CN104975565A - 一种悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆，由若干具有正六边形结构的索股构成，单一索股再由若干复合钢丝构成，复合钢丝由内向外依次为光面钢丝、锌铝镀层和环氧树脂涂层，其中锌铝镀层中铝含量为4.2～7.2wt%，环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm。其中复合钢丝有由光面钢丝依次进行镀锌铝镀层、静电喷涂环氧树脂涂层形成的。该结构的主缆中构成索股的钢丝表面由内向外设置有锌铝镀层和环氧树脂涂层，防腐蚀寿命可达100年以上，可显著提高主缆的耐腐蚀性能。

Description

一种悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆及其制备方法

技术领域

本发明属于桥梁缆索技术领域，具体涉及一种使用寿命更长的悬索桥主缆及其制备方法。

背景技术

在世界范围内，桥梁缆索的材料主要为冷拔碳素钢丝，镀层为纯锌镀层。这种钢丝的显著特点是含碳量高，抗拉强度大，镀锌层单位质量≥300g/m²，根据国家建筑防腐手册，该镀层在海岸地区的抗腐蚀寿命可达到20年到25年。近几年来，桥梁缆索用锌铝合金镀层钢丝已经被开发出来，锌铝合金镀层单位质量≥300g/m²，经抗盐雾验证，其抗盐雾腐蚀性能为热镀锌镀层的2倍，理论上该镀层在海洋环境下抗腐蚀寿命可达到40～50年，但是远远不能满足桥梁主缆使用寿命大于100年的设计要求。

环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类高分子化合物。环氧树脂涂层主要包括有机环氧树脂与固化剂、填料、颜料及流量控制剂，当环氧树脂粉末受热熔解后，与各组成成分相互反应形成复杂的交联聚合物。根据有关试验和应用实践，厚度在0.2～0.4mm环氧树脂涂层的抗腐蚀寿命可达50年以上。

随着我国的桥梁建设地点从内陆发展到了沿海，桥梁建设环境越来越复杂，主缆的使用环境更加恶劣，开发一种耐腐蚀性能更好的主缆以适用于跨海地区是摆在本领域技术人员面前的一道课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种耐腐蚀性能更强的悬索桥用主缆及相应的制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆，由若干股索股构成，所述索股由若干复合钢丝构成，所述复合钢丝由内向外依次包括光面钢丝、锌铝镀层和环氧树脂涂层。

优选地，所述环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm，试验发现该厚度的环氧树脂涂层的抗腐蚀寿命可达50年以上，且在钢丝极限抗拉强度、扭转、弯曲、缠绕等条件下不会发生开裂、分层、剥落等现象。

优选地，所述索股为正六边形结构。

进一步地，所述锌铝镀层中铝含量为4.2～7.2wt％，符合国家标准《桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索》(报批稿)中的要求。

本发明的另一目的是提供上述悬索桥用防腐蚀主缆的制备方法，具体工艺包括：将盘条经拉拔后的光面钢丝浸入熔融的锌铝合金液中，在光面钢丝表面热镀上锌铝镀层，锌铝镀层的单位质量≥300g/m²，锌铝镀层中铝的含量为4.2～7.2wt％；然后对表面镀有锌铝镀层的钢丝进行静电喷涂环氧树脂涂料形成环氧树脂涂层，利用电泳的物理现象，使雾化的环氧树脂涂料颗粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地流向带正电荷的的锌铝合金镀层钢丝，原本互不粘连的粉末粒子经加热熔融形成均匀、平整、光滑的涂层，环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm，得到复合钢丝，将若干复合钢丝组装成六边形结构的索股，然后再取若干索股组装成悬索桥用主缆。其中锌铝镀层和环氧树脂钢丝放置在容易发生锈蚀主缆的外层和下部。

优选地，在锌铝镀层完成后，采用皂化液给锌铝镀层表面去油污，并在静电喷涂环氧树脂涂层之前对钢丝进行预热，以提高静电喷涂效果，使环氧树脂涂层与锌铝镀层之间结合地更加可靠，防止开裂、分离。

所述环氧树脂涂料主要包括环氧树脂、固化剂、填料、颜料及流量控制剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)构成索股的钢丝表面由内向外设置有锌铝镀层和环氧树脂涂层，显著提高了钢丝的耐腐蚀性能，提高了主缆的耐久性。

(2)复合钢丝外层的环氧树脂涂层在主缆紧缆后可部分填充各索股钢丝之间的间隙，于耐腐蚀能力有利，从而提高主缆的耐久性。

(3)同时具有锌铝镀层和环氧树脂涂层的复合钢丝具有与单独锌铝镀层钢丝相同的力学性能，即外层涂设的环氧树脂涂层不会对钢丝的机械性能造成影响，并且本发明中的环氧树脂涂层和锌铝镀层在钢丝的极限抗拉强度、扭转、弯曲、缠绕等条件下不会发生开裂、分层、剥落等现象。

