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我国铁路钢桥梁涂料及涂装
摘要：介绍了铁路桥梁涂料主要品种、性能以及国内外钢桥涂装情况，提出我国铁路钢桥梁涂料发展趋势。
关键词：铁路钢桥；防腐蚀涂料；涂装
1 铁路钢桥的防腐蚀涂料
铁路钢桥无论国内还是国外一般都采用防腐蚀涂料进行防腐保护。我国铁路钢桥的涂料防腐蚀技术也是不断发展和逐渐完善的。20世纪50年代，钢梁涂料保护寿命仅为（2~3）年；60年代后期至80年代，先后采用了红丹防锈底漆与灰铝锌醇酸面漆（即66醇酸面漆）或灰云母氧化铁醇酸面漆配套体系，涂料保护寿命提高到了10年左右；90年代采用环氧富锌防锈底漆、云铁环氧中间漆、灰铝粉石墨醇酸面漆（即018醇酸面漆）配套系，涂料保护寿命达到15年以上。目前，正在推广使用环氧富锌防锈底漆、云铁环氧中间漆、氟碳面漆配套体系，以进一步延长铁路钢桥的维修、大修周期，预计该体系使用寿命在30年以上。
铁路钢桥涂料采用底面漆配套使用，充分发挥底漆的防锈作用和面漆的耐老化作用。国内外使用涂料品种见表1。
表1 国内外常用的钢桥涂料
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国别 |
底漆 |
中间漆 |
面漆 |
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中国 |
红丹防锈漆、富锌底漆 |
云铁环氧漆 |
灰云母氧化铁醇酸面漆，灰铝粉石墨醇酸面漆，聚氨酯面漆、氟碳面漆等 |
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德国 |
红丹醇酸底漆、油性红丹漆 |
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云铁铝粉醇酸面漆 |
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英国 |
锌黄酚醛底漆，富锌底漆 |
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云铁酚醛面漆，云铁聚氨酯面漆 |
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法国 |
红丹底漆 |
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云铁面漆 |
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美国 |
富锌底漆 |
流平罩漆，环氧漆 |
铝粉酚醛面漆，铝粉聚乙烯面漆，聚氨酯面漆 |
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日本 |
富逛锌底漆，油性红丹底漆，富锌底漆 |
云铁环氧漆 |
聚氨酯面漆，氯化橡胶面漆，醇酯面漆、氟碳面漆 |
下面介绍我国铁路钢桥用涂料：
1.1 红丹防锈漆
红丹防锈漆是传统的性能优异的防锈底漆，并且价格低廉。一般认为其防腐蚀能力是来自油中的脂肪酸和铅形成的铅皂，铅皂是一种缓蚀剂；但也有人认为，红丹颜料的保护作用与阴极和阳极腐蚀反应的极化有关。铁基体的阴极反应因低溶解度Pb2+化合物的生成而极化，而阳极反应则因从可溶性Fe2+形成不溶的Fe3+化合物，并与Pb2+的氧化物、氢氧化物一起沉积在金属晶格中而极化。
由于铅毒的存在，为了保护环境，现在红丹防锈漆正在逐渐为其他防锈底漆所代替，但铁路钢桥作为永久性的重要钢结构，所以在我国钢桥上仍普遍使用。
红丹防锈漆可以是红丹酚醛防锈漆，也可以是红丹醇酸防锈漆，其中红丹含量在不挥发物中含量不低于65%。
1.2 富锌底漆
富锌底漆是阴极保护型的重防腐涂料，分为无机富锌底漆和有机富锌底漆两大类。
无机富锌底漆包括水玻璃型和水解硅酸乙酯型两种，其中在钢桥上作为底漆使用的足前者。水玻璃型无机富锌底漆也称为水性无机富锌底漆。
我国使用的水性无机富锌底漆大多是二次固化型，它是由钠水玻璃(泡花碱)、锌粉组成，涂层成膜后需涂刷固化剂使涂层固化。目前在我国铁路已开始使用水性自固型无机富锌涂料，它主要是由钾水玻璃、锌粉组成，涂层在几小时内即可实现完全自固化，不怕雨淋，大大缩短了施工周期。已在我国新建的秦沈客车专运线丁香桥、渝怀线长寿桥等使用。
有机富锌底漆主要是环氧富锌底漆。由于环氧树脂与钢基板的附着性好，所以用量较大。
1.3灰云铁醇酸面漆
按照片状颜料可以延长面漆耐候寿命的思路，1978年研制成功了灰云铁醇酸面漆。该面漆采用云铁作为主要原料，利用其片状结构、化学惰性等特点，涂层耐候寿命也达到了10年以上。
1.4灰铝粉石墨醇酸面漆
1993年研制了铁路钢梁面漆——灰铝粉石墨醇酸面漆(又称018-2醇酸面漆)。其中的颜料使用的是鳞片状的铝粉石墨复合材料，它的耐候寿命能够达到15年以上。
1.5 丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆
明确规定了采用脂肪族异氰酸酯、含羟基丙烯酸树脂及耐候颜料制备聚氨酯面漆，它的耐候寿命能够达到20年以上。
1.6 氟碳面漆
氟碳面漆在国外也称为含氟的聚氨酯面漆，由于其中存在C-F键，其键能为485kJ／mol，原子间结合力强，所以其更耐大气曝晒，更耐酸、碱、盐等有害介质的侵袭，其保光性远远优于聚氨酯面漆，更适合用于对景观有要求的钢结构防腐涂装。
1.7聚氨酯上盖板涂料
铁路钢桥的纵梁、上承板梁和箱形梁的上盖板顶面使用耐磨涂料。它是由2道棕黄聚氨酯底漆(每道干膜最小厚度50μm)和4道灰聚氨酯盖板面漆(每道干膜最小厚度40μm)组成。这种涂装体系的特点是耐磨性好。
1.8灰云铁环氧中间漆
该漆在富锌底漆和钢铁的喷锌、喷铝层上具有优良的附着力和封闭性能。作为环氧富锌底漆、水性无机富锌底漆等高性能防锈漆的中间封闭涂层，增强整个涂层的层间附着力和保护性能。它能与环氧型、聚氨酯型和氯化橡胶型等涂料配套，也能与醇酸、酚醛等传统型涂料进行配套。
1.9环氧沥青涂料
主要用于非密封的箱形梁内表面的涂装。一般涂装4道，每道干膜最小厚度为60μm。
2 铁路钢桥涂装体系
为了获得较好的保护效果，使保护涂装具有最佳的防腐耐久性能，要根据钢桥的不同部位及所处环境科学合理地配套选用不同涂料，制定出涂装体系。表2列出了我国铁路钢桥目前所使用的涂装体系。
表2 钢桥涂装体系
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涂装体系 |
涂料（涂层）名称 |
每道干膜最小厚度/μm |
至少涂装道数 |
总干膜最小厚度/μm |
适用部位 |
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1 |
特制红丹酚醛(醇酸)防锈底漆 |
35 |
2 |
70 |
墩台吊篮、围栏和桥梁检查车等桥梁附属钢结构 |
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灰铝粉石墨或灰云铁醇酸面漆 |
35 |
2 |
70 |
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2 |
电弧喷铝层 |
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200 |
钢桥明桥面的纵梁、上承板梁、箱型梁上盖板 |
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环氧类封孔剂 |
20 |
1 |
20 |
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棕黄聚氨酯盖板底漆 |
50 |
2 |
100 |
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灰聚氨酯盖板面漆 |
40 |
4 |
160 |
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3 |
无机富锌防锈防滑涂料或电弧喷铝层 |
80 |
1 |
80 |
栓焊梁连接部分摩擦面 |
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100 |
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4 |
环氧沥青涂料或环氧沥青厚浆涂料 |
60 |
4 |
240 |
非密封的箱形梁和箱形杆件内表面 |
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120 |
2 |
240 |
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5 |
特制环氧富锌防锈底漆 |
40 |
2 |
80 |
钢梁主体，用于气候干燥、腐蚀环境较轻的地区 |
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或水性无机富锌防锈底漆 |
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棕红云铁环氧中间漆 |
40 |
1 |
40 |
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灰铝粉石墨醇酸面漆 |
35 |
2 |
70 |
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6 |
特制环氧富锌防锈底漆
或水性无机富锌防锈底漆
棕红云铁环氧中间漆
灰色丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆 |
40 |
2 |
80 |
钢梁主体，用于腐蚀环境较严重的地区 |
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40 |
1 |
