冷镀锌漆在桥梁钢结构防腐保护的应用
冷镀锌漆在桥梁钢结构防腐保护的应用
摘要：工业重防腐涂料冷镀锌漆是一种新型、长效、环保、便捷的桥梁钢结构防腐保护方法，冷镀锌漆对钢结构拥有阴极保护和屏障保护双重保护作用，具有热浸镀锌和富锌涂料的优点且克服了其不足，已在全球 120 多个国家和地区钢结构各领域获得广泛应用。由于工业重防腐涂料冷镀锌防腐性能优异施工方法简单、灵活、方便，可广泛用于桥梁各种钢结构的腐蚀防护和维修。
1.前言
桥梁钢结构处在跨越江河湖海的自然环境下，长期暴露在日晒、风雨、潮湿、盐雾和污染工业大气的腐蚀环境中，而且长期承受交通荷载，很容易遭受腐蚀破坏，所以为了保证桥梁的安全，桥梁钢结构的防腐保护已经成为保证钢结构桥梁长期安全营运的重要课题。目前我国桥梁钢结构常用的防腐保护体系有二种，
一是无机富锌底漆/环氧富锌底漆＋中层漆＋丙烯酸聚氨酯面漆（有机涂料配套方案）
二是常用热喷锌/铝＋封闭漆＋中层漆＋丙烯酸聚氨酯面漆（阴极保护加涂料配套方案）。
采用第一种防腐保护体系具有成本低和涂装工艺成熟的优点但保护年限较短，我国现有采用这保护体系的桥梁钢结构一般都是在 5～8 年就要进行彻底大修，这样不仅影响交通正常进行且带来了庞大的桥梁防腐维护费用。采用第二种防腐保护体系具有保护年限长和综合经济效益好的优点，但具有成本高、表面处理要求高、施工工艺复杂、施工工期长和不环保的缺点。所以现向大家介绍一种新型桥梁钢结构防腐产品技术－冷镀锌漆。该产品技术在国外应用达 32 年，进入中国市场近 10 年，已在全球 120 多个国家和地区钢结构各领域获得广泛应用。
2.冷镀锌漆的组成及保护原理
工业重防腐涂料冷镀锌漆具有阴极保护和屏障保护双重保护作用，防腐性能十分优越。它具有传统热浸镀锌和富锌涂料的优点而克服了它们的不足。
2.1 工业重防腐涂料冷镀锌的组成
工业重防腐涂料冷镀锌是一种防腐性能优异的钢结构防腐保护产品，它是由电解锌粉、有机树脂和挥发性溶剂组成的单组分溶剂性有机涂料，其中：
① 原子化锌粉：纯度高于 99.995%，不含铅、镉等重金属，采用原子化法提炼，颗粒超细化，直径约为 3～5μm，呈椭球状，锌颗粒间接触面大且多，排列紧密空隙小。锌加涂膜镀锌层干膜中含锌量 96%（±1%）。
② 有机树脂：无毒中性树脂
③ 溶剂: 不饱和碳氢化合物、挥发性芳香烃、无毒环保型溶剂。固体成分重量占 80%（±3％）
2.2 工业重防腐涂料冷镀锌涂膜镀锌工作原理
涂膜镀锌的保护原理来自两个途径，一个是阴极保护（牺牲阳极式），一个是屏障保护（有机涂料层）
2.2.1 阴极保护
阴极保护的基本原理即金属（钢铁）通过牺牲阳极而使之获得阴极保护，冷镀锌阴极保护原理是基于涂层中金属锌可牺牲自身而使钢铁受到保护，干膜含锌量高达96％足以保证为钢结构提供绝好的阴极保护。在对冷镀锌和热镀锌同样条件进行电化学试验测试结果表明冷镀锌阴极保护原理类似于热镀锌，防腐蚀保护性却能优于热浸锌。还有冷镀锌长达 9500 小时的中性盐雾实验证明：即使是在极其苛刻的侵蚀环境下，仍能长效牺牲其本身而对钢铁表面形成保护，
2.2 屏障保护
