高速铁路桥涵施工与维护——桥跨结构的养护维修1

高速铁路桥涵施工与维护高速铁路桥涵施工与维护Chap15 Chap15 桥跨结构的养护维修桥跨结构的养护维修20182018年年1212月月2121日日1.桥梁的腐蚀环境2.铁路钢桥的腐蚀特性3.钢桥的防腐措施4.桥梁防腐蚀涂料及涂装技术5.桥梁热喷涂长效防腐蚀技术6.目前我国铁路钢桥防腐保护涂装发展动向7.桥梁的维修保养目录1、桥梁的腐蚀环境 桥梁的建设是根据需要而建造，它横跨各类桥梁的建设是根据需要而建造，它横跨各类大江、大江、大河、山川、海湾大河、山川、海湾，连接陆地和岛屿，地理位置千变，连接陆地和岛屿，地理位置千变万化，各处气候条件复杂，万化，各处气候条件复杂，腐蚀环境腐蚀环境亦各不相同。如亦各不相同。如南方的湿热和酸雨南方的湿热和酸雨，北方的寒冷和冰盐北方的寒冷和冰盐，沿海的盐雾沿海的盐雾等等，都是造成钢桥腐蚀的主要因素，因此研究金属腐，都是造成钢桥腐蚀的主要因素，因此研究金属腐蚀环境对钢桥的腐蚀保护至关重要。蚀环境对钢桥的腐蚀保护至关重要。1、桥梁的腐蚀环境1 1、大气腐蚀、大气腐蚀 桥梁长期暴露在空气中，由于空气中的桥梁长期暴露在空气中，由于空气中的水分、氧气和腐水分、氧气和腐蚀介质蚀介质（如雨水中杂质、烟尘、表面沉积物等联合作用）的（如雨水中杂质、烟尘、表面沉积物等联合作用）的化学和电化学作用而引起的金属腐蚀现象称为大气腐蚀。化学和电化学作用而引起的金属腐蚀现象称为大气腐蚀。1、桥梁的腐蚀环境2 2、水的腐蚀、水的腐蚀 （1 1）淡水腐蚀）淡水腐蚀 淡水的含盐量少，一般呈中性，如江河湖泊的水等。一般情淡水的含盐量少，一般呈中性，如江河湖泊的水等。一般情况下，淡水的腐蚀性较弱。况下，淡水的腐蚀性较弱。（2 2）海水腐蚀）海水腐蚀 海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以3 33.53.5的氯的氯化钠为主盐，化钠为主盐，pHpH值为值为8 8左右，并溶有一定量的氧气。除了电位很左右，并溶有一定量的氧气。除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都发生氧去极化腐负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都发生氧去极化腐蚀。其主要特点是海水中氯离子含量很大，因此大多数金属在海蚀。其主要特点是海水中氯离子含量很大，因此大多数金属在海水中阳极极化阻滞很小，腐蚀速度相当高；海浪、飞溅、流速等水中阳极极化阻滞很小，腐蚀速度相当高；海浪、飞溅、流速等这些利于供氧的环境条件，都会促进氧的阴极去极化反应，促进这些利于供氧的环境条件，都会促进氧的阴极去极化反应，促进金属的腐蚀。金属的腐蚀。1、桥梁的腐蚀环境3 3、土壤腐蚀、土壤腐蚀 大桥的支撑梁柱必然要大桥的支撑梁柱必然要立足于土壤立足于土壤之中，土壤对钢铁或混凝之中，土壤对钢铁或混凝土的腐蚀直接影响着大桥的安全。