2.2國(guó)內(nèi)懸索橋主纜的涂裝體系

    20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)的懸索橋建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，先后建成了汕頭海灣大橋、西陵長(zhǎng)江大橋、虎門(mén)大橋、江陰長(zhǎng)江大橋、廈門(mén)海滄大橋、宜昌長(zhǎng)江大橋和潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋等10余座大跨徑懸索橋。國(guó)內(nèi)懸索橋主纜腐蝕防護(hù)基本上采用“防腐膩?zhàn)?纏繞鋼絲+外防護(hù)涂層”的方法，不同之處在于膩?zhàn)硬牧喜煌屯鈱油苛舷到y(tǒng)組成的差異。國(guó)內(nèi)懸索橋主纜涂裝體系主要采用5種防腐涂裝體系:①江陰長(zhǎng)江大橋主纜涂裝體系采用的是歐美技術(shù)，纏絲前采用的油性鋅粉密封膏對(duì)主纜鋼絲有陰極保護(hù)作用，但缺點(diǎn)是其密度達(dá)7000～8000kg/m3，對(duì)主纜的增質(zhì)量較大，而且粘接性也較差。另外，在經(jīng)過(guò)纏絲后采用重防腐涂料進(jìn)行外層防護(hù)，在理論上是可行的，但是圓形鋼絲纏絲不可避免會(huì)出現(xiàn)不均勻縫隙，因此涂料不能達(dá)到完全有效防護(hù)。香港青馬大橋也出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似問(wèn)題，即主纜表面局部有涂膜開(kāi)裂脫皮的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致主纜個(gè)別部位進(jìn)水，維修保養(yǎng)任務(wù)較重;②虎門(mén)大橋主纜防腐方案在世界上是比較獨(dú)特的，在纏絲前后均采用了一種美國(guó)進(jìn)口的聚氨酯膩?zhàn)樱雷o(hù)總厚度達(dá)到5cm，形成了一個(gè)整體的橡膠防護(hù)層，具有較高的防護(hù)等級(jí);③潤(rùn)揚(yáng)大橋主纜涂裝體系與日本的來(lái)島大橋相同，同時(shí)采用了S型鋼絲纏絲加裝送干燥空氣除濕系統(tǒng)，可有效地除去主纜空隙中的水分，維持主纜內(nèi)部空氣相對(duì)濕度在40%以下，從而達(dá)到防腐的目的;④北京航空材料研究院(BIAM)從1995年汕頭海灣大橋開(kāi)始，利用其獨(dú)有的航空密封材料技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一套系統(tǒng)全面的主纜防護(hù)涂裝體系，主要結(jié)構(gòu)為“不干性密封膏+纏絲+聚硫橡膠包覆層+881系統(tǒng)重防腐涂裝材料”，索夾等結(jié)構(gòu)縫隙采用聚硫橡膠密封劑做防水密封。該體系在近10年的時(shí)間內(nèi)已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)新建造的20余座懸索橋，從材料和工藝來(lái)看，技術(shù)較成熟，能夠滿足主纜防護(hù)技術(shù)的要求;⑤豐都長(zhǎng)江大橋采用涂刷瀝青涂料+包裹玻璃絲布、隔熱材料+包裹鋼絲網(wǎng)水泥外防護(hù)層的主纜防護(hù)體系;桂林麗君橋主纜采用PE護(hù)套防護(hù)。國(guó)內(nèi)懸索橋主纜的涂裝體系見(jiàn)表2［5］。

    3主纜防腐涂裝體系存在的問(wèn)題

    國(guó)內(nèi)懸索橋主纜腐蝕防護(hù)最常采用的是圓鋼絲纏繞涂層防護(hù)法，但是涂層的干裂以及圓鋼絲纏繞層的裂縫使得主纜的防腐效果達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，甚至導(dǎo)致主纜鋼絲發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。要使圓鋼絲纏繞涂層防護(hù)法成為一種行之有效的主纜防護(hù)方法，必須解決圓鋼絲的間隙問(wèn)題以及外防護(hù)涂層的固化問(wèn)題。