工业重防腐涂料冷镀锌中的特殊有机树脂在锌颗粒的周围形成了致密的保护屏障层，可抵御外界的侵蚀。同时在涂膜镀锌层表面，电解锌颗粒与空气中的 CO2、SO2和氯离子结合生成各类锌盐，填满了涂层的孔隙，形成了一层锌盐屏障，减缓了镀锌层和钢结构的腐蚀速率，从而延长了保护期。
2.3 冷镀锌漆的优点
工业重防腐涂料冷镀锌是采用原子化方法提炼的高纯度锌粉制造的，是具有一定科技含量的先进的防腐保护方法，具有优良的耐腐蚀性耐盐雾耐酸性。
2.3.1 防腐保护性能优异其保护年限
由于冷镀锌干膜中含有高达96%以上的用原子化方法提炼的高纯度超细化椭圆状的原子化锌颗粒，因此涂层导电性好、阴极保护作用优异。同时特殊的有机树脂融合剂也形成了良好的屏障保护作用。所以可为桥梁钢结构提高长效防腐保护。
2.3.2 施涂简单、快捷、灵活
工业重防腐涂料冷镀锌涂装施工可以采用刷涂、滚涂、浸涂、有气喷涂、无气喷涂、静电喷涂的方法。可在工厂或现场环境下，在潮湿和轻度锈蚀锈的表面上。锌加涂层干燥快，复涂时间短。能有效节省人力物力，节约原料消耗，缩短工期，降低成本。
* 具有良好的重融性：在已有的锌加或其它镀锌层面上，涂以新的锌加层时两个层面将有机完美的结合成一体。采用锌加涂膜镀锌维修更新已损伤的镀锌设施，将大幅度降低成本。
* 具有良好的柔韧性、抗冲击性和耐磨性：锌加涂层与金属表面已发生电化学结合，附着力强抗剥落，随后形成的锌盐使镀层与周围环境间产生一个隔离层，特别抗强烈的机械震动和提高涂层耐磨性。
2.3.3 绿色环保
工业重防腐涂料冷镀锌产品不含铅、镉等重金属、甲苯、二甲苯、甲乙酮、一氯甲烷等有害溶剂。涂层属厚膜型，VOC 比较低。
2.4 冷镀锌防腐保护年限
2.4.1冷镀锌多层系统
工业重防腐涂料冷镀锌多层系统具有比冷镀锌单一系统超过双倍的防腐保护年限，根据世界公认的最佳协同效应。防腐保护年限估算公式如下：
涂装系统防腐保护年限 = ( 锌加防腐保护年限 + 面漆的屏障保护年限) ×1.5 ～ 2.5
假设在多层系统中推荐涂装锌加 60 μm，在工业大气污染环境条件下，冷镀锌具有至少 12 年的防腐保护年限，假设面漆的屏障保护年限至少为 8 年，那么此多层系统防腐保护年限为 30 年以上。
2.4.2 冷镀锌作为单一系统
涂装 60 μm 冷镀锌的防腐保护年限如下：
①在无化学品污染的室内环境条件下超过 20 年以上
②在郊区大气环境条件下为 20 年以上
③在工业污染内陆环境条件下为 12 年以上
④在沿海污染环境条件下为 10 年以上
3. 冷镀锌在桥梁钢结构的应用
由于冷镀锌防腐性能优异、施工方法简单、灵活、方便，近年来涂膜镀锌已广泛应用于桥梁各种钢结构的腐蚀防护，作为各种大气腐蚀环境下桥梁钢结构表面的长效防腐保护方法，主要桥梁工程业绩有杭州湾跨海大桥、舟山连岛工程西侯门大桥和金塘大桥、宁波庆丰大桥、上海长江大桥、广州珠江特大桥、广州黄浦大桥、武汉天心州大桥、润扬大桥南接线跨沪宁桥等。
3.1冷镀锌应用在主要桥梁钢结构的防护
工业重防腐涂料冷镀锌可以作为桥梁钢箱梁、钢塔、钢桁梁、钢拱、钢锚固件等钢结构的重防腐涂装体系的底层，为桥梁钢结构提供长效防腐涂装保护层。 常用的各种桥梁钢结构涂装配套体系如下：
备注：该涂装配套体系为长效型，设计防腐保护年限为 15～25 年，腐蚀环境分类依据ISO12944-2 标准进行确定。
3.2 冷镀锌应用在桥梁缆索系防护