土壤是由气相、液相和固相所土的腐蚀直接影响着大桥的安全。土壤是由气相、液相和固相所构成的一个复杂系统，其中还生存着很多土壤微生物。构成的一个复杂系统，其中还生存着很多土壤微生物。影响土壤腐蚀的因素很多，各因素又会相互作用。所以这是影响土壤腐蚀的因素很多，各因素又会相互作用。所以这是一个十分复杂的腐蚀问题。影响土壤腐蚀的几个重要因素有：一个十分复杂的腐蚀问题。影响土壤腐蚀的几个重要因素有：电电阻率、含氧量、盐分、含水量、阻率、含氧量、盐分、含水量、PHPH值、温度、微生物等值、温度、微生物等。2、铁路钢桥的腐蚀特性1 1、铁路钢桥的桁梁结构、铁路钢桥的桁梁结构 铁路钢桥的桁梁结构。桥梁的主体部分是上部结构，受到的铁路钢桥的桁梁结构。桥梁的主体部分是上部结构，受到的主要是主要是大气腐蚀大气腐蚀。随着大气环境的不同，桥梁受到的腐蚀也不同。跨海大桥受随着大气环境的不同，桥梁受到的腐蚀也不同。跨海大桥受到海洋性气体中氯离子的侵蚀，腐蚀环境最为恶劣。处于工业区到海洋性气体中氯离子的侵蚀，腐蚀环境最为恶劣。处于工业区和城市的桥梁，由于大气环境很差，受到的腐蚀也很严重。和城市的桥梁，由于大气环境很差，受到的腐蚀也很严重。铁路钢桥大多采用铁路钢桥大多采用明桥面明桥面，列车垃圾及废水对铁路桥面的腐，列车垃圾及废水对铁路桥面的腐蚀产生最直接的影响。蚀产生最直接的影响。1 1、铁路钢桥的桁梁结构、铁路钢桥的桁梁结构 桥桥梁梁的的结结构构复复杂杂，各各部部位位的的腐腐蚀蚀情情况况也也有有很很大大的的不不同同。铁铁路路桥桥梁梁或或公公路路铁铁路路两两用用桥桥梁梁，多多采采用用复复杂杂的的钢钢桁桁梁梁结结构构，腐腐蚀蚀情况多种多样。情况多种多样。铁铁路路钢钢桥桥的的腐腐蚀蚀可可以以分分为为两两个个部部位位，即即钢钢桥桥和和钢钢轨轨以以下下和和以上的部位，两者由于所处位置不同，腐蚀条件也有差异。以上的部位，两者由于所处位置不同，腐蚀条件也有差异。钢钢桥桥、钢钢轨轨以以下下的的部部位位，如如上上承承桁桁梁梁的的下下弦弦杆杆、纵纵梁梁和和横横梁梁等等，上上承承板板梁梁的的所所有有部部位位等等，主主要要腐腐蚀蚀物物的的来来源源有有客客车车上上的的自自由由排排放放的的各各种种污污物物、污污水水，通通过过轨轨道道污污染染下下面面的的钢钢结结构构；再再者者就就是是货货车车运运行行中中飘飘落落的的各各种种粉粉尘尘，如如煤煤粉粉尘尘、含含酸酸或或碱碱性性货货物物的的粉粉尘尘等等。受受腐腐蚀蚀最最严严重重的的部部位位是是桥桥枕枕下下的的纵纵梁梁上上盖盖板板顶顶面面与上承板梁的上翼缘顶面。其次腐蚀物是雨水和阳光紫外线。与上承板梁的上翼缘顶面。其次腐蚀物是雨水和阳光紫外线。钢钢桥桥、钢钢轨轨以以上上部部位位的的钢钢结结构构，如如下下承承桁桁梁梁的的上上弦弦杆杆、竖竖杆杆、斜斜杆杆和和上上平平联联等等，腐腐蚀蚀因因素素主主要要是是雨雨水水的的侵侵蚀蚀、紫紫外外线线的的照照射射等等。在在钢钢桥桥的的上上弦弦和和下下弦弦的的箱箱型型杆杆内内部部主主要要的的腐腐蚀蚀介介质质是是大气中的潮湿气体大气中的潮湿气体，阴暗潮湿阴暗潮湿是腐蚀的主要根源。