CN1110606C - 悬索桥主缆系统的防护方法及主缆防护结构 - Google Patents
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Abstract
悬索桥主缆系统的防护方法及防护结构，包括由多股高强度镀锌钢丝束构成的主缆、固定在主缆上的多个索夹和固定在各索夹上的吊索，主缆的外周表面经过内层防腐处理后缠绕一层钢丝或者带材，然后在钢丝或者带材缠绕层的外周表面进行外层防护处理，其中内层防腐处理包括在主缆的外周表面涂覆非硫化型橡胶不干性密封膏的步骤。由此构成的主缆内防腐层可以与主缆同寿。
Description
技术领域
本发明涉及一种悬索桥主缆系统的防护方法及由该方法获得的主缆防护结构，该主缆系统包括由多股高强度钢丝束构成的主缆、固定在主缆上的多个索夹和固定在各索夹上的吊索。
背景技术
现代化悬索桥上的支撑在塔鞍座和散索鞍座上一的主缆通过固定在索夹上的吊索与桥面箱梁连接，是全桥的承力结构。主缆通常由超过一万根以上的细钢丝构成，通过索夹挤紧成具有大体为圆形截面的钢丝束。对主缆系统采取有效的防腐保护是至关重要的。
JP平10-77604号日本专利公开说明书，公开了一种悬索桥主缆的防腐方法，在具有圆形截面的给定数量的高强度镀锌钢丝构成的圆形截面缆束的最外层表面涂覆含有膏状磷酸铝的干性油之类的防腐涂层，然后缠绕截面近似S形、两侧具有楔形啮合部分的带材，然后在其外侧涂覆从环氧树脂涂料、氨基甲酸乙酯涂料和氟树酯涂料中选择的涂料。由于干性油的主要成份是亚麻酸、亚油酸等不饱和脂肪酸的甘油脂，氧化后会硬化，失去对金属的粘附性能，受温度变化和交变载荷影响，可能出现裂纹，导致防腐性能的降低。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术之不足，提供一种能长期对悬索桥主缆系统实施有效保护的方法和由此形成的改良型悬索主缆防护结构。
上述目的是通过按照本发明的悬索桥主缆系统的防护方法实现的，该主缆系统包括由多股高强度钢丝束构成的主缆、固定在主缆上的多个索夹和固定在各索夹上的吊索，所述主缆的外周表面经过内层防腐处理后缠绕一层钢丝或者带材，然后在钢丝或者带材缠绕层的外周表面进行外层防护处理，其中内层防腐处理包括在所述主缆的外周表面涂覆非硫化型橡胶不干性密封膏的步骤。
在一种优选实施例中该非硫化型橡胶不干性密封膏采用聚异丁烯不干性密封膏，并且在所述涂覆不干性密封膏的步骤前，在主缆的外周表面预先涂覆一层磷化底漆。
按照本发明，所述外层防护处理包括如下步骤：在钢丝或者带材的外周表面涂覆磷化底漆；在磷化底漆层外表面涂覆环氧云铁底漆；在环氧云铁底漆层外表面涂覆聚硫型防水密封剂；在聚硫型防水密封剂层外表面涂覆非黄变型聚氨酯面漆。
按照本发明，还提供了一种改良的悬索桥主缆防护结构，该主缆由多股高强度镀锌钢丝束构成，钢丝束外周表面由里向外依次具有内防腐层、钢丝或者带材缠绕层和外防护层，其中内防腐层包括一层非硫化型橡胶不干性密封膏。
在一种优选实施例中，该非硫化型橡胶不干性密封膏为聚异丁烯不干性密封膏，所述内防腐层还具有设置在钢丝束外周面上的磷化底漆层，所述外防护层包括由里向外依次设置在钢丝或者带材缠绕层的外周表面上的磷化底漆层、环氧云铁底漆层、聚硫型防水密封剂层和非黄变型聚氨酯面漆层。