(4)锌铝镀层和环氧树脂涂层的复合钢丝主缆索股采用锌铜合金热铸锚，锚杯内的钢丝为剥除环氧后的锌铝合金镀层钢丝，不降低主缆索股的锚固性能。

(5)经抗滑试验验证，锌铝镀层和环氧树脂涂层的复合钢丝主缆与索夹的摩擦系数在0.28～0.30之间，远远大于规范值，满足《公路悬索桥设计规范》要求。

(6)在索股架设完成后，复合钢丝外可缠绕S型钢丝等防护措施，使主缆封闭，提高主缆的耐久性。

附图说明

图1为本发明实施例中复合钢丝的结构示意图；

图2为本发明实施例中复合钢丝的断面剖视图；

图3为本发明实施例中复合钢丝的侧视图；

图4为本发明实施例中主缆索股的结构示意图；

图5为本发明实施例中主缆的断面剖视图；(全部为锌铝镀层和环氧树脂涂层的复合钢丝)。

图6为本发明实施例中另一主缆结构的断面剖视图。(内层索股为锌铝合金镀层钢丝，外层索股为锌铝镀层和环氧树脂涂层的复合钢丝)。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图6所示，本实施例中的悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆5，由若干具有正六边形结构的索股4构成，单一索股4再由若干复合钢丝构成，复合钢丝由内向外依次为光面钢丝1、锌铝镀层2和环氧树脂涂层3，其中锌铝镀层2中铝含量为4.2～7.2wt％，环氧树脂涂层3的厚度为0.2～0.4mm。

上述主缆5的制备工艺为，将盘条经拉拔后的光面钢丝1浸入熔融的锌铝合金液中，在光面钢丝表面镀上锌铝镀层2，锌铝镀层2的单位质量≥300g/m²，锌铝镀层2中铝的含量为4.2～7.2wt％；采用硫酸铜试验检验锌铝镀层的均匀性：硫酸铜浸泡次数≥4次，每次浸泡时间60秒。锌铝镀层2完成后利用皂化液给锌铝镀层2表面除油污，随之利用高频加热器对钢丝进行预热，紧接着锌铝镀层2外表面进行静电喷涂环氧树脂涂料以形成环氧树脂涂层3，利用电泳的物理现象，使雾化的环氧树脂涂料颗粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地流向带正电荷的的锌铝合金镀层外周面，原本互不粘连的粉末粒子经加热熔融形成均匀、平整、光滑的涂层，环氧树脂涂层3的厚度为0.2～0.4mm后即获得复合钢丝，将若干复合钢丝组装成正六边形结构的索股4，然后再取若干索股4组装成悬索桥用主缆5。

所述环氧树脂涂料主要包括环氧树脂、固化剂、填料、颜料及流量控制剂。

上述复合钢丝的性能检测结果应符合表1的要求。

表1复合钢丝的技术指标

对于本发明的主缆结构，还可由上述的复合钢丝组成的索股和单独锌铝镀层钢丝组成的索股构成，对于主缆，其中由复合钢丝组成的索股优先设置在主缆的外层和下部，如图5所示。

上述结构的主缆中构成索股的钢丝表面由内向外设置有锌铝镀层和环氧树脂涂层，从而显著提高了主缆的耐腐蚀性能。

Claims (7)

1.一种悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆，由若干股索股（4）构成，其特征在于：所述索股（4）由若干复合钢丝构成，所述复合钢丝由内向外依次包括光面钢丝（1）、锌铝镀层（2）和环氧树脂涂层（3）。

2.根据权利要求1所述的悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆，其特征在于：所述索股（4）为正六边形结构。

3.根据权利要求1所述的悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆，其特征在于：所述锌铝镀层（2）中铝含量为4.2～7.2wt%。

4.根据权利要求1所述的悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆，其特征在于：所述环氧树脂涂层（3）的厚度为0.2～0.4mm。

5.一种制备权利要求1所述悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆的方法，其特征在于：将盘条经拉拔后的光面钢丝浸入熔融的锌铝合金液中，在光面钢丝表面镀上锌铝镀层，锌铝镀层的单位质量≥300g/m²，锌铝镀层中铝的含量为4.2～7.2wt%；然后对表面镀有锌铝镀层的钢丝进行静电喷涂环氧树脂涂料形成环氧树脂涂层，环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm，得到复合钢丝，将若干复合钢丝组装成六边形结构的索股，然后再取若干索股组装成悬索桥用主缆。

6.根据权利要求5所述的悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆的制备方法，其特征在于：在锌铝镀层完成后，采用皂化液给锌铝镀层表面去油污，并在静电喷涂环氧树脂涂层之前对钢丝进行预热。

7.根据权利要求5所述的悬索桥用复合防护层耐腐蚀主缆的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂涂料主要包括环氧树脂、固化剂、填料、颜料及流量控制剂。