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我国桥梁涂料及涂装李敏风

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  我国桥梁涂料及涂装技术的节能 环保发展方向 李敏风 上海涂料、染料协会专家组 关键词:桥梁涂料及涂装、节能环保、迅速发展 一、我国桥梁建设的发展形势 ? 经过二十年的发展,我国是世界第一 桥梁大国。 我国桥梁建设在 材料(包括涂料) 设计理念 工业化制造 世界排名制高点 桥梁规范 世界十大跨海大桥,我国占据了四席: (见表1) 表1 我国4大跨海大桥 桥名 全长/km 主桥结构形式 杭州湾跨海大桥 36.0 钢梁斜拉桥 东海大桥 32.5 组合梁斜拉桥 青岛海湾大桥 25.9 自锚式悬索桥 舟山大陆连岛工程 25.0 钢箱梁悬索桥 世界排名 1 2 4 5 ? 近三年来,在国家新一轮基础建设计划实施下,我国工程建设又进 入了一个高速发展的春天。据不完全统计:我国十九个省市在建桥 梁六十五座。包括铁路、公路大桥、钢结构、混凝土大桥。 序号 1 2 3 4 表2 我国在建四大桥梁概况 桥名 工期 造价/亿元 港珠澳大桥 2009-2015年 730.0 嘉绍跨江大桥 2008-2013年 128.8 马鞍山公路大桥 2009-2012年 70.8 铜陵长江公路大桥 2010-2014年 70.0 全长/km 50.0 69.9 36.1 44.0 港珠澳大桥 世界最长的跨海大桥 抗八级地震、十六级大风 用钢量达50万吨≈11个“鸟巢” 桥梁结构使用寿命120年 十二五计划内拟建的跨海大桥有二十六条 例:玉环至乐清跨海大桥 大连湾跨海大桥 长岛至蓬莱跨海大桥 福建石狮至惠安跨海大桥 琼州海峡跨海大桥 … 振华重工等我国大型企业还承接了许多涉外桥梁工程: 例: 韩国仁川大桥 美国奥克兰海湾大桥 挪威Hardanger海湾大桥 英国英格兰大桥 美国亚历山大-哈密尔顿大桥 我国造桥技术世界领先。 二、我国桥梁涂料及涂装技术发展历程: ? 五十年来,中国桥梁建设市场推进了桥梁涂料及涂装技术的发展: 经历三个阶段: 1.起步阶段:铁道科学院 1956~1979年 天津灯塔油漆厂 红丹防锈底漆 醇酸面漆 聚氨酯面漆等 桥梁举例: 武汉长江大桥 南京长江大桥 2.发展阶段: 1981~1999年 钢 上海开林造漆厂 (为主) 结 构 环氧富锌底漆 环氧云铁中层漆 氯化橡胶面漆 聚氨酯面漆 桥名 南浦大桥 杨浦大桥 徐浦大桥 建造年份 1991 1993 1996 混 氯化橡胶底面漆 凝 土 特殊部位:环氧沥青 表3上海黄浦江大桥钢箱梁外侧涂料配套 涂料配套系统 制造厂家 总包单位 环氧富锌底漆80μm 环氧云铁中层漆100μm 上海开林 上海江南重工 氯化橡胶面漆80μm 环氧富锌底漆80μm 环氧云铁中层漆100μm 上海开林 上海冠达尔钢结构有限公司 氯化橡胶面漆80μm 水性无机富锌底漆70μm 环氧云铁中层漆100μm 聚氨酯面漆80μm 美国IC531 上海开林 上海沪东造船厂 为我国桥梁涂料的发展作出了良好的开端。 3.