按照本发明的悬索桥主缆系统的防护方法，在主缆的外周表面涂覆非硫化型橡胶不干性阻蚀密封膏，例如聚异丁烯不干性密封膏，形成的内层防腐层，具有良好的密封防腐性能，对主缆钢丝束有极强的粘附性。由于其分子结构中饱和度高，对光、热、臭氧等具有极高的惰性，可长期保持柔软状态，不硬化，不干裂，不霉变，在密封空间内，其有效使用寿命长达80～100年，可以与主缆同寿。既可长期有效地保护主缆，又减少了维修费用。
本发明的方法构成了一个对悬索桥主缆系统的完整保护体系。在主缆钢丝束和钢丝或者带材缠绕层外表面涂覆的磷化底漆，对镀锌钢丝束表面的机械损伤有磷化作用和修复功能，并能增加有机涂层与金属表面的附着力；采用的环氧云铁底漆具有降低涂层的透水性、透气性，抵抗水、氧、电解质腐蚀，钝化金属表面的功能，具有长效的缓蚀作用和抗腐蚀性能；采用的聚硫型阻蚀密封剂，具有良好的耐水、耐热、耐油、耐大气老化和阻蚀保护功能，良好的粘接性能和抗拉伸性能；采用的聚硫型防水密封剂具有优异的耐水稳定性，良好的粘接性能和抗拉伸性能；采用的非黄变型聚氨酯面漆具有优良的耐紫外线老化、耐水、耐盐雾和耐化学介质，良好的柔韧性和抗拉伸性能。各涂层的性能相互配合，相互支持，对主缆的规则段和不规则段，对索夹和吊索形成了完整的保护体系。
附图说明
以下结合附图给出的实施例，详细说明本发明，其中：
图1示意示出本发明的悬索桥主缆防护涂装结构的一种优选实施例；
图2示意示出本发明的悬索桥不规则主缆段的防护密封结构的一种实施例；
图3示意示出本发明的悬索桥主缆索夹的防护涂装结构的一种实施例；
图4为图3所示悬索桥主缆索夹的示意侧视图。
具体实施方式
图1示意示出本发明的悬索桥主缆防护涂装结构的一种优选实施例。其中主缆1由多股高强度镀锌钢丝构成、通过固定在主缆上的多个索夹(图中未示)，形成具有大体为圆形截面的钢丝束。按照本发明的主缆系统防护方法，主缆1的表面经过常规清理，去除锈蚀和其它污物后，首先涂覆一层磷化底漆2。该磷化底漆2可以采用本申请人研制的XF06-2型磷化底漆，它由聚乙烯醇缩丁醛树脂、铬酸锌防锈颜料、溶剂和磷化液等组成。该磷化底漆具有优良的防锈能力，对镀锌钢丝表面的机械损伤有磷化作用和修复功能，并能增加有机涂层与金属表面的附着力。涂布量约为70克/平方米。
待磷化底漆涂膜干燥后，进行涂覆非硫化型橡胶不干性阻蚀密封膏层3的步骤。该非硫化型橡胶不干性阻蚀密封膏层3可以采用本申请人研制的9501B型聚异丁烯不干性阻蚀密封膏，它以聚异丁烯合成橡胶为基，添加铬酸盐防腐剂和其它添加剂(如滑石粉等)后形成一种单组份粘稠体。由于其分子结构中饱和度高，对光、热、臭氧等具有极高的惰性，可长期保持柔软状态，不硬化，不干裂，不霉变，在密封空间内，其有效使用寿命长达80～100年，可以与主缆同寿。对各种金属和非金属材料有良好的粘附性，在-40～80℃工作温度范围内，可长期保持可塑性，对普通碳钢和镀锌钢材有阻蚀保护性能，因而具有良好的密封防腐性能。本步骤后，不仅主缆表面钢丝间的缝隙被填满，而且在主缆表面形成一定厚度，例如1～3毫米的涂层。
