跨海大桥钢结构用环氧粉末批次质量控制研究

 冯少广１、吴方钰２

１．中国石油管道科技研究中心

２．浙江大学建筑工程学院

摘要：

针对跨海大桥钢结构防腐涂层性能评价周期长的问题，提出基于差示扫描量热法（DSC）、热重法（TGA）和红外光谱分析（FTIR）的快速测试技术，３种技术可分别使用也可组合使用，实现各批次环氧粉末一致性的快速判定。采用这３种技术分别对５种环氧粉末产品随机抽取５个批次样品进行对比测试，得到产品的反应放热量、玻璃化温度、分解模式、填料含量及红外光谱等数据并分析。结果表明：针对环氧粉末各批次质量一致性判定，采用DSC析时，应满足环氧粉末放热量变化不超过±5J/g且玻璃化温度变化不超过±５℃；采用TGA测试时，应满足树脂分解模式相同且填料含量变化不超过5%；采用FTIR测试时，特征峰的位置和峰强应与基础图谱相符合。舟山港主通道工程采用推荐的DSC和FTIR测试技术，已完成11批次环氧粉末原材料质量的快速判定，为防腐涂层质量提供了保证。

关键词：跨海大桥；钢结构；环氧粉末；防腐涂层；差示扫描量热法；热重法；红外光谱分析；质量控制

0 引言

跨海大桥一般临近入海口，大气湿润、氯离子含量较高，环境非常恶劣，对大桥钢管桩和钢护筒等钢结构造成了严重的腐蚀威胁[1]。另外，暴露在腐蚀性环境中的混凝土结构，因钢筋腐蚀而导致钢筋混凝土早期破坏的腐蚀风险，以及由此而导致的经济性和安全性问题也需特别关注[2-4]。跨海大桥钢结构防腐通常采用加大金属保护层、涂敷环氧树脂涂层、施加阴极保护等方式。随着钢结构防腐技术的不断发展，作为阻隔金属腐蚀的有机涂层防腐蚀技术，已由开始的油漆逐步发展为性能更加优异、成本更加经济且可实现自动化喷涂的熔结环氧粉末。目前，熔结环氧粉末涂层已在国内外众多石油、输水及跨海大桥工程中得到应用，并取得了非常好的应用效果，大大提升了钢结构的防腐性能[5-6]。

目前，钢管桩、钢护筒和环氧涂层钢筋等钢结构普遍采用《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》（SY/T0315-2013）、《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》（GB/T18593-2010）、《环氧树脂涂层钢筋》（JG/T502-2016）等标准或规范进行原材料及涂敷质量控制。在工程正式开工之前，往往会通过工艺评定试验对原材料、涂敷工艺和防腐涂层的性能进行系统检测和评价。但当工程开工之后，工期紧与防腐检测周期长的矛盾就会凸显，迫切需要快速准确的测试技术来判定各批次原材料质量的一致性，以有效防止“以假乱真、以次充好”问题的发生。

鉴于此，考虑工程建设中的实际需要，本文提出基于差示扫描量热法（DSC）、热重法（TGA）和红外光谱分析（FTIR）的快速检测技术，通过对5种产品5个批次样品反应放热量、玻璃化温度、分解模式、填料含量及红外光谱等数据的对比，得到各批次质量一致性判定依据，并将研究成果应用于宁波舟山港主通道工程中，以确认该技术对环氧粉末质量快速判定的可行性。

1 环氧粉末批次质量快速检测技术

固化反应是环氧粉末由涂料形成涂层的关键，固化时的放热量能够表征环氧粉末中可反应官能团的数量是否满足要求、配比是否正确等。树脂类型和填料含量是环氧粉末涂料的基础，特定结构的环氧树脂以及适当比例的填料添加量才能达到最佳的涂层性能，利用热重法加热过程中获得的树脂分解曲线可以得到树脂结构和填料含量的准确信息。红外光谱是有机物....