簡議江陰長江大橋吊索防腐涂裝技術(shù)
2017-04-12
1.概述
江陰長江公路大橋是中國首座跨徑超千米的特大型鋼箱梁懸索橋梁，是國家公路主骨架中同江至三亞國道主干線以及北京至上海國道主干線的跨江“咽喉”工程，是江蘇省境內(nèi)跨越長江南北的第二座大橋。全長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。采用的是當時比較先進的鋼絲熱鍍鋅加PE護套防護體系，上游和下游每側(cè)共設置85對吊索，吊索之間距為16m，每隊吊索結(jié)構(gòu)、長度均相同。其中長度大于10m的為長吊索，編號為1-33號及54-85，采用帶聚乙烯（PE）護套的平行鋼絲索股，索股有109根Φ5.0mm鍍鋅高強度鋼絲構(gòu)成，長度小于10m的為短吊索，位于橋的中間部門編者為34-53號，采用Φ80IWRC纏繞鋼絲繩加PE護套。
2.吊索滲水原因分析
吊索是懸索橋的關(guān)鍵承重構(gòu)件，一般設計壽命為30到50年。自江陰長江大橋通車至今，在養(yǎng)護檢查發(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護套這種防護體系本身的缺陷所引起的，主要有一下幾個方面：1.由于PE受自重影響，擠塑成型時護套厚度產(chǎn)生局部不均勻和偏心現(xiàn)象，另如果成型扭絞設備不同步，則會產(chǎn)生索股變形，這樣鋼絲之間就會存在一定間隙。2.環(huán)境和荷載導致的PE護套老化和龜裂，例如拉伸應力和紫外線等。3.吊索成盤包裝，運輸，吊裝及掛索施工過程中也會造成一定損傷。4.PE護套和錨具之間很難結(jié)合成一體，在吊索長期的震動下，護套和錨具之間產(chǎn)生微小縫隙。導致雨水很容易滲漏進去，在吊索內(nèi)部出現(xiàn)水膜，造成腐蝕，對大橋的使用構(gòu)成嚴重威脅。
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)也會發(fā)生化學和電化學反應，鍍鋅層對鋼絲有防腐蝕的作用，但這個保護層是不可能完全致密的，在較惡劣的環(huán)境下還是會繼續(xù)腐蝕直至傷及鋼絲。為了可靠地保護索體鋼絲，還需要采取一些其他保護措施。目前在吊索索體防腐蝕中應用較多的，一是采用高密度聚乙烯 （PE）套管密封形成保護套；二是采用特殊涂料涂裝形成外保護層。
3.1高密度聚乙烯 （PE）套管密封保護索體
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、延伸抗沖擊等機械力學特性。但通過國內(nèi)多座采用此防腐方式的橋梁營運實踐表明，由于熱擠塑工藝限制，吊索PE在工廠加工時，索體擠塑后實際上是不規(guī)則圓形，加之吊索承受的是動載。在索體與密圈、橡膠套、熱塑套之間會有一個微小間隙存在；接長筒 （或錨固護筒）填料與索體之間，也存在一個微間隙。當接長筒積水時，可以看到微間隙處在動載作用下的水流運動。即使沒有積水，只要有間隙存在，PE索體在長期室外溫度、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聚硫型高強防水密封劑（如表1），是應用于航空領(lǐng)域以液態(tài)聚硫橡膠為基礎配置成的雙組份硫化型密封劑。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有特殊補強劑和憎水助劑，因而具有較高的拉伸強度和粘結(jié)穩(wěn)定性能，它的使用溫度為-40℃～+120℃；綜合老化性能壽命達30年以上。采用HM106聚硫密封劑結(jié)合高強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，在鋼絲振動變形時，理論上可以通過引起硫化橡膠之間的分子運動產(chǎn)生熱量來釋放動能，從而產(chǎn)生阻尼減振效果。
通過2種方案的比選，江陰長江大橋決定采用添加聚硫密封劑的涂裝方法對滲水吊索進行處理?，F(xiàn)如今，吊索運行狀態(tài)良好。
4.防腐涂裝施工技術(shù)
4.1施工方案
（1）在吊索PE護套和錨頭處制作不銹鋼防護罩。防護罩可在工廠加工后在現(xiàn)場焊接完成。防護罩制作完成后應在不銹鋼罩杯和錨頭，PE護套連接處用HM106密封膠密封；（2）對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溶劑進行清洗，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寬的中性增強型玻璃布對吊索體進行纏繞，纏繞搭接3-5mm，在纏繞的過程中應在搭接部位用密封膠再涂膠，保證搭接部位充分浸潤。施工順序應從下往上對吊索進行纏繞。（4）纏繞布完成后，刷稀膠對玻璃布進行浸潤，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
（1）清洗時，應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，應無明顯污跡。（3）為了便于刷涂，可以加入30%～50%的稀釋劑。（4）玻璃纏繞布應均勻整齊地沿同一方向進行。（5）刷涂密封劑應在其活性期內(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攪拌均勻，按規(guī)定比例和規(guī)定時間熟化后 （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，應注意表面保護，避免沾上污物、灰塵；否則應按工序要求進行表面清洗。
5.結(jié)語
綜上所述，懸索橋吊索結(jié)構(gòu)本身較為簡單，結(jié)構(gòu)上通常對疲勞考慮較多，對防腐保護專題討論較少。目前從設計角度考慮，吊索是可更換的，但實際操作很困難，工程量和投資都很大。因此，延長吊索安全使用壽命，其社會效益和經(jīng)濟效益都是顯而易見的。
參考文獻
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