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鑫鼎言特種涂料大講堂：橋梁漆的應(yīng)用現(xiàn)狀
石家莊鑫鼎言材料科技有限公司
鑫鼎言橋梁漆是鐵路鋼橋的防腐蝕涂料。
含義及背景
鐵路鋼橋無論國內(nèi)還是國外一般都采用防腐蝕涂料進行防腐保護。
我國鐵路鋼橋的涂料防腐蝕技術(shù)也是不斷發(fā)展和逐漸完善的。20世紀(jì)50年代，鋼梁涂料保護壽命僅為（2~3）年；60年代后期至80年代，先后采用了****底漆與灰鋁鋅醇酸面漆（即66醇酸面漆）或灰云母氧化鐵醇酸面漆配套體系，涂料保護壽命提高到了10年左右；90年代采用環(huán)氧富鋅防銹底漆、云鐵環(huán)氧中間漆、灰**石墨醇酸面漆（即018醇酸面漆）配套系，涂料保護壽命達到15年以上。目前，正在推廣使用環(huán)氧富鋅防銹底漆、云鐵環(huán)氧中間漆、氟碳面漆配套體系，以進一步延長鐵路鋼橋的維修、大修周期，預(yù)計該體系使用壽命在30年以上。石家莊鑫鼎言材料科技有限公司
鐵路鋼橋涂料采用底面漆配套使用，充分發(fā)揮底漆的防銹作用和面漆的耐老化作用。
下表為國內(nèi)外使用涂料品種參考
表1 國內(nèi)外常用的鋼橋涂料
| 國別 | 底漆 | 中間漆 | 面漆 |
| 中國 | ****漆、富鋅底漆 | 云鐵環(huán)氧漆 | 灰云母氧化鐵醇酸面漆，灰**石墨醇酸面漆，聚氨酯面漆、氟碳面漆等 |
| 德國 | **醇酸底漆、油性*** | 云鐵**醇酸面漆 | |
| 英國 | 鋅黃酚醛底漆，富鋅底漆 | 云鐵酚醛面漆，云鐵聚氨酯面漆 | |
| 法國 | **** | 云鐵面漆 | |
| 美國 | 富鋅底漆 | 流平罩漆，環(huán)氧漆 | **酚醛面漆，**聚**面漆，聚氨酯面漆 |
| 日本 | 富逛鋅底漆，油性****，富鋅底漆 | 云鐵環(huán)氧漆 | 聚氨酯面漆，氯化橡膠面漆，醇酯面漆、氟碳面漆 |
我國鐵路鋼橋所用涂料：
1****漆
****漆是傳統(tǒng)的性能優(yōu)異的防銹底漆，并且價格低廉。一般認(rèn)為其防腐蝕能力是來自油中的脂肪酸和鉛形成的鉛皂，鉛皂是一種緩蝕劑；但也有人認(rèn)為，**顏料的保護作用與陰極和陽極腐蝕反應(yīng)的極化有關(guān)。鐵基體的陰極反應(yīng)因低溶解度Pb化合物的生成而極化，而陽極反應(yīng)則因從可溶性Fe形成不溶的Fe化合物，并與Pb的氧化物、氫氧化物一起沉積在金屬晶格中而極化。石家莊鑫鼎言材料科技有限公司
由于鉛毒的存在，為了保護環(huán)境，現(xiàn)在**防銹漆正在逐漸為其他防銹底漆所代替，但鐵路鋼橋作為**性的重要鋼結(jié)構(gòu)，所以在我國鋼橋上仍普遍使用。
****漆可以是**酚醛防銹漆，也可以是**醇酸防銹漆，其中**含量在不揮發(fā)物中含量不低于65%。
2富鋅底漆
富鋅底漆是陰極保護型的重防腐涂料，分為無機富鋅底漆和有機富鋅底漆兩大類。
無機富鋅底漆包括水玻璃型和水解硅酸乙酯型兩種，其中在鋼橋上作為底漆使用的足前者。水玻璃型無機富鋅底漆也稱為水性無機富鋅底漆。
我國使用的水性無機富鋅底漆大多是二次固化型，它是由鈉水玻璃(泡花堿)、**組成，涂層成膜后需涂刷固化劑使涂層固化。目前在我國鐵路已開始使用水性自固型無機富鋅涂料，它主要是由鉀水玻璃、**組成，涂層在幾小時內(nèi)即可實現(xiàn)完全自固化，不怕雨淋，大大縮短了施工周期。已在我國新建的秦沈客車專運線丁香橋、渝懷線長壽橋等使用。
