我国铁路桥梁结构耐久性保护涂装

　　杜存山
　　
　　（中国铁道科学研究院金属及化学研究所，北京100081）
　　
　　摘要：介绍了我国铁路钢桥、铁路混凝土桥面、正交异型钢桥结构耐久性保护涂装的情况，尤其对目前铁路客运专线建设中涉及到的防腐、防水新材料（如甲基丙烯酸甲酯树脂防水涂料、聚脲防水涂料）、新工艺、新标准等进行了详细的说明。
　　
　　关键词：铁路桥梁；防腐；防水
　　
　　1铁路钢桥的耐久性保护涂装
　　
　　铁路钢桥无论是国内还是国外一般都采用防腐蚀涂料进行防腐保护。我国铁路钢桥的耐久性防腐蚀技术也是不断发展和逐渐完善的。20世纪50年代，钢梁涂料保护寿命仅为2~3a；60年代后期至80年代，先后采用了红丹防锈底漆与灰铝锌醇酸面漆或灰云母氧化铁醇酸面漆配套体系，涂料保护寿命提高到了10a左右；90年代采用环氧富锌防锈底漆、云铁环氧中间漆、灰铝粉石墨醇酸面漆配套体系，涂料保护寿命达到15a以上。从2003年开始推广使用环氧富锌防锈底漆、云铁环氧中间漆、氟碳面漆配套体系，以进一步延长铁路钢桥的维修、大修周期，预计该体系使用寿命在30a以上。为了获得较好的保护效果，使铁路钢桥保护涂装具有最佳的防腐耐久性，需要根据钢桥的不同部位及所处的环境科学合理地配套选用不同的涂料，制定出涂装体系。表1列出了我国铁路钢桥目前所使用的涂装体系。目前涉及到铁路钢桥保护的标准有3个，分别是TB/T2772—1997《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》、TB/T2773—1997《铁路钢桥用中间漆、面漆供货技术条件》和TB/T1527—2004《铁路钢桥保护涂装》。随着涂料行业的发展，新材料、新技术、新工艺的使用使人们对涂料质量有了更高的要求，另外，TB/T2772和TB/T2773这2个标准已使用10多年了，在实施过程中也出现了个别地方表述不清、施行有困难的条款，因此铁道部科技司在《2008年铁道部标准项目计划》第08T039项要求对这2个标准合二为一进行修订，现在新修标准《铁路桥梁钢结构用漆供货技术条件》征求意见稿已经完成，主要从以下几个方面进行了修订。
　　
　　⑴取消了涂料流出时间（黏度）指标。为减少对环境污染，降低涂料VOC的排放，现在各国都在努力使用高固体含量、低黏度的涂料产品，所以在涂膜干膜厚度能保证的前提下，涂料的黏度越低越好，并且新制定的有关涂料标准中大多都没有这个指标了。在特制环氧富锌防锈涂料中加入了密度和涂膜中金属元素含量的测定技术要求及检验方法，间接保证了富锌涂料中的锌粉含量，弥补了原标准中锌粉含量无法确定的缺陷，也克服了GB/T6890标准锌粉检测时间长、样品制作难度大的缺点。图1是环氧富锌防锈涂料用能谱仪分析的谱图，图2是加有磁铁粉的环氧富锌防锈涂料的谱图。

　　图1环氧富锌防锈涂料能谱

　　图2加有磁铁粉的环氧富锌防锈涂料能谱

　　表1钢桥涂装体系

　　⑵特制环氧富锌防锈底漆的耐盐雾性能指标，规定样品在试验后样板“板面无泡无锈，划痕处24h无红锈”，在10多年的对富锌漆检验测试过程中，样板表面都会有不同程度的起泡现象，并且“无锈”也不严密，因为富锌漆含有大量的锌粉，在盐雾试验条件下，涂膜表面会出现金属锌的白色腐蚀产物。美国钢结构涂装协会《SSPC规范-油漆20》中表述对于有机锌粉类涂料试验1000h“涂层可以接受M（中等）气泡，参照ASTMD714”。综合以上分析，在修订的标准中将富锌漆的耐盐雾性能指标改为：“1000h，样板表面无红锈，可以有轻微起泡（见图3A），划痕处24h无红锈”。图3盐雾试验后样板表面漆膜起泡图例

　　 　　⑶补充了氟碳面漆氟含量的检验方法。通过对氟树脂氟含量对氟碳面漆性能的影响研究，认为氟树脂的氟含量只有达到20%以上，才可表现出其优异的耐老化性能，国内外的有关资料也证实了这一结论。所以，将氟含量指标改为24%。
　　
　　⑷因为水性无机富锌防锈涂料技术不成熟，在铁路钢桥使用中经常出现问题，还没有非常成功的涂装实例，所以在本标准修订过程中没有将其技术指标纳入进来。
　　
　　2铁路混凝土桥梁结构耐久性保护涂装
　　
　　铁路混凝土桥梁及结构数量巨大，病害严重，已完全打破了人们曾普遍认为混凝土使用寿命长、可靠性高、耐久性好、无需防护的传统认识。而目前混凝土的防护技术大多数还是直接采用防水涂料或钢结构防腐涂料，缺乏针对性，所以无论是防护效果、还是使用寿命都不理想。在“宜万线万州长江大桥混凝土结构防护体系试验研究”、“青藏铁路后张梁耐久性防护涂装技术试验研究”等课题研究成果的基础上，总结我国铁路建设的成功经验，学习和借鉴国际先进标准，并依据铁路混凝土结构的技术特点和质量要求，在广泛征求意见的基础上，于2008年底制定了铁道行业标准《铁路混凝土结构耐久性修补及防护》，表2是该标准中混凝土结构的防护体系。

　　表2混凝土结构防护体系

　　3正交异型钢桥防腐防水耐久性保护涂装
　　
　　正交异型钢桥面板由于具有结构合理、可减轻恒载、改善桥面的行车性能，因而在客运专线上钢桥桥面开始采用这种结构形式。铁科院与中铁二院合作研发了新的防护体系：SBD环氧富锌防锈底漆2道（厚度80~100μm），ZQFS2000聚脲弹性体涂层1道或2道（厚度1.5~2.0mm），现浇C40聚丙烯腈纤维或聚丙烯纤维网高性能混凝土保护层（厚度6cm）。对其中涉及的材料都规定了具体的技术指标。

　　 　　4混凝土桥面的防水保护涂装
　　
　　铁路混凝土桥梁桥面防水层是提高桥梁结构耐久性的重要手段。由于桥面防水失效造成桥面板渗水、钢筋锈蚀的事例很多，直接影响到结构的使用寿命。根据客运专线对桥梁结构耐久性的要求和无砟轨道桥梁构造的特点，制定了相应的防水层用材料及暂行技术条件。
　　
　　4.1甲基丙烯酸甲酯（MMA）树脂防水涂料
　　
　　直接用于防水层的材料包括甲基丙烯酸甲酯（MMA）树脂防水涂料的物理力学性能见表3。

　　表3MMA树脂防水涂料物理力学性能指标及试验方法

表4聚脲防水涂料的主要性能技术及试验方法

　　4.2聚脲防水涂料
　　
　　聚脲弹性防水涂料是一种A、B双组分、无溶剂、快速固化的弹性防水材料。A组分是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物；B组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合物，含有少量颜料及分散剂。A、B组分在专用喷涂设备的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成弹性体防水膜。聚脲防水涂料的主要性能技术指标及试验方法见表4。