马翔宇(中远关西涂料化工有限公司天津，300457)
摘要：介绍了辽河特大桥防腐蚀涂层体系的选择，以及自清洁氟碳涂料的性能特点、配套体系的技术要求及涂装工艺，并在施工完成6个月后对钢箱梁外表面涂膜状态及自清洁氟碳面漆的自清洁效果进行调查。实践证明，自清洁氟碳涂料在桥梁防腐工程中效果理想，具有良好的应用前景。
关键词：自清洁；氟碳涂料；辽河特大桥；施工；应用
中图分类号：文献标识码：文章编号：TQ630B1006-2556(2011)11-004604
0、前言
辽河特大桥建在辽宁省西南部大辽河入海口处，跨越大辽河，连接营口、盘锦两市，是辽宁百年建筑。辽河特大桥起点位于营口市新兴大街以北、滨海公路延伸线，与营口滨海公路对接；终点与营盘公路对接。路线全长4.44km，采用六车道一级公路标准，兼顾城市道路，设计时速为80km。
这座长江以北地区跨度最大的双塔双索面斜拉桥也将成为辽宁省标志性建筑之一，被誉为“东北第一桥”。2008年8月11日，辽宁省滨海公路辽河特大桥正式开建，2010年7月22号合龙，于2010年10月1日正式通车。
该桥作为国内首座使用自清洁氟碳涂料的跨江公路大桥，在建桥伊始便备受关注。本文就自清洁氟碳涂料的性能特点，及其在该桥中的施工、应用情况进行阐述。
1、自清洁氟碳涂料特点和技术要求
1.1氟碳涂料及自清洁氟碳涂料的特点
随着国内基础建设的迅速发展，氟碳涂料作为一种高性能的涂料产品被广泛应用于大型桥梁钢结构的防腐蚀工程，包括钢结构的重防腐涂装、特殊包覆密封防护等。其具有超长的耐候性、突出的耐盐雾性及耐化学介质腐蚀稳定性[1]。
目前，建筑物尤其是一些地标性建筑对于高耐性涂料产品的需求日益增大，但涂料表面的污染物附着问题却一直难以得到有效解决。因此，能够起到“自清洁”作用的涂料产品日益受到青睐。本文涉及的自清洁氟碳涂料中选用了特殊的亲水助剂，固化后的涂膜表面具有亲水特性，施工以后能在较短的时间内使涂膜表面亲水化并长期保持，所以兼具了FEVE氟碳涂料固有的优秀耐候性，又能利用雨水冲刷进行“天然”的清洁，同时有效降低了建筑物后期清洁维护费用。
目前，建筑物尤其是一些地标性建筑对于高耐性涂料产品的需求日益增大，但涂料表面的污染物附着问题却一直难以得到有效解决。因此，能够起到“自清洁”作用的涂料产品日益受到青睐。本文涉及的自清洁氟碳涂料中选用了特殊的亲水助剂，固化后的涂膜表面具有亲水特性，施工以后能在较短的时间内使涂膜表面亲水化并长期保持，所以兼具了FEVE氟碳涂料固有的优秀耐候性，又能利用雨水冲刷进行“天然”的清洁，同时有效降低了建筑物后期清洁维护费用。
1.2自清洁氟碳涂料的耐沾污性能
并非所有的FEVE氟碳涂料均具有良好的“自清洁”功能。例如，对自清洁FEVE氟碳涂料、常规FEVE氟碳涂料以及聚氨酯涂料进行耐沾污指数对比测试，结果显示常规的FEVE氟碳涂料并没有表现出更防好的耐沾污性能。而自清洁FEVE氟碳涂料的耐沾污指数则远远高于其他两种[2]。具体对比结果见表1。
表1自清洁氟碳涂料与传统常规氟碳涂料及聚氨酯涂料的耐沾污指数对比
注：参照ASTMD3719-00对涂膜的耐沾污性能进行评价，指数越高，耐沾污性越优。
2、涂装配套设计
2.1辽河特大桥腐蚀环境
辽河特大桥位于暖温带大陆性半湿润季风气候区。该地区气候特点是：四季分明、雨热同季、干冷同期、温度适宜、光照充裕。全年平均风速为3m/s，最多风向为南、西南风，全年总的气候特点是：气温稍高，热量条件好于常年，降水稍少，降水时空分布不均，日照时数偏少。4-9月气温偏高，降水稍多，光照偏少。夏季6月和8月上、中旬连阴雨，光照偏少，秋季9-10月气温偏高，降水偏少，光照充足。
2.2涂装配套体系设计
涂料技术规格书中对于涂层配套设计要求见表2。