    懸索橋主纜鋼絲的腐蝕是由于施工中或竣工后滲入的水分引起的，水分在主纜內(nèi)因外界氣溫上升而汽化、因外界氣溫下降而在主纜表面大范圍凝結(jié)，這種易生銹狀態(tài)反復(fù)進(jìn)行便會(huì)導(dǎo)致主纜的腐蝕［7］。防護(hù)膩?zhàn)尤菀壮霈F(xiàn)開(kāi)裂和氧化等現(xiàn)象，嵌縫材料直接暴露于大氣中易產(chǎn)生老化開(kāi)裂現(xiàn)象，外表面涂裝材料在空氣中也容易出現(xiàn)老化開(kāi)裂，空氣中的水分容易通過(guò)這些開(kāi)裂位置及鋼絲纏繞層的裂縫侵入主纜內(nèi)，導(dǎo)致主纜鋼絲腐蝕，而傳統(tǒng)的腐蝕防護(hù)技術(shù)無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題［8－10］。

    4懸索橋主纜除濕防腐系統(tǒng)

    傳統(tǒng)的防腐方法無(wú)法從本質(zhì)上阻止腐蝕的發(fā)生，只是減緩了腐蝕的速度;要阻止主纜鋼絲腐蝕的發(fā)生，只有將主纜內(nèi)的水分排出，才能確保主纜內(nèi)的空氣環(huán)境不會(huì)引起鋼絲腐蝕。主纜除濕系統(tǒng)通過(guò)向主纜內(nèi)輸送干燥空氣將主纜的水分排出，其原理是降低主纜內(nèi)部的相對(duì)濕度，使主纜處于一個(gè)相對(duì)封閉、干燥的環(huán)境中，避免主纜內(nèi)的鋼絲銹蝕［11－14］。我國(guó)潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋的主纜是由直徑5.3mm的鍍鋅鋼絲組合而成的，其間有20%左右的空隙，主纜外表設(shè)有密閉護(hù)套層［15］。主纜除濕系統(tǒng)通過(guò)送氣管和送氣罩將干空氣注入主纜鋼絲空隙，干空氣在主纜空隙內(nèi)流動(dòng)，降低主纜空隙內(nèi)的空氣濕度，最后干空氣變成濕空氣從排氣罩排出。主纜護(hù)套層將干燥的主纜內(nèi)部環(huán)境與外界大氣隔離，保持主纜內(nèi)干燥狀態(tài)。主纜除濕系統(tǒng)工作流程為:粗過(guò)濾空氣→精過(guò)濾處理→除濕機(jī)除濕→高壓風(fēng)機(jī)送風(fēng)→冷卻→送氣管輸氣→送氣罩送氣→主纜內(nèi)除濕→排氣罩排氣。主纜除濕系統(tǒng)工作流程見(jiàn)圖2。

    5結(jié)語(yǔ)

    懸索橋主纜腐蝕是個(gè)世界性的難題，國(guó)內(nèi)外主纜防腐涂裝體系主要采用“防腐膩?zhàn)?纏繞鋼絲+外防護(hù)涂層”的防護(hù)結(jié)構(gòu)，由于防護(hù)膩?zhàn)?、嵌縫材料和外涂裝材料容易出現(xiàn)老化開(kāi)裂，致使后期的維護(hù)費(fèi)用非常昂貴。美國(guó)和日本對(duì)多座懸索橋主纜進(jìn)行檢查，主纜均發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕，說(shuō)明主纜防腐涂裝體系防腐效果不太理想，其原因是主纜防腐涂裝體系無(wú)法除去主纜內(nèi)部的水分。

    主纜防腐涂裝體系雖然短期內(nèi)有效，但是沒(méi)有徹底解決防腐問(wèn)題。日本從20世紀(jì)90年代開(kāi)始進(jìn)行主纜除濕防腐系統(tǒng)的研究，并在明石海峽大橋、來(lái)島海峽大橋上安裝了主纜除濕防腐系統(tǒng)，實(shí)踐證明主纜除濕防腐系統(tǒng)能阻止主纜鋼絲腐蝕。主纜除濕防腐系統(tǒng)是懸索橋主纜鋼絲防腐新技術(shù)，我國(guó)是世界纜索橋梁發(fā)展最快的國(guó)家，目前國(guó)內(nèi)主纜除濕防腐技術(shù)還只能靠全套引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，因此有必要進(jìn)行相關(guān)的研究。要阻止懸索橋主纜發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)采用主纜防腐涂裝體系和主纜除濕防腐系統(tǒng)相結(jié)合的方法。

    彭關(guān)中，繆小平，范良凱，賈代勇，隋魯彥，何明來(lái)

    (解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院，南京210007)