迅速发展阶段: 2000~2012年 ①涂料生产厂家普遍: ·国际性大公司 Hempel、Akzonobel、Kansai 全部进入中国: Jotun、PPG、CMP、Rust-Olenum …… ·国内涂料企业 北京百慕、西北永新、西安天元 数量逐年增加: 浙江东升、浙江鱼童、大连振邦、厦门双瑞 上海大通、上海门普莱、舟山飞鲸、宁波大达…… ②涂料及其配套的先进性日趋提高: ·钢箱梁:1、全涂料配套: 各类富锌底漆、环氧中层漆、高性能面漆 案例:重庆菜园坝大桥、朝天门大桥 汕头海湾大桥、香港昂舟洲大桥 青岛海湾大桥、涂料增艳剂杭州湾大桥…… 聚氨酯 氟碳 聚硅氧烷 2、电弧喷锌(铝)+重防腐涂料配套 案例:天兴洲长江大桥、四渡河特大桥 舟山连岛大桥、厦漳大桥…… 厦漳大桥钢箱梁配套方案见表4 工序 底涂 封闭漆 中层漆 面漆 表4 厦漳大桥钢箱梁配套方案 涂层 道数 电弧喷铝 1 环氧专用封闭漆 1 环氧云铁中层漆 2 氟碳面漆 工厂1 工地现场1 规定干膜厚度/μm 200 25 100 40 40 ·钢管桩: 1、环氧粉末涂料—— 3PE等 环保型 2、钢管桩专用涂料—— 例 Interzone 954 S·W:ES 301… 无溶剂、低表面处理、水下固化涂料。 ·混凝土: 1、涂料配套:根据不同的部位腐蚀特征设计不同的涂料配套 以杭州湾大桥混凝土结构为例说明:见表5 涂料名称 湿固化环氧树脂封闭漆 湿固化环氧树脂漆 聚氨酯面漆 环氧树脂封闭漆 环氧树脂漆 氟碳面漆 涂层总干膜平均厚度 表5 杭州湾大桥混凝土表面涂层配套方案 表湿区涂层 表干区涂层 索塔区涂层 17万㎡ 60万㎡ 3万㎡ 底 中 面 底 中 面底 中 面 ≤50 ﹤310 90 90 ≤50 ﹤260 ≤50 ≤280 70 400 350 350 2、聚脲:系高厚膜弹性体,大多用于铁路桥梁 无溶剂、无污染; 一次喷涂可达2mm; 5~20秒固化; 物理性能、耐化学性能良好。 最大工程:京沪高速铁路桥梁、路基。 面积:1200万㎡ 用量:21000吨 生产厂家:美国SWD(上海)公司——手涂聚脲 东方雨虹(北京、上海) 秀珀(北京、上海、广州) 3、硅烷渗透剂:无机类渗透剂 深入混凝土深度2~4mm ①单独成膜:东海大桥30万㎡ 用法 深圳大铲湾桥码头 ②与重防腐涂料配套:案例见表6 嘉绍杭州湾大桥主航道索塔下塔柱塔座十万㎡ 底漆 底漆 中层漆 面漆 表6 表湿区硅烷+湿固化涂料防腐体系配套 配套涂料名称 涂层干膜平均厚度 硅烷(用量600ml/㎡) 渗透性,浸渍深度达到2mm 湿固化环氧树脂封闭漆 50μm 湿固化环氧树脂漆 310 聚氨酯面漆 90 生产厂家: 国外:“德固赛”“瓦克”“道康宁” 宁波盛宏交通工程技术有限公司 国内: 三、四航科研所 泉州思康新材料 性能价格比 学术上争论: 附着力 ③我国桥梁涂料的环保、节能性能提高 ·淘汰红丹涂料,禁用含Pb、Hg、Cr、Cd的颜填料; 2006年前氯化橡胶面漆占70%,目前聚硅氧烷、氟碳、聚氨酯等高性能面漆占90%; ·推广高固体分含量:降低VOC;——主攻方向 表7各种环氧云铁中间漆固含量及VOC值 环氧M10涂料 固含量% VOC/g.L-1 1 54 420 2 65 380 3 80 175 1、一次无气喷漆可达D.F.T450μm,减少施工道数; 2、常温固化,边缘覆盖性好; 3、钢箱梁内侧采用80%固含量的环氧漆,安全性高。 ·推广水性桥梁涂料 1、大连振邦的水性全套配套涂料应用在松花江大桥上; 2、香港青马大桥应用水性丙烯酸弹性涂料 Rust-Olenum Noxed 3、水性无机富锌底漆:象山铜瓦门大桥、徐浦大桥… 4、政策导向——JT/T821.4-2011标准(混凝土) 表8 JT/T821.4-2011规定的水性氟碳配套涂层体系 涂层 涂料品种 施工道数 最小干膜厚度/μm 底涂层 水性丙烯酸封闭底漆 或水性环氧封闭底漆 1 中间涂层 水性丙烯酸中间漆 2 80 面涂层 水性氟碳面漆 2 80 ·湿固化配套涂料——节能、环保 1、湿固化封闭底漆——解决混凝土表面涂装 2、水下固化涂料——固化后涂层性能等不受影响; 长效防腐性; 一次喷涂膜厚度; 附着力好; 重涂性能好。 ·因地制宜发展低表面处理涂料——用于桥梁涂层的维修 1、类型:以环氧类为主,有醇酸、聚氨酯(双组份)、丙烯酸等类型 新颖单组分湿固化聚氨酯涂料正在推广中 2、节能减排作用:对表面处理要求:ISO 8501-1 St2级; 可带微锈涂装、可在潮湿表面涂装; 可复涂在大多数旧涂层表面; 附着力优异;>10MPa 与各类面漆等配套性能良好 个别有DTM(底、面两用漆)作用。 工程案例:见表9 表9 低表面处理涂料工程案例 序号 工程名称 低表面处理涂料名称 面积/万㎡ 施工单位 1 上海外白渡桥大修 Ameron400 Sigma Cover 620 0.6 上海船厂涂装 工程公司 2 上海延安路高架钢箱 梁大修 Jotamastic 87 >20.0 上海科鼎涂装 工程公司 3 上海南浦大桥钢箱梁 大修 Rust-Olenum 9100 >5.0 河南防腐工程 公司昆山分公 司 4 杭州湾大桥钢管桩维 修 Interzone 954 不详 上海三航科研 所工程公司 5 香港青马大桥钢箱梁 及钢缆索维修 Rust-Olenum Noxed >2.0 不详 ④桥梁涂料的产量与组成: 根据不完全的统计,2011年我国共生产重防腐涂料160万吨,其中桥梁涂料22万吨占14%; 桥梁涂料中还包括桥梁混凝土涂料7.3万吨,占34%,有逐年提高的趋势。 据有关部门统计,目前我国桥梁涂料结构组成合理,适应了桥梁工业的发展需要,见表10 表10 我国桥梁涂料结构和组成 组成 富锌底漆:环氧富锌底漆,无机富锌底漆 水性富锌底漆 环氧漆 聚氨酯漆 氟碳漆 聚硅氧烷漆 丙烯酸漆、氯化橡胶漆 其他 占比/% 25 35 18 11 5 4 2 三、桥梁涂装逐渐规范化 1.标准导向:·国际: ISO 12944-2008 最高涂层寿命>15年 ISO 14713-1998 最高涂层寿命>20年 涂层状态判断:ISO 4628 Ri3级 1% 开始第一次大修 ·铁道行业防腐涂装标准 (1)TB/T2486-1994《铁路桥梁涂膜劣化评定》; (2)TB/T2772-1997《铁路桥梁用防锈底漆供货技术条件》; (3)TB/T2723-1997《铁路桥梁用面漆,中层漆供货技术条件》; (4)TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》。 ·关于电弧喷涂锌铝等工艺标准 GB/T9793-1997 ·交通行业标准 (1)JT/T722-2008《公路桥梁钢结构涂装技术条件》; (2)JT/T694-2007《混凝土桥梁表面涂层防腐技术条件》; (3)JT/T695-2007《悬索桥主缆防腐涂装技术条件》; (4)JT/T821-2011《混凝土桥梁结构表面用防腐涂料》。 2.桥梁涂料的涂装施工性能逐步提高: 涂料施工性能是涂装的基础; 是涂料涂装行业环保节能的关键; 是国内重防腐涂料与国外同类产品的差距所在。 施工技术指标 体积固含量 一次无气喷漆可达到的厚度 干燥时间 复涂间隔 对表面处理的要求 无气喷漆的技术条件 对环境条件的要求 边缘覆盖率… 3.发展涂装新工艺与新设备: ·正确的涂装工艺流程是涂层质量的关键。 例:桥梁混凝土涂层体系在涂装时,必须先喷封闭漆。