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跨海大桥施工中的防腐蚀技术研究

张成明
  
工程技术探索
2025年28期
鹤城建设集团股份公司 辽宁盘锦 124031

摘 要:跨海大桥作为海洋工程的重要组成部分,长期服役于高盐、高湿、强紫外线的苛刻腐蚀环境中,结构腐蚀问题直接影响其安全性能与服役寿命。本文以跨海大桥施工中的防腐蚀技术为研究核心,首先分析海洋环境不同腐蚀区带的腐蚀特性,明确浪花飞溅区等关键区域的防护重点。随后从混凝土结构与钢结构两大核心体系出发,系统阐述涂层防护、阴极保护、材料改性等传统防腐蚀技术的施工要点,重点介绍石墨烯复合涂层、生物诱导防护、智能监测等新型技术的应用优势,新增绿色防腐蚀技术与施工质量专项管控内容。最后提出施工全过程的质量控制措施,为跨海大桥防腐蚀施工提供技术参考,助力提升工程结构的耐久性与安全性。

关键词:跨海大桥;施工技术;防腐蚀;海洋环境

引言

我国海岸线漫长,跨海大桥作为连接沿海区域的交通枢纽,在经济发展中发挥着不可替代的作用。然而海洋环境中高浓度氯离子、频繁干湿循环、海浪冲击及生物活动等多重因素,使大桥结构面临严重腐蚀威胁,不仅增加后期维护成本,更可能引发安全隐患。传统防腐蚀技术在复杂海洋环境下逐渐暴露出寿命短、生态影响大等问题,难以满足现代跨海大桥长期服役的需求。因此,在施工阶段构建科学完善的防腐蚀体系,融合传统技术优势与新型技术创新,对提升跨海大桥结构耐久性具有重要现实意义,也是当前海洋工程领域的研究重点之一。

一、跨海大桥腐蚀环境特征分析

海洋环境复杂,跨海大桥不同部位腐蚀风险差异显著。按结构暴露条件可划分多个腐蚀区带,各区域腐蚀机理与速率不同,为针对性应用防腐蚀技术提供依据。

海洋大气区无直接海水接触,但高湿度使结构表面易形成水膜,空气中氯离子溶解成导电电解质,结合阳光直射的温度变化,加速钢与混凝土表层腐蚀,速率远高于内陆。浪花飞溅区腐蚀最严重,海浪拍打形成的高频干湿循环、充足氧气及气泡冲击,引发电化学、气泡等多重腐蚀,对涂层破坏剧烈。

海水潮差区随潮汐周期性浸没与暴露,海洋生物附着形成的氧浓差电池与海浪物理冲击共同加剧腐蚀。海水全浸区腐蚀速率受水深影响大,浅海区因氧气足、生物活跃以电化学与生物腐蚀为主,深海区则以应力腐蚀为主。海水泥土区腐蚀速率最慢,但海底沉积物中硫酸盐还原菌产生的硫化物,会引发持续微生物与电化学腐蚀,形成复杂腐蚀环境[1]。

二、跨海大桥核心结构防腐蚀施工技术

(一)混凝土结构防腐蚀技术

混凝土结构作为跨海大桥的基础承载部分,防腐蚀核心是阻断氯离子渗透路径、保护内部钢筋,施工中通过涂层防护与材料改性构建双重保障。

涂层防护采用多层复合设计:底层用高渗透性环氧底漆增强与混凝土基材的附着力,中间层以抗氯离子渗透涂层形成致密屏障,面层选用耐紫外线老化的弹性涂料抵御环境侵蚀;索塔等关键部位可应用智能自修复涂层,通过内部化学反应自动封闭微小裂纹,恢复防护性能。施工中需严格把控表面处理,采用高压水冲洗去除污染物,确保涂装前表面含水量达标,同时用湿膜厚度规实时监测,保障干膜厚度与粘结强度符合设计标准。

材料改性通过优化混凝土配合比提升抗腐蚀性能,掺入粉煤灰、矿渣等工业固体废弃物降低渗透性。潮差区与水下区采用生态混凝土,调控表面粗糙度与渗透性并配合牡蛎诱导剂,吸引牡蛎幼虫固着生长形成生物防护层。该生物铠甲既能通过牡蛎壳与生物胶阻断腐蚀介质渗透,又能借助生物滤食改善周边水质,实现工程防护与生态修复协同发展[2]。

