使用鈦箔的鋼結(jié)構(gòu)長壽化技術(shù)

1前言

日本的鋼橋總長度占全部橋梁總長度的50%，這些鋼橋基本上都是用涂裝方法進行維護的涂裝橋。雖然大部分鋼橋進行了耐久性優(yōu)良的涂裝，壽命可達30年以上。但是，桁架端部、拼接板等涂膜容易變薄、腐蝕因子容易侵入等部位，未到30年就發(fā)生腐蝕劣化。為此，對用耐蝕性優(yōu)良的鈦箔覆蓋這些易發(fā)生腐蝕部位，提高其使用壽命的問題進行了研究。將鈦箔加入涂裝系統(tǒng)可以有效地防止環(huán)境中的腐蝕因子侵入。與單一涂裝相比，可顯著提高鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。該技術(shù)用于桁架端部、拼接板等部位（涂膜弱點部）不僅可降低局部劣化的程度，而且可以減少涂裝系統(tǒng)整體的修補頻度以及降低鋼結(jié)構(gòu)的生命周期成本（LCC）。以下對鈦箔防蝕技術(shù)特點和施工實例進行簡要介紹。

2鈦箔防蝕技術(shù)施工方法

圖1是鈦箔防蝕技術(shù)的包覆層。鈦箔防蝕技術(shù)的施工流程為：1）對基鋼進行潔凈化處理；2）涂敷富鋅底層涂料； 3）在鈦箔防蝕技術(shù)用于原有鋼結(jié)構(gòu)或表面有凸凹新建鋼結(jié)構(gòu)時，要進行平坦化處理，形成鈦箔粘附要求的平滑平面；4）將鈦箔與黏結(jié)膠帶一體化的鈦箔片粘附在防蝕部位，鈦箔片不得凸起和皺折；5）在鈦箔片上涂敷鈦箔用底層涂料，以使后續(xù)涂裝與鈦箔有良好的密著性；6）在未使用鈦箔的部位涂敷普通的底層涂料（第一層涂料）；7）-8）對使用鈦箔的部位和未使用鈦箔的部位涂敷第二、第三層涂料。

在上述施工中，對鋼結(jié)構(gòu)表面的平坦化處理必須嚴格實施。這是因為，基鋼表面很小的不平滑會導(dǎo)致鈦箔片大面積的密著不良。

3鈦箔防蝕技術(shù)的經(jīng)濟性

一般來說，用生命周期成本對要求高耐久性涂裝的經(jīng)濟性進行評價。建造在大氣鹽分多（20g/m2）的沿海地區(qū)的鋼橋重防蝕涂裝（C-5）設(shè)計壽命是30年。但涂膜弱點部常常要在早于設(shè)計壽命的10-15年內(nèi)進行重新涂裝。因此有時要對涂膜弱點部采用工作量大的厚膜涂層，作為延長使用壽命的措施。

鈦箔防蝕技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)最易劣化的部位粘附鈦箔，起保護作用，所以涂裝工作量少于厚膜涂裝。并且，鈦箔防蝕技術(shù)中只有鈦箔粘附施工，所以不需要養(yǎng)生，在鈦箔粘附后可立即進行后續(xù)的涂裝施工。此外，對涂膜薄弱部位應(yīng)用鈦箔防蝕技術(shù)，保持耐蝕性的時間長于普通涂裝。普通涂裝的鋼結(jié)構(gòu)，由于要對涂膜薄弱部位進行修補。而鈦箔防蝕技術(shù)使涂膜薄弱部位長壽命化，所以降低施工成本和施工頻度，從而有利于降低生命周期成本（見表1）。

4鈦箔技術(shù)的防蝕性能

鈦本身具有優(yōu)良的耐蝕性，可有效減少來自鋼結(jié)構(gòu)表面的腐蝕因子。而采用涂膜防蝕法時，腐蝕因子可浸透到涂膜內(nèi)，使涂膜性能下降，并且腐蝕損傷部及其周圍也受到來自涂膜的腐蝕因子的影響。為了對鈦箔防蝕技術(shù)和重防蝕技術(shù)的防蝕效果進行比較，制作了對噴丸處理鋼板進行鈦箔防蝕處理的試樣和重防蝕C-5涂裝處理試樣，并在各試樣表面刻劃出達到表面的傷痕。對各試樣進行3000h的復(fù)合循環(huán)腐蝕試驗（圖2）。試驗結(jié)果表明，鈦箔防蝕處理試樣的傷痕部位沒有發(fā)生嚴重的腐蝕。重防蝕C-5涂裝處理試樣的傷痕部位不斷擴大、腐蝕不斷進行（圖3）。由此可知，鈦箔防蝕技術(shù)使鋼具有優(yōu)良的耐蝕性。

5鈦箔防蝕技術(shù)應(yīng)用實例

5.1鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼橋桁架的實例

從鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼橋桁架下凸緣的實例中可以看出，鈦箔防蝕技術(shù)實施部位和普通重防蝕部位的銹蝕程度有明顯的差別。雖然實施了保護橋梁的重防蝕處理，但在桁架端部仍發(fā)生銹蝕。而鈦箔防蝕處理部位沒有發(fā)生銹蝕，仍保持良好狀態(tài)。

5.2 鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼橋拼接板的實例

觀察鈦箔防蝕技術(shù)處理的鋼橋拼接板使用23年后的外觀可以發(fā)現(xiàn)，鈦箔的密著強度和鈦箔本身都是完好狀態(tài)。鈦箔防蝕技術(shù)發(fā)揮了足夠的防蝕作用。

5.3 鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼棧橋端部的實例

從鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼棧橋端部的實例中可以看出，與鋼橋桁架端部一樣，棧橋桁架端部也是涂膜弱點部。對鋼棧橋端部實施鈦箔防蝕處理后，即使在鹽害環(huán)境下，鈦箔也具有好于重防蝕的鹽分遮蔽功能，保護鋼棧橋端部，使之長壽化。

5.4鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼制燈塔的實例

從鈦箔防蝕技術(shù)用于鋼制燈塔的實例中可以觀察到，鋼制燈塔除了鉚接部位，全部用鈦箔覆蓋。對于鋼板重疊形成的臺階、突出的窗框等形狀復(fù)雜部位，進行了認真的平滑化處理，并將鈦箔設(shè)計制作成曲面和符合狹窄部位的形狀。

6結(jié)語

鈦箔技術(shù)用于橋梁桁架端部和拼接板等涂膜薄弱部位，可使整個涂裝系統(tǒng)長壽化，從而減少修補頻度，降低LCC。