是腐蚀的主要根源。2、铁路钢桥的腐蚀特性2 2、钢箱梁、钢箱梁 悬索桥和斜拉索桥的钢箱梁的悬索桥和斜拉索桥的钢箱梁的外表面外表面，主要发生，主要发生大气腐蚀大气腐蚀。箱箱梁梁的的内内部部，通通风风很很差差，湿湿气气的的聚聚集集会会引引起起涂涂层层的的起起泡泡锈锈蚀蚀等等。19701970年年建建成成的的丹丹麦麦小小贝贝尔尔特特桥桥，首首先先采采用用了了箱箱梁梁内内部部的的空气干燥装置空气干燥装置，起了很好的防腐蚀作用。，起了很好的防腐蚀作用。现现在在新新建建的的大大桥桥，都都采采用用了了控控制制内内部部湿湿度度的的方方法法，腐腐蚀蚀情情况减轻很多。况减轻很多。2、铁路钢桥的腐蚀特性3 3、吊杆、系杆及缆索系统、吊杆、系杆及缆索系统 桥桥梁梁的的缆缆索索系系统统主主要要指指斜斜拉拉桥桥的的斜斜拉拉索索、悬悬索索桥桥的的主主缆缆和和吊索以及一些拱桥的吊索等。吊索以及一些拱桥的吊索等。缆缆索索系系统统处处于于高高空空之之中中，主主要要的的腐腐蚀蚀环环境境是是大大气气腐腐蚀蚀。在在高纬度地区，还要考虑到积雪对缆索的影响。高纬度地区，还要考虑到积雪对缆索的影响。缆缆索索的的材材料料是是高高强强度度冷冷拔拔碳碳素素钢钢丝丝，强强度度在在1500MPa1500MPa以以上上，延延伸伸率率4 4。但但是是由由于于含含碳碳量量高高，在在0.750.750.850.85之之间间，塑塑性性也也差差，没没有有进进行行防防护护下下的的抗抗腐腐蚀蚀性性很很差差。缆缆索索系系统统是是在在高高应应力力状状态态下下工工作作的的，尽尽管管对对于于工工作作疲疲劳劳没没有有影影响响，但但是是腐腐蚀蚀是是在在高高应应力力状状态态下下进进行行的的，它它将将影影响响钢钢丝丝的的强强度度。主主缆缆到到现现在在为为止止还还没没有有发发生生过过什什么么事事故故，但但是是吊吊索索，特特别别是是斜斜拉拉索索由由于于腐腐蚀蚀介介质质和和应力应力的相互作用，在桥梁史上出现了多次严重事故。的相互作用，在桥梁史上出现了多次严重事故。2、铁路钢桥的腐蚀特性4 4、栓焊连接部位、栓焊连接部位 高高强强螺螺栓栓连连接接部部位位应应力力比比较较集集中中，较较钢钢梁梁大大面面积积部部位位易易积积水和存留灰尘，易产生水和存留灰尘，易产生缝隙腐蚀等缝隙腐蚀等局部腐蚀。局部腐蚀。焊焊缝缝部部位位易易出出现现缺缺陷陷，并并且且在在焊焊接接过过程程中中产产生生的的焊焊渣渣是是由由铁铁的的氧氧化化物物和和无无机机盐盐类类（如如氯氯化化铵铵、氯氯化化锌锌等等）、松松香香等等组组成成的的多多孔孔混混杂杂体体，极极易易吸吸收收水水汽汽和和有有害害气气体体，产产生生腐腐蚀蚀，该该部部位位的腐蚀属焊缝腐蚀。的腐蚀属焊缝腐蚀。2、铁路钢桥的腐蚀特性1 1、涂料保护、涂料保护 钢钢铁铁的的大大敌敌就就是是腐腐蚀蚀，而而涂涂料料正正是是钢钢铁铁桥桥梁梁防防腐腐蚀蚀的的最最方方便便有有效效的的方方法法之之一一。