(二)钢结构防腐蚀技术

跨海大桥钢箱梁、斜拉索等钢结构直接暴露于腐蚀环境,需采用“涂层防护 + 阴极保护”复合体系,结合材料优化实现长效防护。

涂层技术已从传统环氧类涂料升级为高性能复合涂料:环氧类涂料通过添加陶瓷粒或石墨烯改性,大幅提升延展性与耐海水冲刷能力,其中石墨烯复合涂层凭借优异屏蔽功能与阴极保护作用,防腐蚀效果优于传统船用重防腐涂层;斜拉索等柔性构件采用“镀锌钢丝 + 双层热挤高密度聚乙烯护套”多层结构,外层再涂刷耐候性涂料,形成多重防护屏障。施工中需保证涂料搅拌均匀,严格控制混合使用期,采用高压无气喷涂工艺提升涂层均匀性,避免漏涂、流挂等缺陷。

阴极保护技术主要应用于海水全浸区与潮差区钢结构,与涂层防护形成互补。牺牲阳极法通过在钢结构上连接锌合金等牺牲阳极,利用电化学原理保护主体结构,施工中需确保阳极与钢结构可靠连接,避免接触不良影响效果;钢箱梁等大型构件可采用外加电流阴极保护系统,通过智能调控电流密度适配不同腐蚀环境,施工中需做好系统与涂层的兼容性设计,防止出现保护盲区[3]。

三、防腐蚀施工质量控制与管理

防腐蚀施工质量直接决定防护体系的服役寿命,需建立从材料管控到过程验收的全流程质量控制体系,强化各环节的技术管理。

材料进场环节需严格核查产品合格证书与有效期,禁止使用超过保质期的涂料与稀释剂,当需要变更涂料品种时,必须确保新方案不降低设计防护标准,并经过监理与业主批准。施工过程中需实时监测环境条件,只有在温度、湿度符合涂料施工要求时才能开展作业,尤其要考虑海上风力对喷涂工艺的影响,必要时搭建专用工作平台保障施工稳定性。

工序验收实行“上道不合格不进入下道”的原则,每道涂层施工前需检查上道涂层的表面清洁度与完整性,对破损部位进行彻底修复。涂装完成后需进行外观检查与性能检测,外观应保证色泽均匀、无气泡针孔,7天后通过拉脱式测定仪检测粘结强度,对不合格区域加倍抽样复查,若仍不达标则需全面返工。对于预制构件在运输安装过程中的涂层破损,需采用原配套涂料与工艺进行修补,确保防护体系的连续性。

防腐蚀施工质量直接决定防护体系的服役寿命,需建立从材料管控到过程验收的全流程质量控制体系,强化各环节的技术管理。

材料进场环节需严格核查产品合格证书与有效期,禁止使用超过保质期的涂料与稀释剂,当需要变更涂料品种时,必须确保新方案不降低设计防护标准,并经过监理与业主批准。施工过程中需实时监测环境条件,只有在温度、湿度符合涂料施工要求时才能开展作业,尤其要考虑海上风力对喷涂工艺的影响,必要时搭建专用工作平台保障施工稳定性。

工序验收实行“上道不合格不进入下道”的原则,每道涂层施工前需检查上道涂层的表面清洁度与完整性,对破损部位进行彻底修复。涂装完成后需进行外观检查与性能检测,外观应保证色泽均匀、无气泡针孔,7天后通过拉脱式测定仪检测粘结强度,对不合格区域加倍抽样复查,若仍不达标则需全面返工。对于预制构件在运输安装过程中的涂层破损,需采用原配套涂料与工艺进行修补,确保防护体系的连续性。

结语

跨海大桥防腐蚀施工技术的应用,需以海洋腐蚀环境特征为依据,针对不同结构类型与腐蚀区域制定差异化方案。混凝土结构的涂层防护与生物改性,钢结构的复合涂层与阴极保护,结合智能监测与绿色涂料等新型技术,共同构建了多层次的防护体系,而全流程质量控制则为技术落地提供了保障。未来跨海大桥防腐蚀技术将向绿色低碳方向发展,通过材料创新与生态融合,实现防护性能、工程成本与生态效益的平衡。加强新型防腐材料的施工工艺研究,完善技术标准体系,将进一步提升跨海大桥的耐久性,为海洋工程的安全服役提供有力支撑。

参考文献

[1]毛麒童.环境友好型海洋环境中防腐防污涂层体系的研究[D].海南大学,2023.

[2]张利铨,林上顺,陶志蕾,等.跨海大桥RC桥墩防腐蚀研究进展[J].水利与建筑工程学报,2022(001):020.

[3]王文清.泉州湾跨海大桥钢箱梁内表面涂装配套性能研究[J].福建建材,2023(5):1-3.

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