有機富鋅底漆主要是環(huán)氧富鋅底漆。由于環(huán)氧樹脂與鋼基板的附著性好，所以用量較大。
3灰云鐵醇酸面漆 石家莊鑫鼎言材料科技有限公司
按照片狀顏料可以延長面漆耐候壽命的思路，1978年研制成功了灰云鐵醇酸面漆。該面漆采用云鐵作為主要原料，利用其片狀結(jié)構(gòu)、化學(xué)惰性等特點，涂層耐候壽命也達到了10年以上。
4灰**石墨醇酸面漆
1993年研制了鐵路鋼梁面漆——灰**石墨醇酸面漆(又稱018-2醇酸面漆)。其中的顏料使用的是鱗片狀的**石墨復(fù)合材料，它的耐候壽命能夠達到15年以上。
***脂肪族聚氨酯面漆
明確規(guī)定了采用脂肪族異氰酸酯、含羥基***樹脂及耐候顏料制備聚氨酯面漆，它的耐候壽命能夠達到20年以上。
氟碳面漆 石家莊鑫鼎言材料科技有限公司
氟碳面漆在國外也稱為含氟的聚氨酯面漆，由于其中存在C-F鍵，其鍵能為485kJ/mol，原子間結(jié)合力強，所以其更耐大氣曝曬，更耐酸、堿、鹽等有害介質(zhì)的侵襲，其保光性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚氨酯面漆，更適合用于對景觀有要求的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝。
7聚氨酯上蓋板涂料
鐵路鋼橋的縱梁、上承板梁和箱形梁的上蓋板頂面使用耐磨涂料。它是由2道棕黃聚氨酯底漆(每道干膜*小厚度50μm)和4道灰聚氨酯蓋板面漆(每道干膜*小厚度40μm)組成。這種涂裝體系的特點是耐磨性好。
8灰云鐵環(huán)氧中間漆
該漆在富鋅底漆和鋼鐵的噴鋅、噴鋁層上具有優(yōu)良的附著力和封閉性能。作為環(huán)氧富鋅底漆、水性無機富鋅底漆等高性能防銹漆的中間封閉涂層，增強整個涂層的層間附著力和保護性能。它能與環(huán)氧型、聚氨酯型和氯化橡膠型等涂料配套，也能與醇酸、酚醛等傳統(tǒng)型涂料進行配套。
9環(huán)氧瀝青涂料
主要用于非密封的箱形梁內(nèi)表面的涂裝。一般涂裝4道，每道干膜*小厚度為60μm。
鋼橋涂裝體系
為了獲得較好的保護效果，使保護涂裝具有**的防腐耐久性能，要根據(jù)鋼橋的不同部位及所處環(huán)境科學(xué)合理地配套選用不同涂料，制定出涂裝體系。下表列出了我國鐵路鋼橋目前所使用的涂裝體系。
表2 鋼橋涂裝體系
| 涂裝體系 | 涂料（涂層）名稱 | 每道干膜*小厚度/μm | 至少涂裝道數(shù) | 總干膜*小厚度/μm | 適用部位 |
| 1 | 特制**酚醛（醇酸）防銹底漆 | 35 | 2 | 70 | 墩臺吊籃、圍欄和橋梁檢查車等橋梁附屬鋼結(jié)構(gòu) |
| 灰**石墨或灰云鐵醇酸面漆 | 35 | 2 | 70 | ||
| 2 | 電弧噴鋁層 | 200 | 鋼橋明橋面的縱梁、上承板梁、箱型梁上蓋板 | ||
| 環(huán)氧類封孔劑 | 20 | 1 | 20 | ||
| 棕黃聚氨酯蓋板底漆 | 50 | 2 | 100 | ||
| 灰聚氨酯蓋板面漆 | 40 | 4 | 160 | ||
| 3 | 無機富鋅防銹防滑涂料或電弧噴鋁層 | 80 | 1 | 80 | 栓焊梁連接部分摩擦面 |
| 100 | |||||
| 4 | 環(huán)氧瀝青涂料或環(huán)氧瀝青厚漿涂料 | 60 | 4 | 240 | 非密封的箱形梁和箱形桿件內(nèi)表面 |
| 120 | 2 | 240 | |||
