3.2.2高壓無氣噴涂工藝的廣泛應(yīng)用目前，國(guó)內(nèi)外最流行的方式涂料噴涂方式是采用高壓無氣噴涂工藝。其工作原理是將涂料增壓到210千克/平方厘米，通過噴嘴把涂料霧化成細(xì)小的微粒，直接噴射到被涂物表面。與一般的空氣噴涂方式相比，高壓無氣噴涂具有效率高、涂料損失小、涂膜成膜厚、遮蓋率高、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)，很好地適應(yīng)了橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐的大面積涂裝。
3.2.3無機(jī)富鋅涂料的涂裝及后養(yǎng)護(hù)無機(jī)富鋅涂料由于硅酸鹽或硅酸乙醋水解物在與鋅粉結(jié)合的同時(shí)還與鋼鐵反應(yīng)形成硅酸鋅鐵，對(duì)鋼鐵表面形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而可抵抗水、海水、氯化物的侵蝕。，無機(jī)富鋅涂料耐蝕、耐久性遠(yuǎn)優(yōu)于環(huán)氧富鋅涂料，據(jù)(美國(guó))國(guó)家航空-航天總署(NASA)報(bào)告，在各類富鋅涂料中，耐腐蝕性能最佳的為水性無機(jī)富鋅涂料，它在海洋大氣條件下的使用壽命至少為25年。無機(jī)富鋅涂料的防銹蝕機(jī)理，是通過鋅粉與基材鋼鐵表面直接接觸，并形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，當(dāng)水分滲入漆膜時(shí)就會(huì)形成一個(gè)由鋅粉和基材鋼板組成的電池，因鋅的電化學(xué)活性(標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.763 V)較鐵(-0.449 V)活潑，電流由鋅流向鐵，使鋼鐵受到陰極保護(hù)。因此對(duì)基材表面的處理要求嚴(yán)格，必須達(dá)到Sa 2.5級(jí)，并使表面有一定粗糙度，增加基材的表面積，確保鋅粉能同鋼鐵緊密接觸，如處理不完全，有銹層殘存時(shí)，上述防銹機(jī)理就不能成立。以下為水性無機(jī)富鋅涂料的成膜機(jī)理。 式中：Me — Na、K、Li H+ — ①對(duì)后固化涂料為外加酸性化合物如稀H3PO4 ②對(duì)自固化涂料為空氣中的(CO2+H2O)水性無機(jī)富鋅涂料以水為稀釋劑，只有通過水分的揮發(fā)才能使?jié)衲ば纬晒杷徜\致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的漆膜，因此這類涂料必須在規(guī)定的溫度(表面施工溫度5℃以上，50℃以下)和濕度(相對(duì)濕度85%以下)環(huán)境下施工。同時(shí)由于無機(jī)富鋅涂料在固化時(shí)必須吸收空氣中的水分，因此對(duì)其涂層的后養(yǎng)護(hù)須保持空氣相對(duì)濕度在60%以上，其固化時(shí)間也在5-7天。
3.3 金屬噴涂技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用
目前，重防腐涂料的防腐壽命一般為10～15年,世界各國(guó)大量應(yīng)用實(shí)例都證明了這一點(diǎn)。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS5493中規(guī)定無論何種環(huán)境，防腐年限在15年以上主張采用金屬噴涂防腐(如噴鋅、噴鋁)。
3.3.1 金屬噴涂(電弧噴涂)的防腐原理
金屬噴涂技術(shù)中尤以電弧噴涂應(yīng)用最為普遍，其應(yīng)用前景也更為廣泛(如表2-1中的體系一)。電弧噴涂防腐原理是利用電弧噴涂設(shè)備，對(duì)兩根帶電的金屬絲(如鋅、鋁等)進(jìn)行加熱、熔融、霧化、噴涂形成防腐涂層，外加有機(jī)封閉涂層的長(zhǎng)效防腐復(fù)合涂層,該涂層的顯著特點(diǎn)是：
·具有較長(zhǎng)久的耐腐蝕壽命,其防腐壽命可達(dá)到50年以上,同時(shí)該防腐涂層在30年使用期內(nèi)無須其它任何防腐維護(hù);30年以后的維護(hù)，僅須在電弧噴涂層上刷封閉涂料;無須重新噴涂，實(shí)現(xiàn)一次防腐，涂層經(jīng)久有效。
