杭州湾跨海大桥北起浙江海盐县境内郑家埭,南 至浙江慈溪境内的水路湾,全长36 km,其中桥梁长 35.673 km,是当今世界上最长的跨海大桥之一。为了 减轻桥梁自重和降低车辆碰撞防护栏产生的能量,并 使防撞护栏与桥面周围景观协调,符合全桥景观的要 求,桥面防撞护栏采用了金属梁柱式护栏。护栏立柱 通过预埋在混凝土中的M30规格地脚螺栓固定,其中 中央护栏立柱19 141根,边护栏立柱38 283根。匝道 桥护栏立柱2 019根,平台护栏立柱182根,每根立 柱有4个地脚螺栓,总计地脚螺栓数238 500个。
大桥地处严酷的海洋大气腐蚀环境,各部件特 别是螺钉、螺栓、螺母及垫圈腐蚀速度明显髙于其他 构件。地脚螺栓的严重腐蚀会导致立柱强度降低,从 而影响大桥护栏的防撞能力及使用寿命,存在极大 的安全隐患。由于预埋地脚螺栓在大桥设计使用寿 命内更换困难,更换费用高,因此大桥管理部门决定 对全桥护栏地脚螺栓进行防腐修复涂装,以保持桥梁正常安全运行。 1杭州湾跨海大桥钢护栏地脚螺栓腐蚀环境 护栏目前使用的地脚螺栓采用达克罗工艺进行 防腐处理;钢护栏立柱的地脚螺栓、螺母外罩髙强 度PVC(聚氯乙烯)防护罩,内部灌注黄油,从而阻 止空气和水分与螺栓、螺母接触,达到防腐蚀的目 的。大桥开通5 a来,由于腐蚀性环境、恶劣气候等 外部因素,大桥地脚螺栓出现保护罩劣化脱落、黄油 液化流失,地脚螺栓出现锈蚀,甚至失去部分构件等 现象。通过分析得知:含氯的水和空气侵蚀底板下 侧的螺杆,发生了缝隙腐蚀。缝隙腐蚀是电化学腐蚀 的一种,比通常铁生锈发生的电化学腐蚀程度更加 迅速、严重。缝隙腐蚀通常发生在金属表面与垫片、垫圈、衬板、表面沉积物等接触的部位,以及搭接缝、金属重叠处等部位,发生缝隙腐蚀的缝隙既能让腐 蚀介质进入,同时又窄到能维持介质溶液静滞。由于 缝隙内部缺氧,氧的还原反应主要在缝隙外部的金属表面上进行,缝隙内部金属溶解产生了过多的正 离子(M+)。为了维持电平衡,C1_等有害离子从外部 迁人缝隙内,结果使缝隙内的金属氯化物浓度增加,金属氯化物水解产生游离酸,从而加速了金属的溶 解速率,形成一个自催化过程。 与护栏其他部位构件相比,地脚螺栓所处位置 是腐蚀介质易聚集的部位,但其自身的达克罗涂层 防护弱于护栏表面的重防腐涂层体系。因此,目前我 国包括杭州湾跨海大桥、东海大桥等重点工程,地脚 螺栓部位均出现不同情况的腐蚀,已经影响到了护 栏的结构安全。2防腐涂装方案 根据JT/T 722—2008《公路桥梁钢结构防腐涂装 技术条件》中对腐蚀环境的划分,杭州湾跨海大桥处 于C4~C5M级腐蚀环境,属于腐蚀性很高的海洋大气 环境,海水中的氯离子对钢构件具有很强的腐蚀破 坏作用。为保证涂装的防腐性能和防腐寿命,采用了 一种新颖的涂料与密封胶配套进行地脚螺栓防护的 新工艺[1]。按照此腐蚀环境设计的地脚螺栓的涂装 方案如表1和表2所示。对地脚螺栓缝隙采用密封胶 密封方式进行防护. 二、工序防腐涂装内容备注 1、对螺栓、螺母及垫片进行检査,锈蚀严重的进行更换,锈蚀不严重的进行清 洗除油,对表面进行打磨并清理干净表面无油、无锈、无杂质,露出金属光泽,除锈等级为St 3级 2、刷涂1道881-X环氧富辞底漆厚度80 pm 3、刷涂2道881-Z01环氧云铁中间漆厚度12〇nm 4、采用BT-103聚硫型高强度防水密封胶对螺栓、螺母及垫片进行密封螺栓根部采用0.5 cm X 0.5 cm的倒角,密封胶厚度达到 1 000 pin。 5、刷涂2道881-Y11四氟型氟碳面漆厚度80 nm,颜色同相应护栏颜色一致 三、工序施工内容备注 1、对底板侧及混凝土接触面进行打磨清理金属底板除锈等级St 3级,表面无油、无锈、无杂质,露出金属光泽;混凝土基面无附着不牢物。 2、金属表面刷涂1道881-X环氧富锌底漆,混凝土表面刷涂1道881-D05封闭底漆厚度80 j_im 3、刷涂2道881-Z01环氧云铁中间漆厚度 120 |4_m 4、使用BT-103聚硫型高强度防水密封胶对底板边缘进行密封底板边缘采用1.5 cm x 1.5 cm的倒角 5、刷涂2道881-Y11四氟型氟碳面漆厚度80叫 3.1原材料质量控制 以获得要求的干膜厚度。干膜厚度和湿膜厚度的对 应关系可由下式进行估算: 干膜厚度=湿膜厚度x涂料固体含量百分数 待涂料完全固化后,立即测定漆膜的厚度和附 着力。采用经校验准确的磁性测厚仪测定干膜厚度,可直接进行读数,便于数据的大量采集;采用划格 法测定附着力。一旦出现不合格的施工部位,应对漆 膜表面进行拉毛处理后重涂,以保证涂装质量。 四、杭州湾跨海大桥钢护栏地脚螺栓防腐涂装质量控制结语 (1)杭州湾跨海大桥钢护栏地脚螺栓的腐蚀,主要是由于恶劣环境致使外部保护罩劣化,罩内黄 油缺失,水、氯离子等腐蚀性介质继而渗透到螺杆根部造成螺栓腐蚀; (2)根据杭州湾跨海大桥的应用环境和防腐涂 装要求,制定了防腐底漆、硫化型密封胶、耐候面漆的配套防腐设计方案,并优选涂装材料,从设计上确保了防腐体系的可靠性; (3)制定了严格的涂装工艺流程,并严格按照 要求进行质量控制和验收,确保了防腐涂装质量; (4)工程实践表明:该防护密封措施能够抵挡 恶劣的环境,长效持久地保证螺栓根部处在一个相对密闭的环境中,兼顾了涂层防腐和密封防腐的优 点,工程应用效果可靠; (5)杭州湾跨海大桥钢护栏地脚螺栓防腐涂装技术的成功应用,为沿海地区类似桥梁护栏地脚螺栓的防腐涂装维修积累了可靠的经验。
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