涂覆非硫化型橡胶不干性阻蚀密封膏层3的步骤后，即可进行缠绕钢丝或者带材层4的步骤。可以缠绕直径4毫米左右的镀锌低碳钢丝。
然后，进行在钢丝缠绕层4外周表面涂覆磷化底漆层5的步骤。该磷化底漆亦可以采用上述XF06-2型磷化底漆。
之后，进行在磷化底漆层5外表面涂覆环氧云铁底漆层6的步骤。该环氧云铁底漆可以采用本申请人研制的881D型环氧云铁底漆，它由环氧树脂、聚酰胺固化剂、云母氧化铁防锈颜料、复合缓蚀剂、填料(如滑石粉、膨润土等)、溶剂(如二甲苯、正丁醇等)、助剂(如聚羧酸胺盐分散剂)等组成。具有降低涂层的透水性、透气性、抵抗水、氧、电解质腐蚀，钝化金属表面的功能，长效的缓蚀作用和抗腐蚀性能，和优异的耐盐雾、耐湿热、耐碱、耐水和耐油性能。在本实施例中，共涂覆两道881D环氧云铁底漆，干膜厚度约为80微米。
然后，进行在环氧云铁底漆层6外表面涂覆聚硫型防水密封剂层7的步骤。可以采用本申请人研制的HM106型聚硫型防水密封剂，它是以液态聚硫橡胶为基配制而成的双组分硫化型密封剂，双组分重量混合比为：基膏∶硫化膏＝100∶7～11。由于其分子结构中含有特殊的补强剂(钛氧化物)和憎水助剂(硅氧化物)，因而具有极高的粘接稳定性，优异的耐水、耐油、耐大气老化和抗拉伸性能。该步骤完成后，缠丝间的缝隙和凹凸不平被完全填充，最薄处的涂层厚度在1000微米以上，形成基本均匀光滑的表面。
最后，进行在聚硫型防水密封剂层7外表面涂覆非黄变型聚氨酯面漆层8的步骤。可采用本申请人研制的881YM型非黄变型聚氨酯面漆，它由羟基丙烯酸树脂、脂肪族异氰酸酯固化剂、颜料、填料(如滑石粉等)、助剂(如聚丙烯酸酯类流平剂)和溶剂(如二甲苯环己酮等)组成。具有优良的耐紫外线老化、耐水、耐盐雾和耐化学介质性能，良好的柔韧性和抗拉伸性能。在该实施例中，共涂覆三道881YM型非黄变型聚氨酯面漆，干膜厚度约为180微米。
参照附图2。按照本发明的主缆系统防护方法，还包括对在悬索桥主塔鞍座两侧至最近的一个索夹间的主缆引出段和散索鞍座至最近的一个索夹间的主缆入口段的不规则主缆段(上述不规则主缆段由与鞍座形状一致的外廓形状过渡到圆形外廓形状)进行的防腐处理，包括如下步骤：
首先，对不规则主缆1的表面进行常规清理，去除锈蚀和其它污物后，涂覆一层磷化底漆2。该磷化底漆可以采用本申请人研制的上述XF06-2型磷化底漆；
然后，用聚硫型阻蚀密封剂填平主缆缝隙，并整形为圆滑过渡曲面，形成内聚硫型阻蚀密封剂层9。可以采用本申请人研制的HM105型聚硫型阻蚀密封剂，它是以液态聚硫橡胶为基，以无机氧化剂为主的硫化剂，并配合其它添加剂(钛或者硅的氧化物)和阻蚀剂(如铬酸盐)配制而成的双组分硫化型密封剂，双组分重量混合比为基膏∶硫化膏＝4～5∶1。硫化后所形成的橡胶弹性层对多种材料表面有良好的粘接性，还由于交联后有致密的分子网络结构，而具有优异的气密性、耐水性、耐油性、耐大气老化性能。另外，由于密封剂中含有可溶性的铬酸盐阻蚀剂，在潮湿环境下，能在金属表面形成一层保护性液面，在电化学反应中金属结构的阳极首先吸附铬离子，从而保护金属基本不被腐蚀，并使金属表面有“自愈再生”的能力；
