这座大桥采用了先进防腐涂层与长效重防腐体系
行业前沿 By.王浩

这座大桥采用了先进防腐涂层与长效重防腐体系

从1月10号开始,为期40天的2020年春运大幕拉开,刚刚成立的港珠澳大桥海事局(2019年11月25日成立)为保障港珠澳大桥春运期间安全通行24小时巡逻待命。港珠澳大桥在世界桥梁建筑历史上创造了无数奇迹,长度最长、施工难度最大、设计寿命最长、创新技术最多等等。

从1月10号开始,为期40天的2020年春运大幕拉开,刚刚成立的港珠澳大桥海事局(2019年11月25日成立)为保障港珠澳大桥春运期间安全通行24小时巡逻待命。港珠澳大桥在世界桥梁建筑历史上创造了无数奇迹,长度最长、施工难度最大、设计寿命最长、创新技术最多等等。

港珠澳大桥全长近50公里,主体工程“海中桥隧”长度约为30公里,其中包括近7公里的海底隧道。除去隧道部分的海中桥梁长度约为23公里,由将近1500根钢管复合桩支撑起来,钢管桩本身总重就达到96000吨。由于大桥本身体量庞大,又需要满足120年的设计寿命,钢管桩的尺寸也达到了世界顶级水平,每根钢管桩外径在2到2.5米左右,最长达到75米,单根自重可达110吨。据实验研究表明,通过腐蚀探针所测数据显示,普通碳钢每年的腐蚀速度达到 0.3~0.4mm/年,当手表上的秒针转过一圈半,世界上就有一吨钢铁被腐蚀成铁锈。同时,港珠澳大桥位于广东省珠江口外的伶仃洋海域,该地区属亚热带海洋性气候,根据 ISO12944-2《钢结构的防腐蚀保护涂层体系第2部分:环境分类》,港珠澳大桥桥梁工程所处的大气腐蚀环境为高盐度的沿海和近海地区,属于最高腐蚀等级的 C5-M 类型。水面之上以及桥面上的部件发生毁坏还有维修甚至更换的可能,钢管桩作为深埋在水面下数十米的桥梁根基,在120年的全寿命周期中无法更换且维护困难,必须确保可靠性,做到万无一失。因此,桥基钢管复合桩系列防腐蚀是港珠澳大桥三大难点之一。

针对大桥的自身特点、所处环境,为保证大桥达到120年的超长寿命,港珠澳大桥涂装采用先进防腐涂层与长效重防腐体系。

既然海泥中存在各种容易产生腐蚀的介质,只要用涂层将它们与钢管桩本身隔离开来,就可以极大地避免腐蚀的发生。我们知道,港珠澳大桥钢管桩处于极端苛刻的服役环境,这对于任何防腐涂料而言都是巨大的挑战。为什么呢?因为钢管桩位于海泥环境中,打桩过程中的机械损伤、泥砂碎石磨划伤就已经会对涂层的表面造成相当大的威胁。此外,在充满腐蚀性介质的海泥中保证120年的使用寿命而不发生明显性能衰退更是难上加难。在这样的要求下,中科院金属所的科研人员利用在“SEBF/SLF高性能防腐涂层”方面积累的先进经验,为港珠澳大桥钢管桩提供了世界顶级的防腐涂层。SEBF和SLF均为环氧树脂粉末为核心的涂料体系,主要用于重腐蚀条件。以主要应用于钢管桩外壁的SEBF涂层为例,其与基体的粘接强度达到了国内外同类产品的一倍以上,充分保证了打桩过程中镀层的完好性。该镀层在酸碱盐环境中的化学稳定性都非常出色,抗水防渗能力优异。此外,抗应力腐蚀能力和空泡腐蚀能力优异,与牺牲阳极法连用时抗剥离性能好,在阴极保护电流作用下的剥离厚度只有国际标准的30%。在中科院金属所科研人员的指导下,港珠澳大桥最终采用高性能防腐涂层+阴极保护的联合防护方法来确保钢管桩的服役可靠性。在钢管桩120年的设计寿命中,前70年将采用高性能涂层防护为主、牺牲阳极式阴极保护为辅的联合防护进行腐蚀抑制。后50年则以牺牲阳极保护+钢管预留腐蚀余量为主、高性能涂层防护为辅的联合防护方式保证耐久性。

在防腐涂装施工方面,港珠澳大桥已成功做到涂层附着力平均在15MPa的稳定水平,远远高于国家标准(5MPa)及国际标准(3MPa)数倍,这对延长港珠澳大桥使用寿命的目的起到了决定性的作用。防腐涂装属于表面处理技术,涂层脱落了就起不到防腐蚀作用,涂层附着力越强使用寿命越长。先进创新的防腐蚀技术可以有效减缓遏制环境腐蚀,大幅度提高延长桥梁设施的使用寿命。 涂层干膜厚度检验要求外表面达到双90%,内表面达到双 85%,特别要求厚度不高于总干膜厚度的两倍,这比国家标准的范围缩少了 1/3,也就是厚度控制在 380μm ~ 760μm 之间。这也正是世界级的工程需要世界级的付出。


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