| 5 | 特制環(huán)氧富鋅防銹底漆 | 40 | 2 | 80 | 鋼梁主體，用于氣候干燥、腐蝕環(huán)境較輕的地區(qū) |
| 或水性無機富鋅防銹底漆 | |||||
| 棕紅云鐵環(huán)氧中間漆 | 40 | 1 | 40 | ||
| 灰**石墨醇酸面漆 | 35 | 2 | 70 | ||
| 6 | 特制環(huán)氧富鋅防銹底漆 或水性無機富鋅防銹底漆 棕紅云鐵環(huán)氧中間漆 灰色***脂肪族聚氨酯面漆 | 40 | 2 | 80 | 鋼梁主體，用于腐蝕環(huán)境較嚴(yán)重的地區(qū) |
| 40 | 1 | 40 | |||
| 35 | 2 | 70 | |||
| 7 | 特制環(huán)氧富鋅防銹底漆或水性無機富鋅防銹底漆棕紅云鐵環(huán)氧中間漆氟碳面漆 | 40 | 2 | 80 | 鋼梁主體，用于酸雨、沿海等腐蝕環(huán)境嚴(yán)重、紫外線輻射強、有景觀要求的地區(qū) |
| 40 | 1 | 40 | |||
| 30 | ：2 | 60 |
1 南京長江大橋的涂裝
南京長江大橋目前使用的油漆涂裝體系是表2中的第1體系即2道**酚醛底漆和3道云鐵醇酸面漆。該體系使用中一般每隔(7～8)年需進行一次維護涂裝，即涂裝一次面漆。
2 蕪湖長江大橋的涂裝
蕪湖長江大橋足1998年開始修建的，使用的油漆涂裝體系是表2中的第5體系即2道環(huán)氧富鋅底漆、1道云鐵環(huán)氧中間漆和2道灰**石墨醇酸面漆。該體系使用中一般每隔(12～15)年需進行一次維護性涂裝。
3 萬州長江特大橋鋼梁的防腐涂裝
萬州長江特大橋足萬宜鐵路的重點工程，該橋地處腐蝕嚴(yán)重的重慶萬州地區(qū)，目前正在建設(shè)中，所使用的涂裝體系為環(huán)氧富鋅2道，云鐵環(huán)氧中間漆1道，氟碳面漆2道。該體系使用壽命預(yù)計可達到30年以上。
國外鋼橋涂裝
1 英國鋼橋涂裝
英國鋼梁涂料防銹以長期保護為主要目標(biāo)，在城區(qū)也有裝飾性涂料涂裝的鋼梁。采用噴鋅、封孔中間漆和云鐵面漆涂裝體系的鋼梁較多，防蝕方法和防蝕路線比較保守。近幾十年來，采用鋅黃防銹漆或富鋅涂料、云鐵中間漆和各種面漆的保護涂裝方法。他們認(rèn)為：在一般環(huán)境下，用普通標(biāo)準(zhǔn)涂料即可，在惡劣環(huán)境下，需采用噴鋅或富鋅涂料，然后涂裝保護面漆。在箱形梁內(nèi)側(cè)，因不易維修，冷凝水又多，采用無溶劑和重防腐涂料保護。在維修方面，采用每6年左右重涂一次，防止原涂層深度老化破壞。
2 美國鋼橋涂裝
美國鋼梁涂料防銹也是以長期保護為主要目標(biāo)，也有裝飾性保護性涂裝的鋼梁。多采用富鋅涂料為底漆，上涂聚**、聚氨酯等涂料，在一般環(huán)境下，也采用****漆和鉻酸鋅等防銹底漆。他們重視初始除裝，除銹徹底，認(rèn)為以富鋅涂料為底漆，上涂耐久的面漆，多層涂裝，使用壽命可達20年以上。他們總結(jié)出幾條結(jié)論：a.在惡劣環(huán)境下，鋼梁要噴砂除銹，粗糙度要合適；b.涂層需要的干膜厚度與涂料的性能有關(guān)；C.底漆應(yīng)避免過多的填料；d.油性涂料和醇酸防銹漆在一般環(huán)境中性能良好e.富鋅涂料在惡劣的環(huán)境下性能很好，但效果隨品種和其配套面漆不同而有差異；f.底漆和面漆配套很重要，施工中應(yīng)注意。
3 日本鋼橋涂裝
