簡(jiǎn)議江陰長(zhǎng)江大橋吊索防腐涂裝技術(shù)
2017-04-12
1.概述
江陰長(zhǎng)江公路大橋是中國(guó)首座跨徑超千米的特大型鋼箱梁懸索橋梁，是國(guó)家公路主骨架中同江至三亞國(guó)道主干線以及北京至上海國(guó)道主干線的跨江“咽喉”工程，是江蘇省境內(nèi)跨越長(zhǎng)江南北的第二座大橋。全長(zhǎng)3071m，主橋跨徑1385m。江陰大橋主纜吊索系統(tǒng)由吊索、索夾，減震器等結(jié)構(gòu)組成。采用的是當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的鋼絲熱鍍鋅加PE護(hù)套防護(hù)體系，上游和下游每側(cè)共設(shè)置85對(duì)吊索，吊索之間距為16m，每隊(duì)吊索結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度均相同。其中長(zhǎng)度大于10m的為長(zhǎng)吊索，編號(hào)為1-33號(hào)及54-85，采用帶聚乙烯（PE）護(hù)套的平行鋼絲索股，索股有109根Φ5.0mm鍍鋅高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成，長(zhǎng)度小于10m的為短吊索，位于橋的中間部門編者為34-53號(hào)，采用Φ80IWRC纏繞鋼絲繩加PE護(hù)套。
2.吊索滲水原因分析
吊索是懸索橋的關(guān)鍵承重構(gòu)件，一般設(shè)計(jì)壽命為30到50年。自江陰長(zhǎng)江大橋通車至今，在養(yǎng)護(hù)檢查發(fā)現(xiàn)全橋基本上85%的吊索都存在滲水現(xiàn)象。原因正是由于PE護(hù)套這種防護(hù)體系本身的缺陷所引起的，主要有一下幾個(gè)方面：1.由于PE受自重影響，擠塑成型時(shí)護(hù)套厚度產(chǎn)生局部不均勻和偏心現(xiàn)象，另如果成型扭絞設(shè)備不同步，則會(huì)產(chǎn)生索股變形，這樣鋼絲之間就會(huì)存在一定間隙。2.環(huán)境和荷載導(dǎo)致的PE護(hù)套老化和龜裂，例如拉伸應(yīng)力和紫外線等。3.吊索成盤包裝，運(yùn)輸，吊裝及掛索施工過程中也會(huì)造成一定損傷。4.PE護(hù)套和錨具之間很難結(jié)合成一體，在吊索長(zhǎng)期的震動(dòng)下，護(hù)套和錨具之間產(chǎn)生微小縫隙。導(dǎo)致雨水很容易滲漏進(jìn)去，在吊索內(nèi)部出現(xiàn)水膜，造成腐蝕，對(duì)大橋的使用構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
3.防腐方案選擇
吊索索體采用鋼絲繩直徑較小，在惡劣的環(huán)境下，容易生銹、腐蝕、直至斷裂。目前大部分吊索索體均采用了鍍鋅鋼絲，通過熱鍍鋅工藝，在鋼絲表面形成鐵-鋅合金層和純鋅層，鍍鋅鋼絲的鋅層與周圍的介質(zhì)也會(huì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，鍍鋅層對(duì)鋼絲有防腐蝕的作用，但這個(gè)保護(hù)層是不可能完全致密的，在較惡劣的環(huán)境下還是會(huì)繼續(xù)腐蝕直至傷及鋼絲。為了可靠地保護(hù)索體鋼絲，還需要采取一些其他保護(hù)措施。目前在吊索索體防腐蝕中應(yīng)用較多的，一是采用高密度聚乙烯 （PE）套管密封形成保護(hù)套；二是采用特殊涂料涂裝形成外保護(hù)層。
3.1高密度聚乙烯 （PE）套管密封保護(hù)索體
PE材料的良好性能和熱擠塑工藝使索體與PE之間有較緊密的附著性，具有良好的抗拉、延伸抗沖擊等機(jī)械力學(xué)特性。但通過國(guó)內(nèi)多座采用此防腐方式的橋梁營(yíng)運(yùn)實(shí)踐表明，由于熱擠塑工藝限制，吊索PE在工廠加工時(shí)，索體擠塑后實(shí)際上是不規(guī)則圓形，加之吊索承受的是動(dòng)載。在索體與密圈、橡膠套、熱塑套之間會(huì)有一個(gè)微小間隙存在；接長(zhǎng)筒 （或錨固護(hù)筒）填料與索體之間，也存在一個(gè)微間隙。當(dāng)接長(zhǎng)筒積水時(shí)，可以看到微間隙處在動(dòng)載作用下的水流運(yùn)動(dòng)。即使沒有積水，只要有間隙存在，PE索體在長(zhǎng)期室外溫度、濕度變化的環(huán)境下，內(nèi)部可能產(chǎn)生水份引起索體鋼絲腐蝕。
