简议江阴长江大桥吊索防腐涂装技术
2017-04-12
1.概述
江阴长江公路大桥是中国首座跨径超千米的特大型钢箱梁悬索桥梁，是国家公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江“咽喉”工程，是江苏省境内跨越长江南北的第二座大桥。全长3071m，主桥跨径1385m。江阴大桥主缆吊索系统由吊索、索夹，减震器等结构组成。采用的是当时比较先进的钢丝热镀锌加PE护套防护体系，上游和下游每侧共设置85对吊索，吊索之间距为16m，每队吊索结构、长度均相同。其中长度大于10m的为长吊索，编号为1-33号及54-85，采用带聚乙烯（PE）护套的平行钢丝索股，索股有109根Φ5.0mm镀锌高强度钢丝构成，长度小于10m的为短吊索，位于桥的中间部门编者为34-53号，采用Φ80IWRC缠绕钢丝绳加PE护套。
2.吊索渗水原因分析
吊索是悬索桥的关键承重构件，一般设计寿命为30到50年。自江阴长江大桥通车至今，在养护检查发现全桥基本上85%的吊索都存在渗水现象。原因正是由于PE护套这种防护体系本身的缺陷所引起的，主要有一下几个方面：1.由于PE受自重影响，挤塑成型时护套厚度产生局部不均匀和偏心现象，另如果成型扭绞设备不同步，则会产生索股变形，这样钢丝之间就会存在一定间隙。2.环境和荷载导致的PE护套老化和龟裂，例如拉伸应力和紫外线等。3.吊索成盘包装，运输，吊装及挂索施工过程中也会造成一定损伤。4.PE护套和锚具之间很难结合成一体，在吊索长期的震动下，护套和锚具之间产生微小缝隙。导致雨水很容易渗漏进去，在吊索内部出现水膜，造成腐蚀，对大桥的使用构成严重威胁。
3.防腐方案选择
吊索索体采用钢丝绳直径较小，在恶劣的环境下，容易生锈、腐蚀、直至断裂。目前大部分吊索索体均采用了镀锌钢丝，通过热镀锌工艺，在钢丝表面形成铁-锌合金层和纯锌层，镀锌钢丝的锌层与周围的介质也会发生化学和电化学反应，镀锌层对钢丝有防腐蚀的作用，但这个保护层是不可能完全致密的，在较恶劣的环境下还是会继续腐蚀直至伤及钢丝。为了可靠地保护索体钢丝，还需要采取一些其他保护措施。目前在吊索索体防腐蚀中应用较多的，一是采用高密度聚乙烯 （PE）套管密封形成保护套；二是采用特殊涂料涂装形成外保护层。
3.1高密度聚乙烯 （PE）套管密封保护索体
PE材料的良好性能和热挤塑工艺使索体与PE之间有较紧密的附着性，具有良好的抗拉、延伸抗冲击等机械力学特性。但通过国内多座采用此防腐方式的桥梁营运实践表明，由于热挤塑工艺限制，吊索PE在工厂加工时，索体挤塑后实际上是不规则圆形，加之吊索承受的是动载。在索体与密圈、橡胶套、热塑套之间会有一个微小间隙存在；接长筒 （或锚固护筒）填料与索体之间，也存在一个微间隙。当接长筒积水时，可以看到微间隙处在动载作用下的水流运动。即使没有积水，只要有间隙存在，PE索体在长期室外温度、湿度变化的环境下，内部可能产生水份引起索体钢丝腐蚀。
3.2添加HM106聚硫密封剂的涂装体系
HM106聚硫型高强防水密封剂（如表1），是应用于航空领域以液态聚硫橡胶为基础配置成的双组份硫化型密封剂。由于其分子结构中含有特殊补强剂和憎水助剂，因而具有较高的拉伸强度和粘结稳定性能，它的使用温度为-40℃～+120℃；综合老化性能寿命达30年以上。采用HM106聚硫密封剂结合高强玻璃布缠绕不仅使吊索具有优良的气密、水密性能和较好的防腐效果，而且还具有一定的阻尼减振作用。在吊索上包覆粘接良好的聚硫橡胶层，在钢丝振动变形时，理论上可以通过引起硫化橡胶之间的分子运动产生热量来释放动能，从而产生阻尼减振效果。
通过2种方案的比选，江阴长江大桥决定采用添加聚硫密封剂的涂装方法对渗水吊索进行处理。现如今，吊索运行状态良好。
4.防腐涂装施工技术
4.1施工方案
（1）在吊索PE护套和锚头处制作不锈钢防护罩。防护罩可在工厂加工后在现场焊接完成。防护罩制作完成后应在不锈钢罩杯和锚头，PE护套连接处用HM106密封胶密封；（2）对吊索体表面用砂纸轻轻打磨粗糙处理，并用丙酮或其他有机溶剂进行清洗，做到表面无油污、无灰尘；（3）涂一道HM106密封剂在吊索体表面，厚度控制在1-2mm；（4）在密封胶表面用15cm宽的中性增强型玻璃布对吊索体进行缠绕，缠绕搭接3-5mm，在缠绕的过程中应在搭接部位用密封胶再涂胶，保证搭接部位充分浸润。施工顺序应从下往上对吊索进行缠绕。（4）缠绕布完成后，刷稀胶对玻璃布进行浸润，待硫化期完成后在玻璃布表面再涂一道HM106密封胶，并整成圆形；（5）待硫化期过后，采用聚氨酯面漆刷涂表面二道。
4.2技术质量要求
（1）清洗时，应沿同一方向擦拭密封表面，不允许清洗溶剂在密封表面自然干涸。（2）表面清洗后，密封表面应无油脂、水分、氧化物、铁锈、沙粒等异物存在，可用清洁布擦拭表面来检验，应无明显污迹。（3）为了便于刷涂，可以加入30%～50%的稀释剂。（4）玻璃缠绕布应均匀整齐地沿同一方向进行。（5）刷涂密封剂应在其活性期内 （一般在配置好的5h以内）完成。（6）在涂料开罐后分别将甲乙组分充分搅拌均匀，按规定比例和规定时间熟化后 （1h左右）才能使用，混合后若超过适用期，则禁止使用。（7）在各道工序之间，应注意表面保护，避免沾上污物、灰尘；否则应按工序要求进行表面清洗。
5.结语
综上所述，悬索桥吊索结构本身较为简单，结构上通常对疲劳考虑较多，对防腐保护专题讨论较少。目前从设计角度考虑，吊索是可更换的，但实际操作很困难，工程量和投资都很大。因此，延长吊索安全使用寿命，其社会效益和经济效益都是显而易见的。
参考文献
1.叶觉明.热挤HDPE护套在桥梁缆索防护中的应用[J].工程塑料应用，2005，（3）：42-45.
2.陶亮。江阴大桥吊索防腐新工艺[J]。化学工程与装备，2009，（1）
