浅谈高速公路交通安全设施防腐技术

2022-09-21 16:40:48 来源:写作指导

摘要:文章在分析我国公路交通安全设施工程标准的基础上,介绍了交通安全设施的腐蚀机理、防腐技术原理等,探讨了交通安全设施施工阶段常用的防腐工艺,包括热浸镀锌涂层、热浸镀锌聚酯复合涂层、环氧锌基聚酯复合涂层等,以优化安全设施防腐质量为目标,探究几点质控方法。

关键词:高速公路;交通安全设施;防腐机理;技术应用;质控措施

高速公路安全设施的重要作用是为了防止发生安全事故,使交通运输安全得到更大保障。在很早以前,交通部就已经开始着手编制相关的安全设施技术规范,为安全设施的施工提供相配套的行业规范,随后也陆续颁发设计细则、技术规范等,使高速公路安全设施工程施工阶段有更可靠的技术指导。交通运输快速发展,为更好地满足区域经济蓬勃发展的需求,安全设施建设也面临着更大挑战。腐蚀是公路安全设施钢构件失效的主要因素之一,应综合多方面因素分析导致设施腐蚀的原因,选择符合交通安全需求的防腐方案,加强防腐处理流程及技术应用过程的控制。

1常见公路交通安全设施工程标准

1.1标志

在高速公路上,标志标线主要是帮助驾驶员了解高速公路的有关信息,进而能依照标志准确行驶,使行车安全得到更大保障。结合交通标志的需求,标志钢构件可选择热浸镀锌涂层防腐钢立柱作为立柱材料,结合路况确定立柱的尺寸及结构方式,若考虑景观要求可考虑标志钢构件采用热浸镀锌内涂层+静电喷涂聚酯外涂层的热浸镀锌聚酯复合涂层防腐方式,颜色采用象牙白。版面选择铝合金面板作为标志板,根据具体公路等级选用相应反光膜作为反光材质,进而更好地满足道路标志对清晰度的要求。

1.2护栏护栏的作用

以防护为主,设置的目的是阻挡碰撞能量小于或等于设计防护能量的碰撞车辆并导正其行驶方向,防控车辆失控误冲出路基或越过中央分隔带进到对向车道的情况,还能减少撞车造成的损失,减轻事故对驾驶人及乘员的伤害,保护路侧机电设备或构筑物。缆索护栏、波形梁护栏、砼护栏等均是常见的护栏方式,参照工程项目造价及道路实际需求选型,并在危险路段强化护栏处理[1]。波形梁护栏在高速公路建设领域中有较广泛的应用,其防腐工艺应用热浸镀锌涂层工艺来增强波形梁护栏等钢构件的防腐能力,通过近年来工艺不断改进,以及绿色环保理念认知的提高,钢构件的防腐也可采用热浸镀锌聚酯复合涂层、环氧锌基聚酯复合涂层,替代单镀锌工艺。

1.3隔离设施

这种安全设施主要是为保护沿线乡村人畜安全,保障交通流交织运行路段的正常交通运行环境,防止行人随意穿越高速公路,避免牲畜或其他动物进入高速公路,防止意外事故的发生,利用隔离措施确保高速公路上车辆行驶过程的安全性。焊接网、刺铁丝等均是高速公路上常用的隔离形式。根据不同区域、构造物,选用不同形式的隔离栅,立交区、服务区选择用焊接网作为隔离设施,景观性好,而且能取得较好的隔离效果。沿线山林、高填、路基边坡选用刺钢丝作为隔离设施,施工方便。为确保应用效果及耐久度,宜采用热浸镀锌聚酯复合涂层进行防腐处理。

1.4防眩设施

这种安全设施的作用是防控夜间行车安全。防眩网、防眩板与植被防眩是当下常用的防眩设施。结合高速公路对防眩提出的要求具体选型。山区河谷段可以选择防眩板作为防眩设施;公路应用的防眩板材料是玻璃纤维增强塑料(SMC玻璃钢)材质,以S型结构为主,具有不易折断、不变色等特征,坚固实用;沙漠、戈壁路段可选用防眩网进行防眩,材料选用钢板网,采用热浸镀锌聚酯复合涂层进行防腐处理;道路技术指标较高,中分带大于2米,气候条件好,环境优美的路段选用植物防眩,还能够起到美化路域环境的作用。

