2.2國內懸索橋主纜的涂裝體系

    20世紀90年代以來，我國的懸索橋建設取得了突飛猛進的發(fā)展，先后建成了汕頭海灣大橋、西陵長江大橋、虎門大橋、江陰長江大橋、廈門海滄大橋、宜昌長江大橋和潤揚長江大橋等10余座大跨徑懸索橋。國內懸索橋主纜腐蝕防護基本上采用“防腐膩子+纏繞鋼絲+外防護涂層”的方法，不同之處在于膩子材料不同和外層涂料系統(tǒng)組成的差異。國內懸索橋主纜涂裝體系主要采用5種防腐涂裝體系:①江陰長江大橋主纜涂裝體系采用的是歐美技術，纏絲前采用的油性鋅粉密封膏對主纜鋼絲有陰極保護作用，但缺點是其密度達7000～8000kg/m3，對主纜的增質量較大，而且粘接性也較差。另外，在經過纏絲后采用重防腐涂料進行外層防護，在理論上是可行的，但是圓形鋼絲纏絲不可避免會出現(xiàn)不均勻縫隙，因此涂料不能達到完全有效防護。香港青馬大橋也出現(xiàn)過類似問題，即主纜表面局部有涂膜開裂脫皮的現(xiàn)象，從而導致主纜個別部位進水，維修保養(yǎng)任務較重;②虎門大橋主纜防腐方案在世界上是比較獨特的，在纏絲前后均采用了一種美國進口的聚氨酯膩子，防護總厚度達到5cm，形成了一個整體的橡膠防護層，具有較高的防護等級;③潤揚大橋主纜涂裝體系與日本的來島大橋相同，同時采用了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，維持主纜內部空氣相對濕度在40%以下，從而達到防腐的目的;④北京航空材料研究院(BIAM)從1995年汕頭海灣大橋開始，利用其獨有的航空密封材料技術，開發(fā)了一套系統(tǒng)全面的主纜防護涂裝體系，主要結構為“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”，索夾等結構縫隙采用聚硫橡膠密封劑做防水密封。該體系在近10年的時間內已成功應用于國內新建造的20余座懸索橋，從材料和工藝來看，技術較成熟，能夠滿足主纜防護技術的要求;⑤豐都長江大橋采用涂刷瀝青涂料+包裹玻璃絲布、隔熱材料+包裹鋼絲網水泥外防護層的主纜防護體系;桂林麗君橋主纜采用PE護套防護。國內懸索橋主纜的涂裝體系見表2［5］。

    3主纜防腐涂裝體系存在的問題

    國內懸索橋主纜腐蝕防護最常采用的是圓鋼絲纏繞涂層防護法，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不到預期的目標，甚至導致主纜鋼絲發(fā)生嚴重的腐蝕。要使圓鋼絲纏繞涂層防護法成為一種行之有效的主纜防護方法，必須解決圓鋼絲的間隙問題以及外防護涂層的固化問題。

    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，這種易生銹狀態(tài)反復進行便會導致主纜的腐蝕［7］。防護膩子容易出現(xiàn)開裂和氧化等現(xiàn)象，嵌縫材料直接暴露于大氣中易產生老化開裂現(xiàn)象，外表面涂裝材料在空氣中也容易出現(xiàn)老化開裂，空氣中的水分容易通過這些開裂位置及鋼絲纏繞層的裂縫侵入主纜內，導致主纜鋼絲腐蝕，而傳統(tǒng)的腐蝕防護技術無法解決這個問題［8－10］。

    4懸索橋主纜除濕防腐系統(tǒng)

    傳統(tǒng)的防腐方法無法從本質上阻止腐蝕的發(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，只有將主纜內的水分排出，才能確保主纜內的空氣環(huán)境不會引起鋼絲腐蝕。主纜除濕系統(tǒng)通過向主纜內輸送干燥空氣將主纜的水分排出，其原理是降低主纜內部的相對濕度，使主纜處于一個相對封閉、干燥的環(huán)境中，避免主纜內的鋼絲銹蝕［11－14］。我國潤揚長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，主纜外表設有密閉護套層［15］。主纜除濕系統(tǒng)通過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流動，降低主纜空隙內的空氣濕度，最后干空氣變成濕空氣從排氣罩排出。主纜護套層將干燥的主纜內部環(huán)境與外界大氣隔離，保持主纜內干燥狀態(tài)。主纜除濕系統(tǒng)工作流程為:粗過濾空氣→精過濾處理→除濕機除濕→高壓風機送風→冷卻→送氣管輸氣→送氣罩送氣→主纜內除濕→排氣罩排氣。主纜除濕系統(tǒng)工作流程見圖2。

    5結語

    懸索橋主纜腐蝕是個世界性的難題，國內外主纜防腐涂裝體系主要采用“防腐膩子+纏繞鋼絲+外防護涂層”的防護結構，由于防護膩子、嵌縫材料和外涂裝材料容易出現(xiàn)老化開裂，致使后期的維護費用非常昂貴。美國和日本對多座懸索橋主纜進行檢查，主纜均發(fā)生了嚴重腐蝕，說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法除去主纜內部的水分。

    主纜防腐涂裝體系雖然短期內有效，但是沒有徹底解決防腐問題。日本從20世紀90年代開始進行主纜除濕防腐系統(tǒng)的研究，并在明石海峽大橋、來島海峽大橋上安裝了主纜除濕防腐系統(tǒng)，實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，我國是世界纜索橋梁發(fā)展最快的國家，目前國內主纜除濕防腐技術還只能靠全套引進設備和技術，因此有必要進行相關的研究。要阻止懸索橋主纜發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，應采用主纜防腐涂裝體系和主纜除濕防腐系統(tǒng)相結合的方法。

    彭關中，繆小平，范良凱，賈代勇，隋魯彥，何明來

    (解放軍理工大學工程兵工程學院，南京210007)