天津自锚式全焊钢结构桥涂装施工关键技术及质量保障研究
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- 2025-03-31
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文章的作者是王维维,她来自中铁十八局集团北京中铁大都工程有限公司。
天津市某桥为例,此桥是自锚式全焊钢结构桥,其外形设计在国内是首次。通过对该桥桥梁涂装施工关键技术进行研究,保障了桥梁涂装施工质量,也使桥梁的使用寿命得到了保障。
桥梁工程中的钢桥需要进行涂装,涂装前要进行抛射(喷砂)除锈,并且要进行质量检测。
1 ·钢结构涂装工程重要性
国家经济建设不断发展,钢结构的使用范围逐渐扩大。钢结构的质量以及使用寿命,将会越来越受到人们的关注和重视。在影响钢结构使用寿命的诸多因素里,涂装防腐作业作为一个极为重要的环节,展现在人们面前。
中国钢结构协会有一组统计数据:发达国家统计显示,每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的 4%。1980 年,化工系统对所属 10 家企业进行调查,结果表明我国因腐蚀造成的经济损失相当于总产值的 3.94%。1982 年,鞍山钢铁公司调查结果显示,腐蚀损失约 1 亿元。
钢结构会发生腐蚀,这种腐蚀不仅会给钢结构自身带来经济损失,而且还会对结构的安全性产生直接影响。因此,做好钢结构的防腐蚀工作具有非常深远的经济意义和社会意义。
2· 工程概况
本工程是一座自锚式桁吊组合全焊钢结构桥。桥梁使用的是 Q345qD 桥梁专用钢。全桥的用钢量约为 4654t,涂装工程量约为 3.17m²。工程的外部设计涂层分为 3 层,分别是底漆、中漆和面漆。桥梁的内部设计涂层分为 2 层,即底漆和中漆,设计的防腐年限在 10 年以上(见图 1)。
国家重点工程“鸟巢”,其高强度钢材的用量为 4.2 万 t。工程的防腐涂装面积达到了 28.4 万 m²。涂装共分为 6 层,设计的防腐年限为 25 年。
钢结构具有施工速度快、跨度大等优势,如今在工民建、公路交通等行业已得到普遍应用,提升钢结构的防腐涂装质量这件事已经到了必须立刻去做的时候。
3· 涂装工程施工
该桥梁的涂装工程施工,按照施工的先后顺序来进行叙述。其中一部分是在钢结构加工厂内进行涂装,另一部分则是在现场钢构件安装完成之后进行涂装。
3. 1 钢结构加工厂内涂装作业
2. 完成厂内钢构件的加工制作后进行涂装。
3. 1. 1 钢板抛射( 或喷砂) 除锈后刷上工程漆
钢构件的加工制作需经历一段时长达数月的过程。采购回来的钢料板,首先要进行抛射(或喷砂)处理,接着刷上工程漆,以此防止在加工制作工程中出现腐蚀现象。为塑造钢板的粗糙度,对钢料板实施抛射或喷砂除锈处理。本工程钢结构桥梁的涂装作业情况如下:其设计要求表面进行喷砂处理,要达到 Sa2.5 的标准,表面粗糙度在 40 ~ 75μm 之间,具体的防腐要求可参照表 1 。
国家除锈标准 GB82923—88 规定,Sa2.5 意味着钢材表面的除锈非常彻底,是通过喷射或抛射的方式进行的。同时,钢材表面没有可见的油脂和污垢,也没有氧化皮、铁锈等附着物。并且,任何残留的痕迹都仅仅是点状或条纹状的轻微色斑。
3. 1. 2 喷砂除锈工艺
本工程运用喷砂除锈这一方法,借助压缩空气所产生的压力,持续地用石英砂或者钢砂去冲击钢构件的表面,从而将钢材表面的铁锈、油污等杂物清理得干干净净,使钢材原本的颜色得以显露出来,这是一种除锈的方式。此种方法具备效率高以及除锈彻底的特点,属于较为先进的除锈工艺。喷砂除锈的具体施工工艺如下。
施工环境需选择相对湿度在 85%及以下,要对钢材表面温度进行控制,使其高于空气露点温度 3℃及以上。
2) 钢板表面清理对钢板表面灰尘、油污和水分进行清理。
磨料选择通常选用钢丸或铁丸作为磨料。若选用钢丸作磨料,其价格虽较高,但能够循环重复使用多次,同时除锈效果良好,且无粉尘污染。在进行磨料的选择采购时,应选用密度大、韧性强且有一定粒度要求的粒状物;磨料的表面不能有油污,含水率需≤1%;选择磨料的粒径时,具体应根据工程设计图纸的粗糙度来确定,依据粗糙度来选择磨料的粒径。