见表11 区域 大 气 层 水 位 变 化 段 底层 中间层 面层 底层 中间层 面层 表11 桥梁混凝土涂层体系及参数 涂层体系 干膜厚度/μm 环氧封闭漆 按混凝土表面灵活掌握 刮涂型环氧腻子 修补蜂窝、麻面等缺陷 环氧云铁厚浆漆 200 氟碳面漆 100 湿固化环氧封闭底漆 按混凝土表面灵活掌握 刮涂型环氧腻子 修补蜂窝、麻面等缺陷 湿固化环氧厚浆漆 300 氟碳面漆 100 涂装道数 1道 2道 1道 2道 表 钢材 喷中层漆 预涂面漆 交验 12 桥 梁 钢 预处理机 自然干燥 统喷第一道 面漆 检查质量 结 构 涂 装 钢材切割焊 接成构件 统喷底漆 装运到现场, 焊接安装 统喷第二道 面漆 工 艺 流 程 焊缝处理 预涂底漆 焊缝处理 修补底漆、 中层漆 ·高性能涂装设备是实现桥梁涂料环保、节能的必备条件。 例:各种专用无气喷漆机(见表13) 表12 各种专用无气喷漆机一览表 序号 重防腐涂料类型 专用无气喷漆机类型 Graco 1 聚脲、无溶剂涂料等 适用期<20分钟 双组份 无气喷漆机 有涂料加热装置 WIWA 重庆长江 富锌底漆 专用无气喷漆机 2 各类富锌底漆 压缩比为 32:1或 33:1 3 高固体分、厚膜型涂料 压缩比较高的无气喷 气机 可提高涂层质量、提高生产效率、减少环境污染。 Graco WIWA 重庆长江 重庆长平 Graco WIWA 重庆长江 重庆长平 Xtreme Mix 系列产品 混双333等 Szd2 75:1 65:1 45:1 BullDOG 32:1 38032 QPT 9C CP 3250 Xtreme x70 24071 GPT7037 (带两把枪) CP 7321 TF 四、大桥和氯化橡胶涂料 从三座黄浦江大桥的实践得出如下结论: 1、涂装设计的重要性: 根据ISO 12944-2 腐蚀环境的规定: ·南浦大桥与杨浦大桥比较 同一江面、同一种涂料配套; 杨浦大桥位置 杨浦电厂大气污染严重 介于沪东船厂与上海船厂之间工业区 ·同一工程、同一涂层系统需采用同家涂料产品 徐浦大桥:美国IC531与开林厂842配套性能? 质量保证体系? 目前嘉绍杭州湾大桥也为如此! 2、涂装工艺的重要性: ·南浦大桥由江南造船厂涂装,代表了重防腐涂料涂装的最高水平! ·杨浦大桥由冠达尔钢结构厂分包,民工操作 底面漆搞颠倒 多次发生情况 固化剂不配套 ·美国IC531水性富锌底漆(锌粉≈80%) 对表面处理要求高 Sa3级 对环境条件要求高 RH<70% …… 工人对水性涂料无气喷漆技术掌握不透: 无气喷漆机类型:如“长江”QPT 9C、3256C 压力:<12MPa 喷嘴:耐磨 3.对氯化橡胶涂料的认识:它具有下列环保性能: ①防腐性能优异: 集装箱 KonStandt证书 ISO 12944-1998 C·R·TOP 通过 ②单组份施工性能好 施工温度 -5~40°; 相对湿度 <85%; 可加热喷涂(35 ~ 50°)降低粘度少加不加稀释剂; 可“湿对湿”喷涂,缩短工期,提高效率; ③与钢材等附着力好、修补方便、层间附着力好、干燥迅速、无最大复涂间隔的要求。 ④配套性能良好 在氯化橡胶旧涂层表面可复涂各种低表面处理涂料用于桥梁维修 ⑤氯化橡胶底面漆耐碱性能是较好的混凝土桥梁涂料,应用广泛。 ⑥氯化橡胶涂层无毒,而聚氨酯面漆干燥时却又异氰酸酯放出。 ⑦虽然氯化橡胶涂料的固含量为40~45%左右,但通过配方调整,一次 喷涂膜厚度仍可达到 70~90μm,满足面漆喷涂的需要。 结论:不应一刀切,禁止氯化橡胶涂料的应用。 关西涂料公司氯化橡胶防腐漆 RABAMARWE AC 氯化橡胶面漆 RABAMARWE BTD 正广泛应用于工业涂料行业。

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