上述涂装配套符合JT/T722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》中，长效型桥梁钢结构涂层配套体系要求。
表2辽河特大桥涂装配套
2.3自清洁氟碳涂料配套体系的技术要求
我国交通部标准JT/T722-2008《公路桥梁钢结除钢构防腐涂装技术条件》中对于氟树脂涂装配套及性能要求均做出了明确规定。铁道部标准TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》中，亦增设关于铁路钢桥用氟碳面漆的检验标准与施工要求，对大型钢结构桥梁防腐工程具有重要的指导意义。
辽河特大桥钢结构部分所采用的涂层体系技术要求执行标准为JT/T722-2008《公路桥梁钢结构腐涂装技术条件》，其具体性能要求见表3。
表3涂层性能设计要求（配套体系）
同时，针对项目所使用的涂料产品也另外提出了如表4要求。
表4产品设计要求
通过检测可知，自清洁氟碳涂料的各项性能指标均可符合辽河特大桥涂装设计要求。配套涂膜性能完全可达到JT/T722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》中长效型保护年限要求。
3、涂料配套体系施工工艺
3.1结构处理
在进行表面处理前，应对钢材表面缺陷进行处理，包括：钢材边沿的飞边毛刺和瓦斯切割面打磨光顺；去除飞溅；凹坑、夹层等钢材表面缺陷用砂轮或焊接修整；焊缝接头、咬边、凸出处打磨光顺；彻底清除钢材表面的酸、碱、盐和油脂等表面污染。
3.2表面处理要求
主要部件或主要设备表面都要根据ISO8501-3标准进行表面预处理。主要工作包括除油除污、棱角打磨和表面清理，自由边需倒角处理≥R2。磨料应使用经过盐度、干燥、油脂等测试合格的矿砂。压缩空气应经过油水分离器去除油脂、水分。
喷砂除锈标准为ISO8501-1的Sa2.5级，也就是达到近乎白色金属的清洁度，喷砂处理后钢板表面的粗糙度以30～75m为宜。施工环境要求为温度＞5℃，相对湿度＜80%，喷砂对于焊缝、补焊部位，采用动力工具除锈，其表面处理质量整体要求达到ISO8501-3中St3级，并彻底检查和修补结构缺陷，最后经现场涂料技术代表查验合格方可交付。
3.3涂装
对于手工焊道和不易达到涂层厚度或隐蔽部位，在喷涂前一定要进行预涂，以保证这些部位的质量，因为这些部位最容易产生问题。预涂时还有注意不能产生淤边现象，以免影响涂层美观。
（1）无机富锌底漆：施工要求环境温度在5～40℃，湿度在50%以上，喷涂枪压不可过大，避免产生漆雾。为了促进反应，加速固化，可在涂膜半硬后，喷洒清水。
（2）环氧封闭漆：下涂层（无机富锌漆）表面应干燥清洁，经过MEK擦拭表面无痕迹。使用时根据实际情况适当调整稀释率，如一道封闭后仍然出现肉眼清晰可见的完整起泡或针孔，则可以考虑多道封闭。
（3）环氧云铁中间漆：环氧云铁中间漆为双组分漆料，调漆后应熟化15min后使用。涂装温度为5～40℃，钢板温度高于露点3℃，涂膜干燥后，涂膜表面应平整光滑，无针孔、无气泡、无漏涂等漆病。
（4）自清洁氟碳面漆：自清洁氟碳面漆与普通FEVE氟碳面漆施工工艺一致，涂装时应随时测量涂层老化的评级方法层湿膜厚度，避免膜厚不足或超厚。氟碳面漆重涂性较普通面漆稍差，因此在超过最大涂装间隔后应对头度面漆进行整体拉毛等必要的处理，以增加粗糙度[3]。
（5）涂膜修补：被破坏但没有露出金属表面的涂膜，可采用动力工具打磨，边缘应有坡度，补涂相应的涂料。被破坏且露出金属表面的涂膜，当其面积小于0.02m可以采用动力工具打磨，边缘应有坡度，补涂相应的涂料；当其面积大于0.02m，应用真空喷砂机处理，破坏区域的边缘应用动力工具打磨出坡度，并按配套补涂相应的涂料。