压缩空气处理喷砂除锈时,所使用的压缩空气需要分离出油污和水分。若不分离,油污和水分在喷砂过程中就会附在钢材表面上。这样做,不仅会影响涂层的附着力,还会破坏涂层的均匀性和密实性。
喷砂的工程量大小,是根据刷漆的强度大小来确定的。其原则是一定要在喷砂后的 24 小时内刷上工程漆。
清理喷砂除锈后的钢材表面。可以使用毛刷等工具进行清扫。也可以使用抹布等工具进行清扫。还可以用干净的压缩空气将残余磨料吹净。
粗糙度的检验通常借助专业仪器。例如,RT200 以及 R1020 式粗糙度检测电子仪等这类携带方便的小型检测仪器,或者专业设备,来进行检测。
3. 1. 3 喷砂除锈后刷上工程漆
刷工程漆是为了在钢结构加工制作过程中起到防腐的作用。施工经验表明,这个环节极为重要,必须按照规范要求认真进行涂刷作业。工程漆作为钢结构的首道“屏障”,倘若首道“屏障”没有质量保障,当各杆件加工完成后,随着时间推移,经受日晒雨淋,大部分工程漆会剥落或者出现锈斑。所以,唯一的解决办法就是采取人工打磨除锈,之后再补刷漆。这样会造成财力的耗费,也会造成劳力的耗费。同时,还会延误工期。因此,保证工程漆的施工质量是非常重要的。
3. 加工制作好的杆件成品,必须做好苫盖等保护措施。
3. 1. 4 厂内钢构件加工制作完成后涂装
钢板原料经过处理加工并刷上工程漆后,开始进行下一道工序——钢构件的制作。当钢构件加工制作完成后,依次刷上涂层漆。
本钢结构桥为例,钢构件包含钢箱梁与主桁架。先在钢箱梁和主桁架杆件内部涂刷底漆和中涂漆,接着在箱梁和主桁架杆外部只涂刷底漆与中漆,而面漆要等到现场安装组拼完成之后才进行施作。
该钢结构工程构件涂装底漆时选择了富锌底漆。这种底漆的漆膜防锈能力很强,具备阴极保护的作用,还能渗入焊接处,并且能够耐受溶剂。同时钢结构表面粗糙度,在阳光照射下,其耐候性稳定。中漆选择的是厚膜型的环氧中漆。
3. 1. 5 厂内钢构件涂装作业
厂内将各杆件加工制作完成后,首先进行底漆的涂刷作业,接着依次进行中漆的涂刷作业,具体作业情况如下。
钢结构杆件在加工制作过程中,若存在掉漆的部位,需使用人工电动砂轮进行小面积的二次除锈处理,并且除锈等级需达到 St3 级。
厂内加工的钢构件焊口位置,若有不平之处。经手工电动打磨后,能够利用相应腻子膏来充当平整底层。待其干燥后,再用砂布将其磨平。之后便可刷上底漆。
部分加工好的杆件中,工程漆完好且无锈斑的部位,只需将其表面的油污、灰尘等清理干净,就能够刷上底漆。
4) 漆料的选择应根据设计和规范要求进行。
刷漆方式大多采用刷涂法与手工滚涂法。刷底漆时使用弹性好的硬毛刷,以增大漆膜的附着力。刷最后一遍面漆时则使用弹性好的软毛刷,这样能使刷出的效果表面光滑且平整。一些小杆件内部无操作空间,加工组装前先刷漆。焊接组装时,部分焊接采用单面焊接、双面成型技术,导致内部焊缝位置原来刷好的漆膜被破坏钢结构表面粗糙度,必须补上。所以采用空气喷涂法,用喷枪喷涂,往往需喷几次才能达到要求的漆膜厚度。这种方法易浪费漆料,适用于密闭空间。
3. 1. 6 涂装作业重点注意事项
为确保涂装作业的质量,在进行涂装作业时,要对重点环节加以把握,针对重点进行作业,具体的注意事项如下。
当空气湿度大于 85%时,不能进行刷漆的涂层作业;当构件表面有结露时,也不能进行刷漆的涂层作业。
涂层作业的适宜气温在 5 到 38℃之间。如果气温低于 5℃,一般情况下应该停止刷漆。不过,如果选用了相应的低温涂层材料进行施涂,那么就可以例外。
当气温达到 40℃及以上时,需要停止涂层作业。因为如果构件的温度达到 40℃,那么在钢板表面涂刷油漆就会产生气泡,进而会降低漆膜的附着力。
涂料进场时,需要经过专业部门对其涂料性能进行测定。要对外观透明度、颜色、结皮性、触变性、黏度、细度、密度、固体含量等指标进行合格鉴定。只有鉴定合格后,涂料才能投入使用。
稀释剂、固化剂、主漆、基料等在现场进行调配时,必须依据试验所得到的最佳配合比来进行调配。同时,要将它们充分搅拌均匀,只有当色泽和黏度都达到均匀一致的状态后,才能够进行涂刷。