40 |
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35 |
2 |
70 |
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7 |
特制环氧富锌防锈底漆或水性无机富锌防锈底漆棕红云铁环氧中间漆氟碳面漆 |
40 |
2 |
80 |
钢梁主体，用于酸雨、沿海等腐蚀环境严重、紫外线辐射强、有景观要求的地区 |
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40 |
1 |
40 |
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30 |
：2 |
60 |
3 铁路钢桥防腐蚀涂装
3.1 南京长江大桥的涂装
南京长江大桥目前使用的油漆涂装体系是表2中的第1体系即2道红丹酚醛底漆和3道云铁醇酸面漆。该体系使用中一般每隔(7～8)年需进行一次维护涂装，即涂装一次面漆。
3.2 芜湖长江大桥的涂装
芜湖长江大桥足1998年开始修建的，使用的油漆涂装体系是表2中的第5体系即2道环氧富锌底漆、1道云铁环氧中间漆和2道灰铝粉石墨醇酸面漆。该体系使用中一般每隔(12～15)年需进行一次维护性涂装。
3.3 万州长江特大桥钢梁的防腐涂装
万州长江特大桥足万宜铁路的重点工程，该桥地处腐蚀严重的重庆万州地区，目前正在建设中，所使用的涂装体系为环氧富锌2道，云铁环氧中间漆1道，氟碳面漆2道。该体系使用寿命预计可达到30年以上。
4 国外钢桥涂装
4.1 英国钢桥涂装
英国钢梁涂料防锈以长期保护为主要目标，在城区也有装饰性涂料涂装的钢梁。采用喷锌、封孔中间漆和云铁面漆涂装体系的钢梁较多，防蚀方法和防蚀路线比较保守。近几十年来，采用锌黄防锈漆或富锌涂料、云铁中间漆和各种面漆的保护涂装方法。他们认为：在一般环境下，用普通标准涂料即可，在恶劣环境下，需采用喷锌或富锌涂料，然后涂装保护面漆。在箱形梁内侧，因不易维修，冷凝水又多，采用无溶剂和重防腐涂料保护。在维修方面，采用每6年左右重涂一次，防止原涂层深度老化破坏。
4.2 美国钢桥涂装
美国钢梁涂料防锈也是以长期保护为主要目标，也有装饰性保护性涂装的钢梁。多采用富锌涂料为底漆，上涂聚乙烯、聚氨酯等涂料，在一般环境下，也采用红丹防锈漆和铬酸锌等防锈底漆。他们重视初始除装，除锈彻底，认为以富锌涂料为底漆，上涂耐久的面漆，多层涂装，使用寿命可达20年以上。他们总结出几条结论：a.在恶劣环境下，钢梁要喷砂除锈，粗糙度要合适；b.涂层需要的干膜厚度与涂料的性能有关；C.底漆应避免过多的填料；d.油性涂料和醇酸防锈漆在一般环境中性能良好e.富锌涂料在恶劣的环境下性能很好，但效果随品种和其配套面漆不同而有差异；f.底漆和面漆配套很重要，施工中应注意。
4.3 日本钢桥涂装
日本钢梁注意防护性和装饰性，最早采用红丹防锈漆和醇酸面漆，在20世纪70、80年代采用富锌涂抖、氯化橡胶涂料、聚氨酯涂料等，近几年也采用超耐候的氟碳涂料作为钢梁保护用材料。由于日本已进人老龄化社会，钢结构的维修费用和难度越来越大，听以日本很重视长寿命涂料和涂装体系的研究和使田，并用全寿命成本分析方法选用、评定涂料和涂装体系。
5 发展趋势
随着铁路向高速、电气化的发展，对钢桥维修、大修的要求更高，不可能像以前那样经常在桥梁上进行施工操作，这都要求研制防腐性能更好、使用寿命更长的涂装体系，在整个钢桥使用过程中只进行一、二次保护涂装，同时应研制对环境污染小的水性涂料、环保型涂料。
5.1 高性能涂料
如常温固化氟碳涂料，它具有超常的耐候性、突出的耐盐雾性、优异的耐化学介质和良好的抗沾污性及耐冲刷性。国内的氟碳涂料在主要性能上与国外产品尚有一定差距，所以应加强氟碳涂料尤其是氟碳树脂的研发力度，生产出真正意义上的氟碳涂料。
5.2 水性涂料
随着生活水平的不断提高，人们的环保意识也在不断增强，钢桥涂装使用水性涂料是必然趋势。水性无机富锌漆作为预涂底漆已在我国钢结构加工中广泛应用，也已开始在我国钢桥上作为配套底漆使用，但使用中仍存在一些问题，如涂层较脆，与其它涂料配套性不好等，还有待进一步的改进和研究。
5.3 复合保护材料
钢桥表面电弧喷涂金属再涂面漆。喷金属保护始于1910年，至今已有90多年的历史。国外的20世纪30年代已广泛采用喷锌涂层继而用喷铝涂层保护铁路和公路桥梁、各种水工钢结构和水电站设备、石油化工装备以及船舶等。我国从50年代开始应用至今也已经有50年的历史。实践证明喷金属防腐是一种长效、适用的防腐蚀方法。经过90多年的发展，喷金属已不单能喷锌、喷铝而且可喷铝合金、喷铝镁合金以及喷铝稀土合金等；在喷涂工艺上也从火焰喷涂逐步发展为电弧喷涂甚至高速电弧喷涂等。电弧喷涂金属再漆面漆近年来在我国港口码头、桥梁等开始应用，如粤海栈桥工程。
5.4 铁路钢筋混凝土桥的保护材料
现在铁路钢筋混凝土桥的设计寿命也和钢桥一样，是100年，另外，既有线上的混凝土桥也不同程度地出现了腐蚀等破坏。因此需要对其进行修补或保护，其中一个主要的保护措施是研制防护涂料，并制定相应的施工工艺。 | 