工业重防腐涂料冷镀锌可以方便地用于悬索桥缆索锚固结构、主鞍和散索鞍 ( 含埋件) 、索夹、主缆和吊索锚具等的腐 蚀防护；用于斜拉桥的斜拉索锚固结构和锚具等的防护；用于拱桥吊索锚具结构部分和拱结构的防护。
索鞍是一种结构比较复杂的特大型结构件，质量大、加工难度大，是悬索桥的永久结构件，由于体积大不能实施热镀锌，以前防护主要是热热喷锌，由于结构复杂有一定的施工难度，为了适应工期要求，减少防护难度，广州珠江黄埔大桥在悬索桥主鞍和散鞍 (含埋件制造)中应用了冷镀锌防护。
3.3 冷镀锌应用在桥梁钢结构维修工程
因为工业重防腐涂料冷镀锌防腐性能优异且表面处理要求比较简单，所以冷镀锌特别适合应用在桥梁钢结构维修工程，冷镀锌应用在桥梁钢结构维修工程具有以下优势：
① 由于冷镀锌防腐性能优异，采用冷镀锌可以确保桥梁钢结构维修后具有长效保护年限。
② 采用冷镀锌维修是表面处理比较简单，对于桥梁钢结构维修时喷砂不到的部位或者不能
喷砂的部位，可以采用人工打磨处理 St2 级即可，冷镀锌可以直接在轻度锈蚀的钢结构表面，并且可以保证其防腐性能基本不受到影响。
③ 因为冷镀锌具有良好的重融性，所以旧锌加涂层表面只需简单的用水冲刷去除锌盐层后
就可以重新涂装锌加，节约将来维修费用。
④ 工业重防腐涂料冷镀锌为单组分产品，施工简单，对涂装施工环境要求低，可以在相对湿度 95%下进行涂装，同时锌加干燥快，可以缩短桥梁钢结构维修施工时间。
⑤ 冷镀锌属于环保的产品，应用在桥梁钢结构维修时可以减少维修涂装对周围环境的影响。
3.4 工业重防腐涂料冷镀锌应用在桥梁混凝土钢筋保护
由于二氧化碳、二氧化硫、氯离子等腐蚀介质侵入桥梁混凝土造成钢筋腐蚀，这种腐蚀会造成混凝土结构的强度降低，从而大大缩短桥梁的使用寿命。近年来,我国对桥梁混凝土钢筋（包括桥梁预制梁护栏钢筋和桥梁桩基钢筋）的防护得到了广泛的重视，现在常用两种方法对桥梁混凝土钢筋进行直接的保护，一是采用环氧涂层钢筋，二是采用冷镀锌，采用冷镀锌钢筋具有以下特点：
①同采用环氧涂层钢筋相比, 冷镀锌所提供的将是更好的保护和更优的性价比，首次维护的时间可延长到 30 年以上。
②冷镀锌涂层具有非常优异的柔韧性, 当钢筋被反复弯曲时也不会发生剥落。
③在混凝土的包裹中, 冷镀锌涂层表面形成一层锌盐填满了孔隙, 成为更好的保护层。同时, 增加冷镀锌表面的粗糙度, 提高了钢筋与混凝土之间的握裹力。
④同采用环氧涂层钢筋相比,冷镀锌施工比较方便、简单。可集中进行流水线生产，也可在工程现场进行施工。
目前许多国内桥梁工程项目都采用涂膜镀锌钢筋如：深圳沿江高速公路、京沪高铁工程、杭州湾跨海大桥工程、舟山金塘大桥、上海长江大桥、青岛海滨大道岔河大桥、天津南疆进港铁路桥等工程项目。
4. 结语
工业重防腐涂料冷镀锌漆向桥梁钢结构行业提供了一种新型、长效、环保与便捷的防腐保护方法，冷镀锌涂层具有重融性、柔韧性、抗冲击性、耐磨性等优异的特性，它具有热浸镀锌和富锌涂料的优点且克服了其不足，更适合桥梁钢结构长效防腐保护的需要。
采用冷镀锌应用在桥梁各种钢结构的保护或者在桥梁钢结构维修时采用冷镀锌保护方案，这些都将为在桥梁使用寿命内节约大量的桥梁钢结构防腐维护费用，减少环境污染，延长桥梁钢结构的使用寿命，产生巨大的经济效益。