刷第 1 层底漆时,涂刷的方向需保持一致,并且接茬要整齐。在刷漆过程中,应当勤沾漆、短刷,以防止刷子上带的漆太多而导致流坠。等统一刷完第 1 遍且干燥后,再刷第 2 遍,第 2 遍的涂刷方向与第 1 遍的涂刷方向垂直,这样能使漆膜的厚度均匀且一致。
环氧漆进行分层漆刷时,需要每层在前一层实干之前进行涂覆。底漆涂装完毕之后,必须经过检查并且合格了,才能够进行下道工序。
厂内加工焊接完成的钢构件,需先进行焊缝探伤处理,接着进行打磨,再去除氧化皮、焊疤以及灰尘等,之后才能刷上底漆。在厂内进行涂装作业时,各钢构件会在两杆件安装对接位置处留出 20 厘米宽度不刷漆,这样便于现场进行对焊作业。
刷完底漆后必须进行质量与漆膜厚度的检验,同时要间隔足够长的时间,必须等到底漆完全实干之后(通常间隔为 6 至 8 小时),才可以刷中间漆。刷好漆之后,在 4 小时内如果遇到大风或下雨,就应该加以覆盖,以防止表面沾染尘土和水汽,避免影响涂层的附着力。
漆面检测时,可选用专用漆膜检测仪来进行检测,同时也能使用较为简单实用的人工检测方法。在此,为大家介绍笔者在施工现场总结出的一个简单有效的方法:用干燥的小木板或者小塑料板把小棉球按压在涂装好的漆膜表面,接着取下小木板。若棉球能够自由下落,并且漆膜上不粘有纤维或棉球的痕迹,同时也没有失光现象,那么就可以认为漆膜已经实际干燥了。
3. 2 现场钢构件安装完成后涂装
现场钢结构安装阶段的涂装作业包含以下方面:一是桁架杆件以及箱梁的外部面漆作业;二是拼装对接焊缝位置的 3 层底、中、面漆作业;三是钢构件在运往现场安装过程中,那些因磕碰而掉漆部位的补漆工作。
上部桁架的面漆作业和箱梁外部的面漆作业是这样的:因为在钢结构加工厂已经完成了钢构件的底漆和中漆,并且现场杆件对接完毕后才进行涂装作业。如果之前刷好的漆膜没有受到破坏,那么只需要将杆件表面的灰尘、水分等进行表面清洁干净,就可以进行面漆作业了。
钢构件对接位置焊缝处的涂装作业,要在焊缝探伤合格之后才能进行。刷漆之前,需对焊缝进行打磨,去除焊渣、氧化皮、焊疤、灰尘、毛刺、油污等。对于部分不平整的地方,可以补上腻子膏。之后依次刷上底、中、面漆。
部分杆件存在因运输吊装和现场安装吊装而磕碰掉漆的部位,需要对这些部位进行刷漆。在刷漆之前,要进行人工小面积的除锈打磨。除锈的方法是采用人工电动砂轮进行小面积除锈,除锈等级要求达到 St3。除锈完成后,要进行表面清洁,然后依次补上底漆、中漆和面漆。
4 ·钢结构涂装质量检验
4. 1 涂装前的检查
钢材表面的除锈工作必须达到设计所规定的除锈等级,并且要在规定的时间内涂刷底漆。
进厂的涂料需要具备产品合格证明。同时,要按照涂料产品的验收规则进行复验。并且,还要进行涂料配合比试验。
3) 涂装环境应符合规范所规定的要求。
4. 2 涂装过程的检查
涂装作业时,若涂料的施工黏度变稠,操作者不可自行进行调整,而应当由指定的人员来进行调整。
2) 分层涂装作业中,使用漆膜厚度仪测定每层涂层的厚度。
分层涂装作业时,每一道漆膜都不可以有咬底的现象,每一道漆膜都不可以有剥落的现象,每一道漆膜都不可以有漏涂的现象,每一道漆膜都不可以有起泡的现象。
4. 3 涂装后的检查
涂层外观需均匀,应平整且丰满,带有光泽。同时,不能有咬底、剥落、裂缝以及针孔等缺陷。
涂层厚度检查使用干膜测厚仪来进行测定。并且要依据钢结构涂装验收规范以及设计要求,来开展质量验收工作。
5 ·结语
钢结构涂装防护通过涂料的涂层,将被涂钢杆件与环境隔离开来,以此达到防腐蚀的目的,进而延长被涂物件的使用寿命。所以,涂层的质量对涂装防护起着关键作用。同时,涂装的质量不仅与涂料自身的质量有关,还与钢构件表面的除锈质量、漆膜的厚度以及涂装作业工艺等方面相关。只有对从钢结构加工制作到现场安装的整个过程中的涂装防腐进行控制,才能够保证钢结构工程的质量。只有保证了钢结构工程的质量,才能够确保其使用年限。只有保证了使用年限,才能够减少后期的防腐维护费用。只有减少了后期的防腐维护费用,才能够提高产品的安全稳定性。
钢结构防腐工程漆施工
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