之后，用涂覆HM105型聚硫型阻蚀密封剂的高强度玻璃布缠绕整形后的主缆1，缠绕两层玻璃布后，形成玻璃布层10。然后在缠绕成的玻璃布层表面再涂覆一层HM105型聚硫型阻蚀密封剂，形成外聚硫型阻蚀密封剂层9；
最后，涂覆上述881YM型非黄变型聚氨酯面漆，共涂覆三道，使干膜厚度达到180微米左右，形成非黄变型聚氨酯面漆层8。
参见图3和4。其中图3示意出本发明的悬索桥主缆索夹的防护涂装结构的一种实施例；图4为图3所示悬索桥主缆索夹的示意侧视图。图中索夹总地用13代表，由上下两半组成，具有供夹紧主缆用的圆柱形通孔，通过多条紧固螺栓14，将主缆收缩成大体为圆形横截面的缆束。按照本发明的主缆系统防护方法，还包括对索夹的防腐处理，包括如下步骤：
首先，按照常规，清洗干净索夹的接合缝密封面后，对接合缝压注聚硫型阻蚀密封剂9，可采用上述HM105型聚硫型阻蚀密封剂；
然后，对清理干净的索夹表面涂覆环氧云铁底漆层(图中未示)。可采用上述881D型环氧云铁底漆，涂覆两道，干膜厚度达80微米左右；
之后，在环氧云铁底漆层表面涂覆一道环氧中间漆层(图中未示)，可采用本申请人研制的881Z型环氧云铁中间漆。它由环氧树脂、聚酰胺固化剂、云母氧化铁防锈颜料、填料、溶剂、助剂等组成，具有降低涂层的透水性、透气性、抵抗水、氧、电解质腐蚀的作用，良好的耐盐雾、耐湿热、耐碱、耐水和耐油性能。涂覆后，干膜厚度为120微米左右；
最后，在881D环氧云铁中间漆层表面涂覆两道上述881YM非黄变型聚氨酯面漆(图中未示)，干膜厚度为120微米左右。
按照本发明的主缆系统防护方法的实施例，还包括对索夹上的紧固螺栓的防腐处理，包括如下步骤：
在所述在索夹表面涂覆881D型环氧云铁底漆层的步骤的同时，对索夹上的每个螺栓头14及紧固螺母涂覆881D型环氧云铁底漆层(图中未示)；
然后，在螺栓头14及紧固螺母上涂覆HM105型聚硫型阻蚀密封剂9，并整形为图3所示的形状；
最后，在紧固螺栓头上涂覆881YM型非黄变型聚氨酯面漆8。
按照本发明的主缆系统防护方法的实施例，还包括对吊索(未示)的防腐处理，包括如下步骤：
在清洁后的吊索表面涂覆上述881D型环氧云铁底漆；
在881D型环氧云铁底漆层上涂覆881YM型非黄变型聚氨酯面漆。
再参见附图1，图中示意示出按照本发明的一种悬索桥主缆防护结构的优选实施例。主缆1由多股高强度镀锌钢丝构成、通过固定在主缆上的多个索夹(图中未示)，形成具有大体为圆形截面的钢丝束，从主缆外周表面由里向外依次具有内防腐层、钢丝或者带材缠绕层和外防护层。其中内防腐层包括涂覆在主缆外周表面的XF06-2型磷化底漆层2，涂覆在该磷化底漆层上的9501B型聚异丁烯不干性阻蚀密封膏层3，其厚度为1～3毫米左右；该聚异丁烯不干性阻蚀密封膏层3上，缠绕有一层直径4毫米左右的镀锌低碳钢钢丝层4；外防护层包括设置在钢丝缠绕层4外周表面的XF06-2型磷化底漆层5，设置在该磷化底漆层5外周表面的881D型环氧云铁底漆层6，设置在该环氧云铁底漆层6外表面的HM106型聚硫型防水密封剂层7，以及设置在该聚硫型防水密封剂层外表面的881YM型非黄变型聚氨酯面漆层。
