2.1.6 公路桥梁防腐蚀存在的问题及思考
2018-06-07 15:24:22 作者:侯保荣等来源:

    改革开放30年,我国已发展成为公路桥梁大国。从技术进步的角度,公路桥梁的建设发展推动了我国工程防腐设计、施工和养护技术体系的发展,形成了较为完整的技术标准体系。从发展阶段的角度,我国公路桥梁进入了建养并重阶段,桥梁老龄化与可持续发展间的矛盾问题、严重腐蚀环境与长效防腐需求间的矛盾问题、结构安全运营与养护成本协调问题都将成为桥梁养护面临的重要挑战。


    上个世纪80年代后期和90年代,公路桥梁“重建设,轻养护”、“边建设,边研究”的发展模式,设计中重强度、轻耐久,施工中重速度、轻质量的现象十分突出,导致了同期建设桥梁服役寿命偏短。本世纪初开始,耐久性逐步得到了重视,借鉴国外经验我国公路桥梁技术规范体系得到了完善发展。因为历史上技术研发储备少、长期观测数据系统性不足,加之缺乏精细化设计,耐久性技术的适用性和使用长效性问题没有得到有效解决。在严重腐蚀环境条件下,运行5~10年公路桥梁腐蚀问题日益显现,运行10~20年就十分突出,造成桥梁养护成本大幅攀升,不仅养护维修资金压力巨大,而且危及到桥梁长期安全服役。


    除了对经济的高速发展带来的高交通量、自然环境和工业污染等外部因素影响认识的不足,造成这些问题的成因,还要从工程防腐技术、行业管理体制和产业发展政策三个方面去思考,总结经验教训,发现解决问题的出路。


    2.1.6.1工程防腐技术问题


    1.混凝土桥梁表面防腐涂装


    日本、欧洲等国很早就重视混凝土表面防腐涂装体系技术的研究和实践,已建立了较完善的标准规范体系。我国混凝土桥梁防腐涂装起步较晚,直到1996年才进行首座桥梁混凝土(汕头海湾大桥)涂装,但发展很快,在混凝土防腐涂装技术和施工方面取得了较大进展。我国混凝土桥梁表面防腐涂装技术与国外技术的差异主要体现在涂料性能、涂装质量和技术标准方面。


    在技术标准方面,我国已经建立了较多标准规范。《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》(JT/T695-2007)系统地推荐了针对防腐类型、防腐部位、防腐年限的防腐涂装体系,规定了施工质量要求。但对混凝土表面处理目前我国还没有统一的规范,致使混凝土表面处理缺乏指导要求,影响了混凝土桥梁基层处理质量和涂装效果。国外发达国家对混凝土表面处理已经规范标准化,美国ASTMD-4258《涂装前的混凝土表面预处理方法》、ASTMD-4259《混凝土表面喷射粗糙化方法》、ASTMD-4260《混凝土表面酸蚀粗糙化方法》等规定了混凝土表面处理质量检验标准,例如表面含水量的测定方法标准、表面pH值的测定方法等。


    我国混凝土桥梁表面防腐涂装面临的主要技术问题:①复杂施工条件下的涂装材料及工艺;②在严重腐蚀环境下,混凝土桥梁表面防腐涂装体系/材料寿命偏短;③缺乏有效的防腐涂装体系使用寿命评估和预测技术,制约了混凝土桥梁表面防腐涂装设计、施工和养护发展;④涂装材料性能、环保性能和施工装备。


    2.钢结构桥梁表面防腐涂装


    我国钢结构桥梁防腐涂装体系与国外体系总体构成一致,但我国在防腐涂料性能、涂装体系组合优化、涂装工艺和涂装质量等方面存在一定差距,导致防腐涂装防护效果存在较大差距。我国桥梁采用的红丹防锈底漆+醇酸面漆的涂装体系实际使用寿命大约7~8年,而建于1928年英国泰恩河桥处于海洋大气环境,采用了同样的涂装体系,实际使用寿命却达15年。


    在高性能氟碳面漆涂料研发进展方面,国内外氟碳涂料耐人工加速老化性能仍存在较大差距(见图2-60),应加强氟碳涂料尤其是氟碳树脂的研发力度,生产出高性能氟碳涂料。在涂装体系组合设计方面,氟碳面漆具有优异的防腐性能,但环保性能还需进一步改进。在欧美等国,考虑到环保和工人健康问题,在钢桥防腐涂装体系中主要使用聚硅氧烷面漆。

 

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    在施工工艺方面,美国、欧洲和日本等国以长期寿命为主要目标对钢桥进行防腐涂装,因此严格要求表面处理。瑞典工业标准SIS0559000《涂装前钢材表面除锈图谱标准》、美国钢结构涂装协会的标准SSPC《表面预处理规范》、英国标准BS4232和国际标准ISO8501-1,它们对钢材表面处理进行了严格规定。我国相关标准主要包括GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》和GB13288-2010《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定(比较样板法)》,对除锈后钢结构表面清洁度的划分等级与国际标准完全一致(见表2-36)。国外标准除了上述规定之外,对腐蚀等级为C、D级钢材,还需进行喷射除锈后表面可溶性盐分和灰尘的测定。

 

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    我国公路钢桥防腐涂装存在的主要技术问题:①复杂施工条件下的涂装材料及工艺;②海洋腐蚀环境下防腐涂装体系/材料使用寿命;③高性能、环保型涂装材料及施工装备。


    2.1.6.2行业管理体制问题


    防腐技术要求并未作为设计使用寿命的保障措施纳入强制标准。表2-12和2-13总结了国内桥梁结构防腐技术标准规范,但是,对于严重腐蚀环境或污染严重环境条件,防腐技术要求仅作为推荐标准,造成防腐措施天生不足或缺乏的现象,是桥梁腐蚀发生早、维修难、成本高的直接原因。


    防腐技术并未纳入桥梁预防性养护体系。跟进式养护维修仍然是当前桥梁养护的主要模式,以混凝土桥梁钢筋即将发生锈蚀或发生轻微锈蚀、钢结构桥梁涂装面漆老化作为维修时机的养护体系尚未建立。日本本四连接线工程(完全暴露于海洋环境)钢结构桥梁养护体系中,引入全寿命周期成本理念,将面漆重涂作为实现桥梁预防性养护的主要措施。日本经验表明,面漆老化重新涂装是实现钢结构桥梁预防性养护维修的有效有段,是实现全寿命周期成本最优的有效途径。


    防腐质量检测检验人员资质资格规范管理缺乏。欧美发达国家对于表面处理质量的检验人员都进行相关专业的培训,取得资质后才能从事技术评定工作。我国在进行钢桥表面处理后质量检测、检查人员素质等的要求不高,导致钢桥表面处理质量与国外要求存在较大差距。