2.1.7.1技术发展对策建议
从“九五”到“十二五”期间,我国政府组织完成了一系列混凝土和钢材腐蚀规律和结构退化的基础研究项目,取得了一批重要成果,但是,混凝土和钢结构桥梁表面涂层材料和防腐涂装体系性能研究、防腐涂装体系长期性能监测技术、防腐涂装体系性能检测评定技术及装备等方面的系统性研究缺乏。因此,为提升桥梁防腐涂装体系使用寿命,未来应加强混凝土和钢结构表面防腐涂层材料和涂装体系腐蚀规律基础理论研究,重视混凝土和钢结构桥梁防腐涂装体系长期性能数据的收集、整理和综合分析,从而建立防腐涂装体系实验室加速腐蚀试验数据与工程实际性能之间准确、可靠的对应关系,然后再健全和完善桥梁防腐涂装体系性能评定方法和指标体系。
1.金属热喷涂和涂料复合涂装体系
工程实际中,金属热喷底涂+涂料的复合涂装体系优于富锌底涂+涂料的复合涂装体系。一般的乡村大气环境下,富锌涂料复合体系防腐寿命最长可以达到20年;在海洋环境和工业污染地区,一般可获得10年以上的耐腐蚀寿命。金属热喷底涂+涂料的复合涂装体系的防腐寿命可高于30年,在欧美日发达国家的钢桥防腐中广为使用。因为金属热喷涂体系成本、表面处理工艺要求高、喷涂工艺的环保要求等问题,我国金属热喷涂体系和涂料复合体系仅在为数尚少的钢结构桥梁应用。全寿命周期成本最优已成为未来桥梁养护的发展趋势,建议加强金属热喷底涂+涂料的复合涂装体系技术研究和推广应用。
2.耐候长效性能混凝土表面防护涂料
混凝土桥梁是我国公路桥梁主体,提升混凝土桥梁防腐能力是我国桥梁养护面临的重要工作之一。在混凝土桥梁大气区,普遍采用环氧封闭底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆的防腐涂装体系,在强腐蚀环境下防腐寿命可达10~20年;考虑到环保、湿固化和长寿命的工程要求,有机硅渗透剂和耐酸雨涂料是未来发展的主要方向;在混凝土表明缺损条件下,具有高粘结力和封闭性的树脂砂浆是主要研究方向;在水位变动区(潮差浪溅区),电化学活性砂浆和高性能聚脲弹性体是表面防腐涂装的发展方向。
3.复杂施工条件下涂装技术
在构造复杂、受潮水和海水作用的工作面,低表面处理质量问题极大影响了防腐涂装质量和防腐效果。为提升防腐蚀性能,需要加强复杂施工条件下涂装工艺、技术装备和质量检测检验技术研究。
低表面处理涂料,低表面处理涂料除了必须具有一般防锈涂料的性能外,还必须具备两个特殊的条件:一是对锈层必须具有足够的渗透能力,即充分浸润、渗透整个疏松多孔的锈层,使铁锈粘结成为连续的封闭性涂层,以封闭整个锈层和钢材表面;二是对锈层必须有足够的反应性,能使铁锈层中活泼有害的铁氧化物经过钝化和转化,变成稳定的无害填料。
低表面处理涂料将向以下几个方面发展:(1)从原材料上,开发对锈蚀具有较好稳定效果的反应性树脂、螯合树脂等品种;(2)从作用原理上,应从单一的渗透型、稳定型、转化型朝着多原理相结合的多功能涂料的方向发展,以提高低表面处理涂料的性能和效果;(3)从防腐效果上,开发高性能长效防腐低表面处理涂料;(4)从环保角度上,节约能源和改善施工环境是发展方向。因此,厚浆型长效防腐低表面处理涂料与水性低表面处理涂料将成为研发热点。
湿固化喷涂技术。主要是指涂料能在潮湿及带水的基材表面施涂并牢固附着,施涂初期涂料未固化前经受潮水浸泡、海浪冲击不溶散离层,可在水中固化,最终形成具有优异物理力学性能和防腐蚀性能的涂膜。
对于混凝土桥梁,湿固化涂料主要是采用湿固化环氧涂料,一般是通过对环氧树脂改性,辅以匹配的固化剂、颜填料、助剂等途径,使涂料能在湿表面可施涂且具有较高的粘接强度。
对于钢结构桥梁,湿固化涂料主要采用湿固化聚氨酯涂料,湿固化聚氨酯防腐涂料具有施工简单、对底材处理要求不高、附着力强,干燥时间快,2~4小时就可施涂下一道涂料,既可作面漆,又可作底漆使用。
4.高性能环保型涂装材料新技术
涂层材料和涂装体系除了应具有高性能、多功能和环保性能,还要重视可重涂性技术的研究,降低后期维护人力、物力和费用。建议重点发展氟碳涂料、工程聚硅氧烷涂料和水性涂料。
氟碳涂料。具有超常的耐候性、突出的耐盐雾性、优异的耐化学介质性和良好的抗沾污性和耐冲刷性。日本进行的EMMAQUA测试与10年的大气曝晒试验证明了该结果,且氟碳涂料的耐候性能和保光性显著优于丙烯酸聚氨酯涂料。目前,我国氟碳涂料主要性能上与国外材料性能尚存差距,需要加强氟碳涂料的研发力度,对氟碳面漆做出规范性能要求。
工程聚硅氧烷涂料。聚硅氧烷进行有机改性后形成的无机—有机聚合物,面漆耐候性好于聚氨酯面漆,而且聚硅氧烷聚合物面漆固体分含量符合环保要求,没有最大涂装间隔要求。氟化丙烯酸聚硅烷涂料无论是加速QUV-B加速老化试验还是户外暴晒试验,均表现出优异的耐候性能,在美国佛罗里达州经过5年户外暴晒后,还有95%的光泽。
2.1.7.2产业发展政策建议
1.大力促进高性能重防腐技术推广应用
我国混凝土/钢结构桥梁腐蚀现状和发达国家防腐经验表明,长效防腐(重防腐)是应对严重腐蚀环境的有效措施手段,在沿海、工业污染较重等重腐蚀地区桥梁工程建设中,我国应加大长效防腐技术的推广应用力度。
在防腐材料和技术方面,应加快推进新型防腐涂装体系设计方法理念、混杂(hybrid)防腐体系的研究;在防腐技术工程应用方面,应加快发展高性能、环保型复合涂装材料新技术及装备、复杂施工条件下涂装技术及装备研发和转化推广,将全寿命周期成本理念落实到技术标准体系制修订中,在确保桥梁结构安全性的前提下,加强使用寿命设计和养护维修设计;在工程建设方面,应进一步改革工程建设和养护取费标准,补充和完善有关工程防腐的规定和要求,为推广长效防腐技术创造转化条件,为提升我国公路混凝土桥梁和钢结构桥梁工程防腐能力提供保障。