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兰州黄河铁桥维护涂装方案设计与实施
C04-2 白色 醇酸磁漆
60 人 行 道 护 栏 小 立 柱 栅栏
2 涂层现状分析
2010 年兰州黄河铁桥维修前的涂层为 2004 年 5 月涂装的,6 年后涂层整体效果尚好,特别是桥面以下 涂层保持完好。
涂层部分失效情况分析:一是桥面以上整体褪色, 颜色变浅。由于所用面漆为氯化橡胶体系,而兰州紫外 线较强,有老化现象。若采用脂肪族聚氨酯面漆效果会 更好。二是钢结构搭接及锚固部位、焊缝、立柱和桥面交 叉部位等处出现较为明显的锈蚀。这些部位长期承受静 载和动载,在交变应力和腐蚀介质共同作用下出现应力 腐蚀和疲劳腐蚀。三是表面不容易处理处有锈迹。这些 部位在进行底材处理及涂装时均比较困难,是防腐蚀薄 弱点,也说明当时表面处理和涂装处存在不足。
在永新公司有确切记录的是最后两次涂装维修。 2004 年的维修,钢结构全部重新涂装,施工方为 减少化学成分对原桥钢结构的损害,维修中没有采用 化学除锈,全部用砂纸打磨。这种除锈方法虽然效率 低、速度慢,但对保护文物有利。节点采用喷砂除锈,其 他部位采用脱漆剂与人工脱漆相结合的方法除锈。旧 涂层被彻底清除,属于彻底的再次涂装,类似于新涂 装。底漆和面漆品种选择、使用部位没有完全按照永 新的建议执行。 当时使用了名为“终结者高效防腐剂”的材料,包 装上有“Made in USA”字样,具体使用部位不详。实际 采用的配套涂层方案见表 1(总膜厚 200 μm)。
1 兰州黄河铁桥涂料与涂装记录与演变
1.1 1909 年新建时涂料体系 查兰州黄河铁桥《管理暨岁修铁桥法程》第 8 条:
“油桥物料,用鱼油和红色膏为之,每斤兑松香水三两,
MPF2013 年 3 月 第 16 卷 第 3 期
不计斤两之多寡,总以油完为止”。查鱼油红色膏,均系 买自天津各洋行、洋务局。
鱼油是清油的俗称,又称熟油、炼制油或热聚合 油,由干性或半干性植物油加热熬炼并加入溶剂和催 干剂制成,是早期的一种油脂涂料,可单独使用,也可 用以调配厚漆、防锈漆(红丹油性防锈漆),或加颜料调 配成色漆(油性调和漆)。这一称谓,现在仍然保留在西 北永新的产品手册目录里。
至于色膏,就是厚漆,红色膏就是红厚漆,其名称演 变过程是色膏→铅油→厚漆,因其为有色黏稠状膏体。
松香水就是 200# 溶剂油,“每斤兑松香水三两”, 配比明确,这也说明了鱼油和色膏的黏度很大。
如此看来,兰州黄河铁桥最初使用的鱼油和红色 膏,就是今天的清油和厚漆,其实也就是油性调和漆。 1.2 历次主要维修与涂料
结合对现有涂层失效情况的检查和分析,以易腐 蚀部位的加强防护为主,采用如下前处理:
1)搭接、锚固、焊缝、立柱和桥面交叉部位:出现空 鼓、透锈,需要敲击、剥离原有涂层以认真检查,喷砂处 理至 Sa 2.5 级或手工打磨至 St 3 级。
2)机械损伤点锈部位:在个别部位存在,范围很小, 电动工具打磨直至露出金属底材,并适当扩大面积。
0 引言
兰州黄河铁桥位于白塔山下、金城关旁,四墩五跨 (孔),混凝土桥墩全钢拱结构桥身,建成于 1909 年 7 月,它是黄河干流上游第一座永久性桥梁,时为西北咽 喉和交通要津,建成时题匾“第一桥”,1928 年起为纪 念孙中山改称中山桥,2004 年 10 月改为步行桥,2011 年完成修缮加固后恢复汽车通行。2006 年审批为国家 级文物保护单位。当年建桥的原始公务文书档案内容 丰富翔实,目前完整地保存在甘肃省档案馆内。在 2010 年再次维修加固之际,结合对这些历史档案资料 的解读,追寻和考证兰州黄河铁桥的涂料和涂装及维 护变迁,从文物保护、腐蚀防护和城市美观的综合要求 出发,提出和实施切实可行的维护涂装方案,成为钢结 构桥梁涂装防护史上的一个典型范例。
桥墩的水流冲击部位适当加大厚度,为便于桥墩 内因压力等积聚的水分外散,可选取正常水位以上、适 当数量的条石缝隙,免预涂装。
涂料配套方案选定后,根据具体需求和项目进展, 制定施工方案,派驻技术人员现场服务指导涂装。
4 绿色安全涂装
为有效防止旧涂层、涂料等污染黄河与环境,确保 安全,特别规定:
1)除个别难以处理部位外,尽量不使用喷砂处理; 2)表面处理和人行道护栏涂装时,采用防护布围 护、承接和收集喷砂料、旧漆膜等脱落物,集中处理; 3)尽量采用刷涂、辊涂等清洁涂装方法;
除 1949 年解放兰州的应急维修外,建成后较大规 模的加固维修是在建国后,有 4 次,每次也都与涂料有 关,第 1 次是 1954 年(加拱梁),设有油漆、木料、配置
现代涂装 MPF
Modern Finishing
防腐专业队;第 2 次是 1990 年,其维修项目最后一项 为“全部除锈油漆”;第 3 次是 2004 年;第 4 次是 2010 年(2011 年完成)。
3)漆膜完整部位:尼龙刷配合清洁剂,去除黏贴 物、油污、灰尘。 3.3 涂料与涂料体系: 3.3.1 兰州黄河铁桥大气腐蚀环境分析与设计依据
