我國鐵路橋梁涂料及涂裝

1、我國鐵路橋梁涂料及涂裝 杜存山 ( 鐵道科學(xué)研究院 , 北京 100081摘要：介紹了鐵路橋梁涂料主要品種、性能以及國內(nèi)外鋼橋涂裝情況，提出我國鐵路橋梁涂料發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：鐵路鋼橋；防腐蝕涂料；涂裝1 鐵路鋼橋的防腐蝕涂料鐵路鋼橋無論國內(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（ 23 ）年； 60 年代后期至 80 年代，先后采用了紅丹防銹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

2、中間漆、灰鋁粉石墨醇酸面漆（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。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。國內(nèi)外使用涂料品種見表 1 。表 1 國內(nèi)外常用的鋼橋涂料國別 底漆中間漆面漆中國紅丹防銹漆、富鋅底漆云鐵環(huán)氧漆灰云母氧化鐵醇酸面漆，灰鋁粉石墨醇酸面漆，聚氨酯面漆、氟碳面漆等德國紅丹醇酸底漆、油性云鐵鋁粉醇酸面漆紅丹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 紅丹底漆云

3、鐵面漆美國 富鋅底漆流平罩漆，環(huán)氧漆鋁粉酚醛面漆，鋁粉聚乙烯面漆，聚氨酯面漆日本富逛鋅底漆，油性紅丹底漆，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、氟碳面漆下面介紹我國鐵路鋼橋用涂料： 1.1 紅丹防銹漆紅丹防銹漆是傳統(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，紅丹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 2+ 化合物的生成而極化，而陽極反應(yīng)則因從可溶性 Fe 2+ 形成不溶的Fe 3+ 化合物，并與 Pb 2+ 的氧化物、氫氧化物一起沉積在金屬晶格中而極化。由于

4、鉛毒的存在，為了保護環(huán)境，現(xiàn)在紅丹防銹漆正在逐漸為其他防銹底漆所代替，但鐵路鋼橋作為永久性的重要鋼結(jié)構(gòu)，所以在我國鋼橋上仍普遍使用。紅丹防銹漆可以是紅丹酚醛防銹漆，也可以是紅丹醇酸防銹漆，其中紅丹含量在不揮發(fā)物中含量不低于65% 。1.2 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 、鋅粉組成，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

5、富鋅涂料，它主要是由鉀水玻璃、鋅粉組成，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。1.3 灰云鐵醇酸面漆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。1.4 灰鋁粉石墨醇酸面漆1993 年研制了鐵路鋼梁面漆灰鋁粉石墨醇酸面漆 ( 又稱 018-2 醇酸面漆 。其中的顏料使用的是鱗片狀的鋁粉石墨復(fù)合材料，它的耐候壽

6、命能夠達到 15 年以上。1.5 丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆明確規(guī)定了采用脂肪族異氰酸酯、含羥基丙烯酸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。1.6 氟碳面漆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。1.7 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 ( 每道干膜最小厚度 50 m 和 4 道灰聚氨酯蓋板面漆 ( 每道干膜最小

7、厚度 40 m 組成。這種涂裝體系的特點是耐磨性好。1.8 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。1.9 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，每道干膜最小厚度為 60 m 。2 鐵路鋼橋涂裝體系為了獲得較好的保護效果，使保護涂裝具有最佳的防腐耐久性能，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。表 2 列出了我國

8、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 每道干膜最小厚度 / m至少涂裝道數(shù) 總干膜最小厚度/ m適用部位 特制紅丹酚醛 ( 醇酸 防銹底漆 35 2701灰鋁粉石墨或灰云鐵醇酸面漆 35 270墩臺吊籃、圍欄和橋梁檢查車等橋梁附屬鋼結(jié)構(gòu)電弧噴鋁層 200 環(huán)氧類封孔劑 20 1 20 棕黃聚氨酯蓋板底漆 50 2 100 2灰聚氨酯蓋板面漆404 160 鋼橋明橋面的縱梁、上承板梁、箱型梁上蓋板80 無機富鋅防銹防滑涂料或電弧噴鋁層1 803100 栓焊梁連接部分摩擦面60 環(huán)氧瀝青涂料或環(huán)氧瀝青厚漿涂料 4 240 4120 2 240 非密封的箱形梁

9、和箱形桿件內(nèi)表面特制環(huán)氧富鋅防銹底漆 40280或水性無機富鋅防銹底漆棕紅云鐵環(huán)氧中間漆 40 1 40 5灰鋁粉石墨醇酸面漆 35 2 70 鋼梁主體，用于氣候干燥、腐蝕環(huán)境較輕的地區(qū) 6特制環(huán)氧富40280鋼梁主體或水性無機 富鋅防銹底 漆 棕紅云鐵環(huán) 氧中間漆 灰色丙烯酸 脂肪族聚氨 酯面漆 特 制 環(huán) 氧 富 40 鋅防銹底漆 或 水 性 無 機 40 7 富鋅防銹底 漆棕紅云鐵 環(huán)氧中間漆 氟碳面漆 30 ： 2 60 1 40 2 80 35 2 70 地區(qū) 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) 3 鐵路鋼橋防腐蝕涂裝 3.1 南京長江

10、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 道紅丹酚醛底漆和 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。 3.2 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 道灰鋁粉石墨醇酸面漆。該體系使用中一般每隔 (12 15 年需進行一次維護性涂裝。 3.3 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

11、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。 4 國外鋼橋涂裝 4.1 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。 4.2 美國

12、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 聚乙烯、聚氨酯等涂料，在一般環(huán)境下，也采用紅丹防銹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

13、工中應(yīng)注意。 4.3 日本鋼橋涂裝 日本鋼梁注意防護性和裝飾性，最早采用紅丹防銹漆和醇酸面漆，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。 5 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)

14、研制對環(huán)境污染小的水性涂料、環(huán)保型涂料。 5.1 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。 5.2 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。 5.3 復(fù)合保護材料 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