装车间环境。漆膜的固化过程中也要避免灰、砂、盐和腐蚀性物质混入涂膜中。在外场作业时应避免在可能导致涂装缺陷的天气环境下进行涂装施工，比如风、雨、雪等天气。

（2）油漆喷漆前，需对钢结构表面的喷涂死角以及油漆难附着的地方进行预涂。

（3）涂装车间内喷漆前，需对工件表面的工地预留焊接口处进行退层阶梯遮蔽保护：从坡口边缘向母材外表面，依次预留出母材宽100 mm、底漆宽300 mm的遮蔽保护，第一道中间漆宽100 mm的遮蔽保护，第二道中间漆宽100 mm的遮蔽保护。

（4）涂装施工采用高压无气喷涂时，稀释剂与涂料体积的配比应按产品说明书上的要求调制。需更换稀释剂的用量和品种时，应报备监理工程师，在取得监理工程师的批准后方可变更。

（5）涂料的最小复涂间隔及混合适用期应根据涂料厂家提供的说明书及本桥的《涂装试验大纲》的要求确定。为了确保涂装的质量，施工时应该严格按照涂层的最小复涂间隔进行涂层的覆盖，并在油漆的适用期内使用油漆，严禁使用超过适用期的油漆。

4.3 厂内涂装成品的储存及养护

钢结构完成面漆施工及检验后宜储存在恒温、干燥、通风的室内，工地预留焊接口处应做好退层阶梯遮蔽保护，厂内发现有破损面及缺陷时应及时进行修复。

4.4 吊装现场涂装要求

4.4.1 吊装现场涂装各道工序控制重点

吊装现场除锈及各道油漆层施工重点参照本文4.2节厂内涂装施工阶段的内容。

4.4.2 吊装现场损伤面修补要求

节段吊装成桥后需对钢结构表面因施工、运输、吊卸、存储及安装过程产生的缺陷进行修复。损伤面进行涂装修复前需手工打磨处理至除锈等级St2.5级或St3.0，修复面要求略大于损伤面积，钢结构不同部位的修复涂装工序均按该部位在厂内涂装配套体系进行，各层油漆的检测方法也与厂内完工的检测方法一致。

4.4.3 高强螺栓连接面涂装要求

按规范《钢板栓接面抗滑移系数的测定》（GB/T34478-2017）的要求，高强螺栓无机富锌防锈防滑涂漆涂装面要求厂内试板的抗滑移系数试验值≥0.55，现场安装时应≥0.45[6]。现场高强螺栓安装完成并检验合格后，4 d内要求完成拼接处的母材、连接板及高强螺栓等外露面的油漆施工。

4.4.4 高强螺栓连接面处板缝处理要求

吊装现场的高强螺栓安装完成后，及时对连接板和钢格子梁腹板贴合的板缝处使用硫化型橡胶密封剂进行密封，以防止水汽从锈连接板与钢结构贴合面侵入内部。

4.4.5 吊装现场对接缝涂装施工要求

节段出厂前应对工地焊接口的对接缝进行遮蔽保护和退层阶梯处理，工地对接缝焊接完成后应打磨处理至除锈等级St3.0级。

5 结语

在涂装防护施工中，对涂装施工过程的质量控制是钢结构涂装防护的重点，涂装业内普遍认为：良好的施工过程控制要比选用高性能的涂料更重要。有效的涂装施工质量控制可以明显延长涂层的使用寿命，进而延长钢结构桥梁的使用寿命。作为钢结构涂装防护施工的工作者，无论是施工方还是监理方，都应该在涂装防护体系的基础上，严格按照涂装作业的施工方法、相關规范及技术规程、质量检测与质量管理方法对涂装防护施工全过程进行质量把控。

参考文献：

[1]陈进伟.涂料系统在钢结构腐蚀防护中的应用[C].中国钢结构协会成立20周年学术年会论文集，2004.

[2]高 磊，陈浩森，江克斌.特种公路钢桥的防腐涂装初探[C].中国钢结构协会桥梁钢结构分会第四次学术年会论文集，2004.

[3]李运德，张 亮，姜小刚，等.现代桥梁钢结构防腐涂层体系设计[J].电镀与涂饰，2011（1）：57-62.

[4]戴润达.钢桥钢板预处理涂装的质量控制[J].涂料技术与文摘，2015，36（11）：25-27.

[5]GB/T9793-2012，热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金[S].

[6]GB/T34478-2017，钢板栓接面抗滑移系数的测定[S].

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