氯磺化底漆(「深度剖析」当前国内悬索桥主缆两大防腐体系优缺点对比)

Posted 2023-05-30

篇首语：临文乍了了，彻卷兀若无。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了氯磺化底漆(「深度剖析」当前国内悬索桥主缆两大防腐体系优缺点对比)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

氯磺化底漆(「深度剖析」当前国内悬索桥主缆两大防腐体系优缺点对比)

引言

回顾我国悬索桥主缆防腐体系的发展历程，可以大致划分为3个阶段：

① 2000年以前，我国悬索桥设计与建设还处于摸索阶段，主缆防腐主要参照欧美普遍采用的方式，即在主缆缠丝前，先用红丹或者锌腻子对主缆钢丝进行填充，腻子主要起到对主缆钢丝钝化或阴极保护的作用，然后对主缆表面进行缠丝约束主缆并为涂装提供较为平整的表面，最后处于密封与大桥景观的需要在缠丝表面进行油漆涂装。

② 2000年前后，国内研究院提出了专利性的主缆密封胶涂装体系（后称密封胶体系），该体系以非硫化阻蚀密封膏+缠丝+硫化性密封胶+面漆作为主要配套方案，经过汕头海湾大桥，西陵长江大桥等项目的试验性应用成功后，于2007年上升为交通部的推荐标准《悬索桥主缆系统防腐涂装技术条件》标准号为：JT/T 694-2007，在接下来的十几年间，该主缆防腐体系占据了我国主缆防腐体系的绝对地位。

③ 2015年，随着国内首座运用国产缠包带密封体系（后称缠包带体系）的项目贵州清水河大桥建成通车，拉开了国内主缆缠包带应用的新局面，目前主缆缠包带防腐体系方案已经遍地开花，与密封胶防腐方案各占半壁江山，预料这两种防腐方案将会在今后很长一段时间里面并存。

本文重点分析对比两种方案各自优缺点，并且对已建成的悬索桥主缆体系的维修提出一点建议。

1、密封胶体系

首先介绍一下密封胶体系，主缆密封胶涂装体系缠丝段典型的结构形式如下图1所示：

密封胶体系主缆防护构造图

① 首先对主缆高强镀锌钢丝进行底漆涂装，底漆的作用除了阻隔水汽和氧气，保护镀锌钢丝不被腐蚀外，还能提高非硫化阻蚀密封膏与钢丝之间的附着力，涂层拉拔力应≥1.2Mpa；

② 涂刮2000-3500μm非硫化阻蚀密封膏，填满主缆高强钢丝之间的缝隙，非硫化阻蚀密封膏的主要成分为聚异丁烯，聚异丁烯分子链饱和，具有较好的抗氧稳定性，且水汽透过率低，可以长期保持较好流动性和密封效果，对钢丝有较好的浸润性，密封膏中还加入了干燥剂成分，在主缆形成密封后可以持续吸收密封于主缆内部的水汽，降低主缆内部空气的相对湿度；

③ 紧密缠绕圆形钢丝，非硫化阻蚀密封膏将从内部溢出填满缠丝间隙；

涂刮密封胶示意图

④ 清除缠丝表面多余的密封膏，然后涂刷底漆，涂层拉拔力应≥1.2Mpa；

⑤ 分多次刮涂总厚度1500-2500μm的硫化型密封胶，硫化型密封胶与底漆的附着力需要大于4KN/m。

⑥ 分多道涂刷面漆。

密封胶体系主缆防护案例

1.1、密封胶体的优点

密封胶体系有着比较多的优点如：

1、非硫化阻蚀密封膏气密性好，能够为主缆钢丝提供较好的保护，宜昌大桥，鹅公岩大桥等桥的开缆检查中发现主缆最外层钢丝镀锌层完好，未发现严重锈蚀，证实其防腐效果显著。

2、所选的硫化型密封胶弹性好，能够适应主缆缠丝的变形，耐老化性能优良，保证了主缆防腐体系寿命的长久性；

3、密封胶采用刮涂工艺，施工作业面无方向性的限制，施工组织相对简单；

4、主缆后期局部破损部位的维修工作，只需要将原有涂层去除，重新刮涂即可，施工起来十分便利；

5、密封胶表面涂装性较好，可以根据景观的需要对其进行各种颜色面漆的涂装，后期维护重刷面漆也相对容易。

1.2、密封胶体系存在的问题

凡事有利亦有弊，密封胶体系同样也存在不少缺陷，比如：

1、非硫化阻蚀密封膏只刮涂在主缆表层钢丝上内部钢丝无法触及，因此无法为主缆内层钢丝提供保护，从宜昌大桥楔开检查的结果看，主缆内部钢丝发现了大量二级腐蚀，局部出现4级腐蚀情况，说明非硫化阻蚀密封膏对内层钢丝的保护几乎为零；

2、聚硫密封胶为双组份产品，高粘度的基膏与固化剂之间的配比与混合均匀度直接影响固化后密封胶的性能，当配比不合理或者混合不均匀时，密封胶强度会下降，固化后密封胶内部出现大量气泡，甚至发生发脆开裂等不良问题，另外，密封胶维修时新旧界面之间可能存在相容性问题。