日本鋼梁注意防護性和裝飾性，*早采用****漆和醇酸面漆，在20世紀(jì)70、80年代采用富鋅涂抖、氯化橡膠涂料、聚氨酯涂料等，近幾年也采用超耐候的氟碳涂料作為鋼梁保護用材料。由于日本已進人老齡化社會，鋼結(jié)構(gòu)的維修費用和難度越來越大，聽以日本很重視長壽命涂料和涂裝體系的研究和使田，并用全壽命成本分析方法選用、評定涂料和涂裝體系。
發(fā)展趨勢
隨著鐵路向高速、電氣化的發(fā)展，對鋼橋維修、大修的要求更高，不可能像以前那樣經(jīng)常在橋梁上進行施工操作，這都要求研制防腐性能更好、使用壽命更長的涂裝體系，在整個鋼橋使用過程中只進行一、二次保護涂裝，同時應(yīng)研制對環(huán)境污染小的水性涂料、環(huán)保型涂料。
1 高性能涂料
如常溫固化氟碳涂料，它具有超常的耐候性、突出的耐鹽霧性、優(yōu)異的耐化學(xué)介質(zhì)和良好的抗沾污性及耐沖刷性。國內(nèi)的氟碳涂料在主要性能上與國外產(chǎn)品尚有一定差距，所以應(yīng)加強氟碳涂料尤其是氟碳樹脂的研發(fā)力度，生產(chǎn)出真正意義上的氟碳涂料。
2 水性涂料
隨著生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保意識也在不斷增強，鋼橋涂裝使用水性涂料是必然趨勢。水性無機富鋅漆作為預(yù)涂底漆已在我國鋼結(jié)構(gòu)加工中廣泛應(yīng)用，也已開始在我國鋼橋上作為配套底漆使用，但使用中仍存在一些問題，如涂層較脆，與其它涂料配套性不好等，還有待進一步的改進和研究。
3 復(fù)合保護材料石家莊鑫鼎言材料科技有限公司
鋼橋表面電弧噴涂金屬再涂面漆。噴金屬保護始于1910年，至今已有90多年的歷史。國外的20世紀(jì)30年代已廣泛采用噴鋅涂層繼而用噴鋁涂層保護鐵路和公路橋梁、各種水工鋼結(jié)構(gòu)和水電站設(shè)備、石油化工裝備以及船舶等。我國從50年代開始應(yīng)用至今也已經(jīng)有50年的歷史。實踐證明噴金屬防腐是一種長效、適用的防腐蝕方法。經(jīng)過90多年的發(fā)展，噴金屬已不單能噴鋅、噴鋁而且可噴鋁合金、噴鋁鎂合金以及噴鋁稀土合金等；在噴涂工藝上也從火焰噴涂逐步發(fā)展為電弧噴涂甚至高速電弧噴涂等。電弧噴涂金屬再漆面漆近年來在我國港口碼頭、橋梁等開始應(yīng)用，如粵海棧橋工程。
4 鐵路鋼筋混凝土橋的保護材料
現(xiàn)在鐵路鋼筋混凝土橋的設(shè)計壽命也和鋼橋一樣，是100年，另外，既有線上的混凝土橋也不同程度地出現(xiàn)了腐蝕等破壞。因此需要對其進行修補或保護，其中一個主要的保護措施是研制防護涂料，并制定相應(yīng)的施工工藝。
下表為國內(nèi)外使用涂料品種參考
表1 國內(nèi)外常用的鋼橋涂料
| 國別 | 底漆 | 中間漆 | 面漆 |
| 中國 | ****漆、富鋅底漆 | 云鐵環(huán)氧漆 | 灰云母氧化鐵醇酸面漆，灰**石墨醇酸面漆，聚氨酯面漆、氟碳面漆等 |
| 德國 | **醇酸底漆、油性*** | 云鐵**醇酸面漆 | |
| 英國 | 鋅黃酚醛底漆，富鋅底漆 | 云鐵酚醛面漆，云鐵聚氨酯面漆 | |
| 法國 | **** | 云鐵面漆 | |
| 美國 | 富鋅底漆 | 流平罩漆，環(huán)氧漆 | **酚醛面漆，**聚**面漆，聚氨酯面漆 |
| 日本 | 富逛鋅底漆，油性****，富鋅底漆 | 云鐵環(huán)氧漆 | 聚氨酯面漆，氯化橡膠面漆，醇酯面漆、氟碳面漆 |
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