以上通过一种优选实施例对本发明作了描述，但这样的说明仅为便于理解本发明，而不应看作是对本发明的限制。有关领域的普通技术人员，在此基础上，还可作出多种变化和变型，而不脱离本发明的精神和范围。本发明的保护范围是由各权利要求所述的技术方案限定的，包括落入各权利要求范围的各种变化和变型，以及它们的等同物。
Claims (10)
1.一种悬索桥主缆系统的防护方法，该主缆系统包括由多股高强度镀锌钢丝束构成的主缆、固定在主缆上的多个索夹和固定在各索夹上的吊索，所述主缆的外周表面经过内层防腐处理后缠绕一层钢丝或者带材，然后在钢丝或者带材缠绕层的外周表面进行外层防护处理，其特征在于：所述内层防腐处理包括在所述主缆的外周表面涂覆非硫化型橡胶不干性密封膏的步骤。
2.根据权利要求1所述的主缆系统防护方法，其特征在于：所述非硫化型橡胶不干性密封膏为聚异丁烯不干性密封膏。
3.根据权利要求1或2所述的主缆系统防护方法，其特征在于：在所述涂覆不干性密封膏的步骤前，在主缆的外周表面预先涂覆一层磷化底漆的步骤，所述外层防护处理包括如下步骤：
在钢丝或者带材的外周表面涂覆磷化底漆；
在磷化底漆层外表面涂覆环氧云铁底漆；
在环氧云铁底漆层外表面涂覆聚硫型防水密封剂；
在聚硫型防水密封剂层外表面涂覆非黄变型聚氨酯面漆。
4.根据权利要求3所述的主缆系统防护方法，其特征在于：还包括对在悬索桥主塔鞍座两侧至最近的一个索夹间的主缆引出段和散索鞍座至最近的一个索夹间的主缆入口段的不规则主缆段进行的防腐处理，包括如下步骤：
在不规则主缆外表面涂覆磷化底漆；
用聚硫型阻蚀密封剂填平主缆缝隙，并整形为圆滑过渡曲面；
用涂覆聚硫型阻蚀密封剂的高强度玻璃布缠绕整形后的主缆；
涂覆非黄变型聚氨酯面漆。
5.根据权利要求3所述的主缆系统防护方法，其特征在于：还包括对索夹的防腐处理，包括如下步骤：
对索夹的接合缝压注聚硫型阻蚀密封剂；
在索夹表面涂覆环氧云铁底漆；
在环氧云铁底漆层表面涂覆环氧中间漆；
在环氧中间漆层表面涂覆非黄变型聚氨酯面漆。
6.根据权利要求5所述的主缆系统防护方法，其特征在于：还包括对索夹上的紧固螺栓的防腐处理，包括如下步骤：
在所述在索夹表面涂覆环氧云铁底漆层步骤的同时，对索夹上的紧固螺栓头涂覆环氧云铁底漆；
在紧固螺栓头上涂覆聚硫型阻蚀密封剂；
在紧固螺栓头上涂覆非黄变型聚氨酯面漆。
7.根据权利要求3所述的主缆系统防护方法，其特征在于：还包括对吊索的防腐处理，包括如下步骤：
在吊索表面涂覆环氧云铁底漆；
在环氧云铁底漆层上涂覆非黄变型聚氨酯面漆。
8.一种悬索桥主缆防护结构，该主缆由多股高强度镀锌钢丝束构成，钢丝束外周表面由里向外依次具有内防腐层、钢丝或者带材缠绕层和外防护层，其特征在于：所述内防腐层包括一层非硫化型橡胶不干性密封膏。
9.根据权利要求8所述的主缆防护结构，其特征在于：所述非硫化型橡胶不干性密封膏为聚异丁烯不干性密封膏。
10.如权利要求8或9所述的主缆防护结构，其特征在于：所述内防腐层还具有设置在钢丝束外周面上的磷化底漆层，所述外防护层包括由里向外依次设置在钢丝或者带材缠绕层的外周表面上的磷化底漆层、环氧云铁底漆层、聚硫型防水密封剂层和非黄变型聚氨酯面漆层。
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