3、人工刮涂也存在其弊端，就是主缆表层密封胶的刮涂厚度及均匀性很难控制，容易出现局部过薄，密封效果大打折扣的现象；

4、缠丝段主缆是不加玻璃纤维布的，密封胶固化后，撕裂强度过低，缺口敏感性较高，一端发生破损，如果恰好密封胶与钢丝结合力不佳，容易出现连续开裂。

密封胶体系主缆涂层脱落

5、在主缆除湿系统已经成为主缆防腐标配的今天，非硫化阻蚀密封膏不利于干燥空气扩散到主缆表层钢丝及缠丝周围环境，且抗撕裂较差的密封胶体系难于满足主缆除湿系统的3000Pa耐压要求，国内已经发现多座悬索桥主缆密封胶涂层因无法承受主缆除湿系统气压而导致的密封胶鼓包或破裂脱落的情况。

密封胶体系主缆涂层脱落

1.3、密封胶体系存在问题解决方法

针对上述存在的问题，广州缆索新材料科技有限公司等专业公司均在钻研在JT/T 694-2007标准的基础上进行改进创新尝试，国内个别项目也已有企业使用单组份湿气固化型的硅烷封端聚醚材料替代双组份的聚硫密封胶，解决了密封胶现场混合配比不准确，均匀度不好的难题，且硅烷改性聚醚的材料力学性能及与基材的附着力也优于聚硫密封胶，但湿固型材料固化需要吸收空气中的水分进行固化反应，当涂层过厚时密封胶需要很长时间才能干透，且硅烷基封端聚醚材料的涂装性也略差于聚硫密封胶。

硅烷封端聚醚密封胶应用案例

而虎门大桥在2012年主缆涂装大修方案及重庆寸滩大桥主缆涂装方案均采用了在全桥主缆的两层聚硫密封胶中间增加一道玻璃纤维布的设计（即两胶夹一布），虽然施工难度有所增加，却大大增强了密封胶涂层的抗撕裂及耐压性能以适应主缆除湿系统的耐压要求，从长远看，聚硫密封胶与玻璃纤维布是否存在分层的风险尚需要时间去验证。

全桥主缆密封胶涂层增加玻璃纤维布应用案例

2、主缆缠包体系

接下来谈一下主缆缠包体系，主缆缠包带是一种由改性氯磺化聚乙烯材料制成的两胶夹一布橡胶层压制品，厚度约1.2±0.1mm，颜色可以根据需要进行定制，最早由美国布朗公司于20世纪90年代初发明，目前已经成功应用于世界各大标志性桥梁，如丹麦大小贝尔特桥，美国曼哈顿大桥，英国福斯公路桥，中国龙江大桥，中国几江长江大桥，中国洞庭湖大桥等，我国于2014年开始国产化研究，国产化的缠包带产品于2015年在清水河大桥上开始应用，随后在株洲枫溪桥，肇庆西江特大桥，武汉杨泗港大桥，重庆鹅公岩复线桥，金安金沙江大桥，桃源大桥以及连镇铁路五峰山公铁两用大桥等项目上陆续使用，而目前在建的伍家岗大桥，白洋大桥，棋盘洲长江大桥，宜昌长江大桥等项目的主缆防腐方案均已设计为缠包带防腐。

缠包带结构示意图

圆形缠丝缠包带体系主缆防护构造图

国内外对悬索桥老桥项目进行的主缆开缆检查结果显示，早期建设的主缆内部均存在大量的腐蚀甚至钢丝断裂现象。而英国福斯公路桥主缆强度损失更是10%的高度，且断丝还在持续发生，而在福斯桥主缆防腐改造增加主缆除湿系统后，随着除湿系统的投入使用，在对其进行声发射无损监测时发现：主缆内部湿度水平与采集到的主缆断丝频率存在负相关的规律（即随着主缆内部湿度降低，主缆内部的断丝采集频率也大幅下降），基于上述研究基础，目前行业内主流的观点认为单靠对主缆密封无法对主缆起到很好的防腐保护功能，更有效的办法应该是往主缆内部注入干燥空气，降低主缆钢丝周围环境的相对湿度至40%以下的水平即可达到有效的防腐保护，考虑到能够让干燥空气更容易到达主缆钢丝及缠丝表面，缠包带方案对主缆防腐结构设计进行了简化，去除了密封胶体系中主缆高强镀锌钢丝及缠丝表面的多层底漆涂装及缠丝内部的非硫化阻蚀密封膏层，缠包带的防腐结构图所示。

