引言

港珠澳大桥地跨香港、内地和澳门地区，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道，是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程，是我国继三峡工程、青藏铁路、京沪高铁后又一项超级工程，是当今世界上规模最大、标准最高、技术最复杂的桥、岛、隧一体化的集群工程，它是我国由桥梁及交通建设大国迈向强国的里程碑项目。

港珠澳大桥作为设计全寿命长达120a的重要基础设施，要长时间经受严酷的环境、负荷作用，其性能难免会随着时间推移而发生衰退。由于钢箱梁结构已成为港珠澳大桥主要结构构件，为了保证桥梁120a的安全使用寿命，必须对桥梁钢结构进行全面防腐蚀保护和精心维养。港珠澳大桥钢箱梁处于严重的海洋大气腐蚀环境条件，长效防腐涂层配套系统的高耐久性设计可大大降低使用期间维修保养频次和费用，以及维修保养对交通和环境的影响。因此，对港珠澳大桥钢钢箱梁防腐蚀涂装配套的各项性能进行深入研究是非常必要的。

港珠澳大桥的腐蚀环境

为确定港珠澳大桥腐蚀环境级别是，我们参考了ISO 12944《Corrosion Protection of Steel Structures by Protective Paint Systems》中对于大气环境腐蚀性级别的定义.该标准中描述了钢结构所处的典型自然大气环境，并将之分为6类大气腐蚀性级别：

表1 大气环境腐蚀性分类和典型环境案例

港珠澳大桥地理位置见图1。

图1 港珠澳大桥地理位置示意图

由上图可见，大桥位于南亚热带海洋性季风气候区，年平均气温在22.4~23℃之间。桥址区域年盛行风向以东南偏东和东风为主，热带气旋影响十分频繁，平均每年2个左右，最多时每年可达6个，自4月至12月均有可能发生，主要集中在6~10月。桥区重现期120a/10min，平均风速达48.7m/s，由上述介绍可知，港珠澳大桥所处的腐蚀环境为C5（严重腐蚀）级别。

需要说明的是，对于港珠澳大桥钢箱梁的涂装配套设计要充分考虑到海洋大气严重的盐雾腐蚀。为了比较同一腐蚀环境下的涂装配套体系性能上的差异，本文中所对比的配套体系均符合C5（严重腐蚀）级别要求。

港珠澳大桥钢箱梁外表面涂装配套体系的对比

在设计桥梁钢箱梁外表面涂装配套体系时，我们通常参考JT/T 722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》以及ISO 12944《CorrosionProtection of Steel Structures by Protective Paint Systems》。在这两个标准中，按照各个腐蚀环境以及不同保护年限下分别给出了对应的防腐蚀涂装配套。

针对C5-M级腐蚀环境，ISO12944-5中的编号为A5M的油漆重防腐涂装体系以及编号为A8的金属喷涂复合配套体系均符合长效型（15a以上）要求。

JT/T 722中针对腐蚀环境C5级下的长效型（15~25a）的防护要求，所给出的油漆重防腐涂装体系与金属喷涂复合配套体系为S07~S11。

港珠澳大桥设计使用寿命长达120a，而配套涂层体系的使用寿命肯定要低于这一年限，因此，设计涂装配套时应充分考虑大桥在全设计寿命期间，所选用配套涂层的标准应当是防护寿命最长、维修次数最少，维修费用最经济。

本文将港珠澳大桥钢箱梁外表面的涂装配套方案与跨海大桥涂装配套中常见的四个涂装配套体系进行对比，对比方案如下：

上述5个方案中：方案1为港珠澳大桥钢箱梁外表面涂装配套体系，该配套基于JT/T 722中S07配套体系，由于大桥处于高腐蚀性的海洋环境条件下，且考虑到大桥超长的设计使用寿命，以及业主对于涂装配套体系的高防腐蚀性能的要求，因此配套体系中的底漆和中间漆厚度有所增加。

方案2为香港昂船洲大桥钢箱梁外表面涂装配套体系。该桥设计120a使用寿命，涂装配套体系采用环氧富锌底漆＋厚浆型环氧云铁中间漆＋聚氨酯面漆的涂料重防腐涂层体系设计，尤其是中间漆涂层采用300μm的超厚设计。预计整个涂层体系具有20~30a使用寿命。该方案存在的主要隐患是过度依赖中间漆超厚设计带来的良好屏蔽作用，而将环氧富锌底漆厚度作了过薄设计，由于阴极保护是靠牺牲涂层厚度来实现的，在合理范围内涂层越厚保护寿命越长，这样该体系中环氧富锌的阴极保护效果将受影响从而导致缩短防护寿命。

方案3依据JT/T722 中S09配套体系设计，利用无机富锌底漆涂层的阴极保护作用，并采用氟碳面漆作为耐候面漆，能保证20a以上的使用寿命，进一步提高了整个配套体系的防护性能。存在的主要隐患是无机富锌底漆施工性能差，又达不到金属喷涂的保护效果。

方案4依据JT/T722中S11配套体系设计，使用氟碳面漆作为耐候面漆，与电弧喷涂Zn/Al涂层形成高性能的金属复合涂层体系，面漆涂层保证20a以上的使用寿命，整个复合涂层体系能充分满足C5环境下的防护要求。

方案5依据ISO 12944-5中A8.02配套体系设计，采用聚氨酯面漆与电弧喷涂Zn/Al涂层形成高性能的金属复合涂层体系，能够满足C5环境下钢箱梁外表面的防护要求。与氟碳面漆相比，使用聚氨酯面漆后整个涂装工程的造价将会下降。

上述五个配套方案涵盖了相关标准中规定的涂装配套，以及大型跨海桥梁工程实例，具备完全的可比性。

实验部分

根据上节拟定的涂装配套体系设计方案，通过实验室试验对比涂膜的各项性能。

4.1

实验内容和方法

4.1.1

试验样板的制备

试板：喷砂板（150mm×75mm×2mm），表面处理：Sa2½级，粗糙度：Rz40~75μm

软钢板（150mm×75mm×1mm）

金属涂层试板（300mm×90mm×2.5mm）

施工方式：空气喷涂

4.1.2

主要实验仪器

和设备

Q-FOG循环腐蚀试验机

QUV/SPRAY加速耐候实验机

CI4000 氙灯老化试验箱

4.1.3

选用涂料产品的说明....