3.2添加HM106聚硫密封劑的涂裝體系
HM106聚硫型高強(qiáng)防水密封劑（如表1），是應(yīng)用于航空領(lǐng)域以液態(tài)聚硫橡膠為基礎(chǔ)配置成的雙組份硫化型密封劑。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有特殊補(bǔ)強(qiáng)劑和憎水助劑，因而具有較高的拉伸強(qiáng)度和粘結(jié)穩(wěn)定性能，它的使用溫度為-40℃～+120℃；綜合老化性能壽命達(dá)30年以上。采用HM106聚硫密封劑結(jié)合高強(qiáng)玻璃布纏繞不僅使吊索具有優(yōu)良的氣密、水密性能和較好的防腐效果，而且還具有一定的阻尼減振作用。在吊索上包覆粘接良好的聚硫橡膠層，在鋼絲振動(dòng)變形時(shí)，理論上可以通過引起硫化橡膠之間的分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量來釋放動(dòng)能，從而產(chǎn)生阻尼減振效果。
通過2種方案的比選，江陰長(zhǎng)江大橋決定采用添加聚硫密封劑的涂裝方法對(duì)滲水吊索進(jìn)行處理?，F(xiàn)如今，吊索運(yùn)行狀態(tài)良好。
4.防腐涂裝施工技術(shù)
4.1施工方案
?。?）在吊索PE護(hù)套和錨頭處制作不銹鋼防護(hù)罩。防護(hù)罩可在工廠加工后在現(xiàn)場(chǎng)焊接完成。防護(hù)罩制作完成后應(yīng)在不銹鋼罩杯和錨頭，PE護(hù)套連接處用HM106密封膠密封；（2）對(duì)吊索體表面用砂紙輕輕打磨粗糙處理，并用丙酮或其他有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，做到表面無油污、無灰塵；（3）涂一道HM106密封劑在吊索體表面，厚度控制在1-2mm；（4）在密封膠表面用15cm寬的中性增強(qiáng)型玻璃布對(duì)吊索體進(jìn)行纏繞，纏繞搭接3-5mm，在纏繞的過程中應(yīng)在搭接部位用密封膠再涂膠，保證搭接部位充分浸潤(rùn)。施工順序應(yīng)從下往上對(duì)吊索進(jìn)行纏繞。（4）纏繞布完成后，刷稀膠對(duì)玻璃布進(jìn)行浸潤(rùn)，待硫化期完成后在玻璃布表面再涂一道HM106密封膠，并整成圓形；（5）待硫化期過后，采用聚氨酯面漆刷涂表面二道。
4.2技術(shù)質(zhì)量要求
?。?）清洗時(shí)，應(yīng)沿同一方向擦拭密封表面，不允許清洗溶劑在密封表面自然干涸。（2）表面清洗后，密封表面應(yīng)無油脂、水分、氧化物、鐵銹、沙粒等異物存在，可用清潔布擦拭表面來檢驗(yàn)，應(yīng)無明顯污跡。（3）為了便于刷涂，可以加入30%～50%的稀釋劑。（4）玻璃纏繞布應(yīng)均勻整齊地沿同一方向進(jìn)行。（5）刷涂密封劑應(yīng)在其活性期內(nèi) （一般在配置好的5h以內(nèi)）完成。（6）在涂料開罐后分別將甲乙組分充分?jǐn)嚢杈鶆颍匆?guī)定比例和規(guī)定時(shí)間熟化后 （1h左右）才能使用，混合后若超過適用期，則禁止使用。（7）在各道工序之間，應(yīng)注意表面保護(hù)，避免沾上污物、灰塵；否則應(yīng)按工序要求進(jìn)行表面清洗。
5.結(jié)語
綜上所述，懸索橋吊索結(jié)構(gòu)本身較為簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)上通常對(duì)疲勞考慮較多，對(duì)防腐保護(hù)專題討論較少。目前從設(shè)計(jì)角度考慮，吊索是可更換的，但實(shí)際操作很困難，工程量和投資都很大。因此，延長(zhǎng)吊索安全使用壽命，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都是顯而易見的。
參考文獻(xiàn)
1.葉覺明.熱擠HDPE護(hù)套在橋梁纜索防護(hù)中的應(yīng)用[J].工程塑料應(yīng)用，2005，（3）：42-45.
2.陶亮。江陰大橋吊索防腐新工藝[J]。化學(xué)工程與裝備，2009，（1）