比比如如悉悉尼尼港港口口大大桥桥在在建建设设时时的的涂涂装装工工作作量量就就相相当当繁繁重重，每每道道漆漆约约有有80000L80000L，涂涂装装面面积积相相当当于于6060个个足足球球场场那么大。那么大。从从电电化化学学腐腐蚀蚀的的原原理理分分析析，我我们们可可以以了了解解到到钢钢铁铁发发生生电电化化 学腐蚀学腐蚀必须具备几个基本条件：必须具备几个基本条件：钢铁作为腐蚀阳极，其电位最低；钢铁作为腐蚀阳极，其电位最低；低低电电阻阻的的电电解解质质溶溶液液，从从外外面面渗渗入入或或残残存存在在底底漆漆与与钢钢铁铁的界面上；的界面上；足够的氧气参与腐蚀过程，并维持在一定水平上。足够的氧气参与腐蚀过程，并维持在一定水平上。采采用用涂涂料料来来保保护护钢钢铁铁，就就是是要要提提高高其其腐腐蚀蚀电电位位，由由腐腐蚀蚀阳阳极极成成为为阴阴极极，隔隔绝绝电电解解质质以以免免形形成成腐腐蚀蚀电电池池。漆漆膜膜的的耐耐腐腐蚀蚀一一个个重重要要原原因因就就是是涂涂层层作作为为一一种种高高聚聚物物薄薄膜膜，能能够够不不同同程程度度地地阻阻缓腐蚀因子水、氧和离子的透过，从而发挥防锈防腐蚀的作用。缓腐蚀因子水、氧和离子的透过，从而发挥防锈防腐蚀的作用。3、钢桥的防腐措施1 1、涂料保护、涂料保护 涂涂料料对对桥桥梁梁用用钢钢铁铁的的保保护护作作用用主主要要有有三三种种，屏屏蔽蔽作作用用、缓缓蚀作用和阴极保护作用。蚀作用和阴极保护作用。(1)(1)屏屏蔽蔽作作用用。涂涂料料经经过过良良好好的的施施工工，覆覆盖盖在在钢钢铁铁表表面面，能能有效地隔绝钢铁与外界腐蚀环境的接触。有效地隔绝钢铁与外界腐蚀环境的接触。(2)(2)缓缓蚀蚀作作用用。防防锈锈底底漆漆的的防防锈锈作作用用在在很很大大程程度度上上依依靠靠防防锈锈颜料的作用。铬酸锌、磷酸锌和红丹等对钢铁有着缓蚀作用。颜料的作用。铬酸锌、磷酸锌和红丹等对钢铁有着缓蚀作用。(3)(3)阴阴极极保保护护作作用用。利利用用锌锌粉粉的的阴阴极极保保护护作作用用，制制成成的的环环氧氧富富锌锌漆漆和和无无机机硅硅酸酸富富锌锌漆漆最最具具有有最最好好的的防防锈锈作作用用，是是重重防防腐腐涂涂料料体体系系中中的的首首选选底底漆漆。高高含含量量的的锌锌粉粉与与钢钢铁铁紧紧密密接接触触，由由于于锌锌的的电电位位比比钢钢铁铁低低，腐腐蚀蚀电电流流就就会会从从锌锌流流向向钢钢铁铁，锌锌粉粉首首先先被被腐腐蚀从而就保护了钢铁。蚀从而就保护了钢铁。3、钢桥的防腐措施2 2、阴极保护阴极保护 电化学保护根据其原理，有阳极保护和阴极保护两种。电化学保护根据其原理，有阳极保护和阴极保护两种。阳阳极极保保护护主主要要是是对对钢钢铁铁进进行行钝钝化化，保保护护其其在在强强氧氧化化性性质质中中不不受受腐腐蚀蚀。例例如如在在硝硝酸酸中中，钢钢铁铁一一般般会会强强烈烈腐腐蚀蚀，但但是是当当硝硝酸酸浓浓度度达达到到3535时时，腐腐蚀蚀速速度度就就会会显显著著减减小小，达达到到6060时时，几几乎乎不受腐蚀。此时，钢铁变得十分稳定。这就是阳极保护。不受腐蚀。