兰州黄河铁桥为暴露于大气腐蚀环境下的钢结构 桥梁,按照 ISO 12944—2《色漆和清漆-防护涂料体系 对钢结构的防腐蚀保护》中的腐蚀性环境分类标准,确 定其腐蚀性环境级别为 C3。 3.3.2 钢结构涂料体系
Abstract: By referring to the historical archives, the coatings painting and maintenance change in trends or conditions of Lanzhou Yellow River Bridge were textual researched. The feasible maintenance painting scheme were proposed from the general requirements of cultural relic protection, corrosion protection and city appearance, and the particulars and process quality coating program control were introduced in detail. Key words: Yellow River Iron Bridge, coatings, painting scheme
总膜厚 220 μm,按 10 年设计。已锈蚀部位经表面 处理后,涂装方案见表 2。
表 2 钢结构涂装方案
涂层 配套涂料品种
特性
膜厚/μm 涂装道数
底漆 1① H06 -X3 环氧 具有阴极保护作用, 80
2
富锌底漆 防锈、防腐性优良
底漆 2② H06-XF 环氧 低 表 面 处 理 , 附 着 80
LI Hua-ming1, TIAN Zhao-hui1, LI Shao-fang2, ZHU Ci-xiang2
(1.Northwest Yongxin Coating Co., Ltd., Lanzhou 730046, China; 2.China Communications 2nd Navigational Bureau Maintenance and Consolidation Engineering Project Department of Zhongshan Bridge in Lanzhou, Wuhan 430040, China )
2
防锈底漆 力、防锈性、耐油性、
耐酸碱腐蚀性优良
中涂 H06 -C3 云 铁 屏蔽作用好,耐水、 80
1
环氧中间漆 耐化学性优良,并能
增加层间附着力和
涂膜厚度
面漆 B04 -A3 高 固 丰满光亮,附着力、硬 60
2
体分丙烯酸聚 度、耐水、耐油性能优
氨酯磁漆 良,有突出耐大气老
化和耐黄变性能
பைடு நூலகம்
注:①:用于表面喷砂处理底材(达到 Sa 2.5 级);②:用于机械打磨处 理底材(达到 St 3 级)。
5)针对腐蚀薄弱部位,强化底材处理,并预涂。 3.3.4 桥墩涂料体系
桥墩最早工艺为“铁心参合洋灰石子灌浆”,但没 有提到防护涂装 。可按混凝土防腐进行设计。本次维 修中桥墩加固采用了外包混凝土加强层工艺,按照“修 旧如旧”的文物保护原则,使用了翻模工艺并保持原有 颜色,采用了避免涂层防腐技术。
涂层设计依据标准为 JT/T 695—2007 《混凝土桥 梁结构表面涂层防腐技术条件》,涂层设计年限为长效 型。涂料体系与涂层厚度如表 3 所列。
表 3 涂料体系与涂层厚度
项目
底 漆 中间漆
面 漆 总膜厚/μm
涂料品种
环氧封闭 环氧云铁中 丙烯酸聚氨酯
底漆 间漆
磁漆(脂肪族)
水下区/μm 15~20 300~500
315~520
水 位 变 动 区 15~20 100~120 和浪溅区/μm
80~100
200~250
大气区/μm 15~20 60~80
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现代涂装
MPF
Modern Finishing
格比氟碳涂料有竞争力,继续采用,本次推荐品种为改 进型(装饰性更好)。
4)氟碳涂料实际性能与前者没有特别明显的优越 性,另外具体到兰州黄河铁桥,一是存在重涂附着力问 题,二是由于涂层的疏水性,在兰州干旱且较少降水情 况下积聚的灰尘,容易导致冲洗痕迹,影响大桥外观, 所以不推荐使用。
80~100
150~200
其中,底漆为清漆,可在潮湿混凝土面上涂装;中 间漆、面漆颜色按照桥墩原来颜色调色,由相关方现场 认定,面漆光泽为无光,力求达到修旧如旧。
鉴于无法在混凝土表面测试涂层厚度,以定额用 量来确保涂层厚度。 3.5 涂装
钢结构部分根据涂装部位、结构的不同,采用刷涂 (复杂结构部位)、辊涂、空气喷涂。
发,提出了切实可行的维护涂装方案,详细介绍了涂装方案的细节及过程质量控制。