4、涂层效果检查
4.1涂膜状态检查
涂膜干燥后，涂膜表面应平整光滑，无针孔、无气泡、无漏涂等漆病。
4.2涂膜厚度检查
辽河特大桥钢箱梁外表面涂层配套体系完工后的总干膜厚度应为330μm，按照该桥防腐涂层设计技术要求，应采用90/10原则进行检测：即在钢箱梁外表面任意选择若干区域，每块面积为10m2，每一单独的10m2区域不能断开，受检面积之总和，应占涂漆面积的5%；测试结果允许有10%的膜厚读数可低于标准，但每一单独膜厚的90%（即297μm）。
4.3配套涂层附着力检查
在分段建造阶段采用拉开发进行附着力测定，检测方法依照GB5210《涂层附着力的测定法拉开法》进行，对附着力的要求为≥5MPa；在桥址现场采用划格法进行附着力测定，检测方法依照GB/T9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行，对附着力的要求为≤1级。
5、涂膜状态调查
2011年4月，距项目完工约半年时间，笔者赴辽河特大桥现场对钢箱梁外表面涂膜状态以及自清洁氟碳面漆的自清洁效果进行现场调查，对钢箱梁风嘴导风板外表面及路缘石涂膜进行目测检查。
5.1评价依据
为了使检查的结果更有规范，现场调查采用ISO及GB的标准进行检查，所依据的标准如下：ISO4628-2：涂膜起泡等级评价
ISO4628-3：涂膜锈蚀等级评价
ISO4628-4：涂膜开裂等级评价
ISO4628-5：涂膜剥落等级评价
ISO4628-6：膜粉化等级评价—胶带法层老化的评级方法
GB/T1766：色漆和清漆涂
5.2检查过程
将钢箱梁结构分为风嘴外表面和路缘石两个部分进行分别检查。
（1）采用BYK光泽仪分别对风嘴外表面和路缘石涂膜光泽进行了测量。
（2）使用BYK色差仪分别对风嘴外表面和路缘石涂膜色差进行了测量，并与面漆原始样板进行比对。
（3）使用胶带法对涂膜的粉化进行了测量。
（4）采用目视法对涂膜的开裂、锈蚀、起泡进行检查。
（5）出于对桥梁涂膜保护考虑，未使用破坏性检4涂层效果检查查方式对涂膜附着力进行测试。
5.3涂膜综合评价
经测试后，辽河特大桥钢箱梁外表面涂膜状态良好，无不良漆病出现，检查结果见表5。
表5辽河特大桥涂膜状态调查表
5.4总体评价
（1）经过调查可知，辽河特大桥钢箱梁外表面涂受，膜的防腐效果非常理想，表面没有锈蚀、开裂、脱落等现象发生。
（2）辽河特大桥钢箱梁风嘴、路缘石外表面的氟碳面漆经过6个月的使用后表面没有发生粉化现象，与原始样板比对，其色差Δ=1.3，光泽保持率＝91.1%，可满足相关标准技术要求。
（3）经过6个月的使用，该桥的施工工艺可以满足质量的要求，没有发现涂膜任何脱落及附着不良的现象。
（4）该桥经雨水自然冲刷后，面漆表面自清洁效果良好，风嘴外表面仅有极少污染物残留，路缘石表钢箱梁风面无污染物残留。
6、结语
自清洁型氟碳涂料具有优异的耐候性，耐沾污性沾污突出，日本已经有许多大型工程应用业绩，例如著名的来岛海峡大桥、舞州跨海大桥、多多罗大桥、舞鹤由良川大桥等多个大型桥梁均采用这一涂装体系[2]。
作为国内首座采用自清洁型氟碳涂料的桥梁，辽河特大桥必将在我国的桥梁史上占据重要的地位。我们也相信作为新一代重防腐用氟碳涂料，自清洁氟碳涂料对于保持建筑物长期整洁、干净的外观，降低清洁维护费用等作用显著，必将被市场所接受，得更加广阔的应用前景。
参考文献：
[1]卿凤翎.有机氟化学.北京:科学出版社,2007
[2]李杰,等.耐沾污FEVE氟碳涂料的研制.涂料工业,2010（11）：47-51
收稿日期2011-07-11
本文发表于《中国涂料》2011年第26卷第11期
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