S型缠丝缠包体系主缆防护构造图

1、主缆钢丝紧缆结束后缠绕钢丝，钢丝根据实际需要可以是圆形钢丝或者S型钢丝；

2、使用缠带机在主缆两索夹间按约52%的层叠比例缠绕缠包带，确保主缆表面均覆盖不少于2层，总厚度不低于2.2mm的缠包带。

3、使用充气膨胀式电热毯对缠好的缠包带进行加热，使得缠包带层与层之间形成有效的热熔粘接。

4、缠包带需要嵌入到两侧索夹环缝内，索夹环缝间隙先使用橡胶条压实，然后打密封胶进行二次密封，必要时还可以安装楔形橡胶条提高密封可靠性。

缠包带缠包试验

缠包搭接效果

缠包带加热熔接

2.1、缠包带系统的优点

缠包带系统的优点主要有：

1、缠包带内部带有涤纶网格布增强层，材料拉伸强度远远大于密封胶强度，同时缠包带撕裂强度也远高于密封胶体系，耐压强度满足主缆除湿要求；

2、缠包带在工厂内预制成标准约1.2mm厚度的产品，通过半自动化设备进行缠包安装，更够精准的控制防腐层厚度；

3、缠包体系简化了体系结构，施工效率大大提升。

4、缠包带体系主要为自身热熔粘接与缠丝之间无附着力的要求，自成体系形成管状的密闭送风通道，更利于除湿系统干燥空气的扩散，发挥除湿系统的功效。

缠包带加热毯布置示意图

2.2、缠包带系统存在的问题

同时，缠包带体系自身也存在一些缺陷需要解决如：

1、缠包带产品为硫化或半硫化橡胶制品，通过加热毯加热粘接，现场应用时发现由于钢丝的散热过快，加热毯压力不均匀或者缠包带表面不平整（三层重叠的地方较高，两层重叠的地方较低）等原因，经常出现热熔粘接效果不佳的问题，主要表现为三层重叠的地方粘接较好，两层重叠的位置粘接较差或者无粘接，这样导致缠包带体系整体性较差，密封性大大折扣；而加热毯分段间歇式的加热方式，容易导致加热毯一次性往前移动距离过大，造成部分区域漏加热，容易导致主缆密封不良；

蓝框部分为加热毯无法加热区域

由于充气式电加热毯结构上的缺陷，加热毯两侧边缘存在约50mm不发热区域，该缺陷容易导致缠包带靠近索夹环缝位置受热不好，密封不良。

2、缠包带储存稳定性存在一定问题，缠包带生产出来后需要尽快使用，如果保存不当（如高温、高湿条件下储存）可能会因为缠包带表面析出小分子助剂或者发生自硫化现象而影响缠包带粘接效果。

3、缠包带卷与卷之间续接时采用搭接的方式进行，此处会因为厚度差形成一个三角形的通道，因为高差的存在，热熔密封起来十分困难，如处理不当将会产生空气泄露，影响密封效果。

缠包带接头位置的漏气通道

4、缠包带在索夹环缝位置采用密封胶进行密封，密封胶与缠包带的粘接力不足，环缝密封环节比较薄弱，存在漏气风险。

5、缠包带的修补需要对其进行热熔，在野外环境下的主缆高空，如不具备供电条件，对其破损部位的修补相对于密封胶体系的修补难度要更大一些。

6、缠包带为橡胶制品，表面光洁度不如油漆，在户外使用容易积灰造成脏污，影响外观，且缠包带施工产生的螺旋线结构使得后期对其再涂装造成一定的阻碍，另外，缠包带作为一种橡胶制品，还存在容易褪色，喷霜等影响外观的问题。

主缆缠包带表面脏污

7、缠包带简化了主缆的防腐体系，寄厚望于除湿系统的作用，而一旦除湿系统效果不佳或者不稳定，无异于将主缆置于危险境地，届时防腐效果可能比密封胶防腐体系更差。

8、主缆顶部防滑涂层附着力不佳，防滑沙容易脱落。

主缆缠包带喷霜及褪色

2.2、缠包带系统问题解决办法

上述缠包带存在的大部分问题可以通过缠包带研发生产机构对现有产品的进行持续的改进，同时需要施工队伍更精细的施工工艺来改善。而针对主缆缠包带加热不便的问题，国内广州缆索新材料科技有限公司等单位已经开始了自粘式冷缠带的研发，届时将极大的提高施工效率，特别是老桥主缆维修的施工难度。另外，广州缆索新材团队正通过在缠包带表面喷涂疏水材料的方法尝试减少主缆缠包带脏污的问题。

英国福斯公路桥的主缆爬行维修平台

英国赛文桥的主缆提升维修挂篮

结语

综上所述，国内当前两大主流主缆防腐系统目前均存在各自的优缺点，为了确保悬索桥主缆寿命能够满足设计要求，我们还需要不断的对其进行改进，促进技术不断完善。

关于作者

周波，缆索防护专业人士

2008年毕业于中山大学（高分子材料与工程）

十余年专注桥梁缆索防护的材料和施工技术研发

从事梁缆索防护体系的新建施工和运营期检测维修。

主导悬索桥主缆防腐缠包带防腐技术国产化研究

研发的产品与国内同类产品相比具有色牢度高，密封性好等特点；

开发了可以替代进口杜邦公司的斜拉索防腐专用氟化膜保护胶带

熟悉美国NCHRP-534指南及悬索桥主缆钢丝腐蚀机理；

参与数十座大跨度缆索桥梁防护体系的检测和维修工作