·電弧噴涂層與金屬基體具有優(yōu)良的涂層結(jié)合力(可達(dá)10Mp以上)，金屬噴涂層以機(jī)械鑲嵌和微冶金與基體金屬相結(jié)合，在輕微的彎曲、沖擊或碰撞下也能確保防腐涂層不脫落、不起皮、結(jié)合牢固、防腐長(zhǎng)久有效，這一點(diǎn)是其它任何表面防腐涂層無法達(dá)到的。(3)電弧噴涂鋅、鋁涂層防腐原理為陰極保護(hù)，在腐蝕環(huán)境下，即使防腐涂層局部破損，仍具有犧牲自己保護(hù)鋼鐵基體之效果。涂層(陽極)與鋼鐵基體(陰極)的面積比≥1;而富鋅涂料的陽極與陰極比都<1，其保護(hù)效果和結(jié)合力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電弧噴涂防腐涂層。
3.3.2 電弧噴涂的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
電弧噴涂同火焰噴涂相比，由于采用了電能代替氣體燃燒，大大提高了工作效率和工作安全性，特別是電弧噴涂機(jī)械化設(shè)備的出現(xiàn)，電弧噴涂技術(shù)已完全可以滿足橋梁建設(shè)工期的需要，且電弧溫度遠(yuǎn)高于火焰，涂層結(jié)合力也遠(yuǎn)大于火焰噴涂，因此涂層質(zhì)量也完全可以滿足長(zhǎng)效防腐的需要。美國(guó)由于人工費(fèi)用高，使用電弧噴涂防腐施工的費(fèi)用甚至低于重防腐油漆。經(jīng)過幾十年的考驗(yàn)證明，噴涂技術(shù)是鋼鐵結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防腐的最好方法，這個(gè)結(jié)論已經(jīng)得到世界許多國(guó)家的政府部門和工程界的認(rèn)可。
3.3.3 電弧噴涂的施工工藝
一般電弧噴涂設(shè)備由整流電源、控制裝置、噴槍、金屬絲盤架或送絲裝置、壓縮空氣供給系統(tǒng)等組成。金屬絲盤架和壓縮空氣供給系統(tǒng)與線材火焰噴涂相同。電弧噴鋅、噴鋁工藝參數(shù)除與噴涂材料有很大關(guān)系外，還取決于使用的設(shè)備和生產(chǎn)效率的要求。表3-2列出了一般的工藝參數(shù)。
表3-2 工藝參數(shù) 噴鋅 噴鋁電弧電壓/V線材直徑/mm電弧電流/A噴涂速率/(kg/h)霧化空氣壓力/MPa噴涂角度噴涂距離/mm噴涂速率/(m/min)每遍沉積涂層厚度/μm 20～241.6、2.0、3.050～3006～250.4～0.6>60°120～20010～2020～50 24～301.6、2.0、3.0100～3006～180.5～0.6>60°150～20010～2020～50 3.3.4電弧噴涂長(zhǎng)效防腐在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用 電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)于20世紀(jì)90年代起，先后在煤礦、鐵道、水利、港口碼頭、冶金、機(jī)械、廣播電視、醫(yī)療、電力、消防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如寶山鋼鐵集團(tuán)馬跡山港碼頭鋼樁、上海磁懸浮快速列車軌道功能件、長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程、武漢軍山長(zhǎng)江大橋鋼箱梁及橋面等國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,以及淳安千島湖南浦大橋、長(zhǎng)江黃柏河大橋、下牢溪大橋、廣州機(jī)場(chǎng)三元里立交橋、徐連高速公路邳州運(yùn)河大橋等鋼結(jié)構(gòu)橋梁均采用了電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)進(jìn)行了腐蝕防護(hù)，并取得很好的防腐效果。我國(guó)已完全有能力采用電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)解決國(guó)家大型鋼橋梁的腐蝕防護(hù)問題。
橋梁鋼結(jié)構(gòu)的重防腐技術(shù)至今，逐漸形成了兩大發(fā)展趨勢(shì)，一是發(fā)展迅速的以無機(jī)富鋅涂料為基底的重防腐體系，二是較為成熟的以金屬噴涂層作為基底的重防腐體系，這兩種體系由于具有優(yōu)良的防腐性能和環(huán)境適應(yīng)性,受到各類型鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐的關(guān)注。在未來的幾十年將為國(guó)家節(jié)約大量的鋼橋防腐維護(hù)費(fèi)用，減少環(huán)境污染，延長(zhǎng)鋼橋的使用壽命，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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