2高速公路交通安全设施的腐蚀概述

2.1腐蚀机理

金属构件、连接件及钢筋砼均是常用的交通安全设施,其均有被腐蚀的风险,不管是金属还是砼的腐蚀损坏,均是因为其自体的成分和空气与雨水等介质内其他类化学物质相触及后发生了化学反应,对交通安全设施初有的稳定结构造成不同程度破坏,引发锈蚀、结构裂痕或断裂等状况[2]。高速公路沿线不仅有风霜雨雪及高温冻融等促进腐蚀破损的各种气象因素,还因为不同路段有工业园区、或处在酸雨高发区,导致空气内存有一定浓度的腐蚀性元素,可能会直接触及或溶在降水、降雪内,进而聚沉在交通安全设施的表层,且还会顺着表层细微裂痕等缺陷缓缓渗透侵导金属、砼构件的内部,加速了交通安全设施各位置构件的腐蚀速度。

2.2防腐技术的基本原理

因为腐蚀过程的本质是发生了诸多化学反应,造成被腐蚀对象的化学成分出现明显波动,损坏其初有的强度、刚度及密度等机械性能及物理性质等,增加结构失稳、强度失效等情况的发生率。化学反应阶段也会生成大量新的化学成分,其化学活性、体积等也会发生改变,会和环境内更多介质发生更多的化学反应,并在微观结构改变、体积膨胀等因素的作用下,加速构件的性质变化过程,变形、断裂及析出无规则形状的锈蚀物等是其主要表现[3]。鉴于以上情况,防腐技术的应用时多把隔离被保护对象及外界环境内腐蚀介质作为首要目标,应用防水、防渗、耐腐蚀的材料去覆盖其表层形成隔离层。参照腐蚀发生、发展的特征,基于化学、电化学或者物理学原理,应用相应的方法去延缓腐蚀过程,延长被保护对象的使用寿命。

3交通安全设施施工中常见的防腐工艺

3.1热熔镀金属防腐

这是高速公路交通安全设施施工阶段的常用防腐方法,历经数年的摸索与工艺调整,当下已经广泛应用。在无特殊腐蚀性介质的常规环境中,利用热熔镀锌工艺便能较好地满足波形梁防护栏、指示牌等多数金属构件的防腐需求,近些年也有尝试用其方法处理螺栓螺母等金属连接件表面腐蚀的案例[4]。热镀铝自身具备较强的耐腐蚀性,但工艺操作难度大及成本较高,故而多被用在酸雨高发、海洋或工业大气及极度潮湿等区段的交通安全设施防腐领域中,也可以被用在防腐有效期要求相对较长的工况中。以上两者均应用到了高温工况下防腐金属材料与基底材料内铁元素的化合作用,具体是把待处理构件浸到锌或铝元素含量较高的高温溶剂内,停滞一段时间后再行冷却及其他处理,借此方式使构件表面生成结合紧凑、性质稳定、耐腐蚀性强的金属化合物、氧化物及单一元素薄膜,一方面对腐蚀性介质起到良好的隔离、屏蔽作用,另一方面还能较好地保护安全设施金属构件及连接件。

3.2粉末喷涂防腐

即选用以塑料为主的有机材料作为防腐材料去处理交通安全设施,增强其耐腐蚀能力,近些年这种工艺方法的应用范畴不断拓展。以往该项技术的应用过程也不是一帆风顺的,进行热熔喷涂时,因为隔离栏等构件上存留着很多阴角、拐点与连接位置,造成防腐材料很难均匀覆盖到每一个角落,故而形成了保护层相对较薄的部位,后期投用2-3年甚至更短的时间便会形成锈蚀点,且因保护层局部破损而在短时间内形成了大面积锈蚀破损情况。当下,通常会结合使用这种工艺和传统防腐技术,具体是先用镀锌防腐技术处理基材表面,而后利用热熔喷涂工艺生成表面的无机材料保护膜,能有效地弥补单一应用粉末喷涂工艺时暴露出的不足,实践中能把免维护防腐年限延长到20年左右。

3.3涂装防腐

这种防腐工艺主要是采用一种或者数种防腐涂料处理基材表面,配合应用滚刷、高压喷涂等工艺在材料表层生成兼具隔离、耐腐蚀、防水以及装饰功能的保护层[5]。在近几年的项目安全设施防腐施工实践中,多采用这种工艺技术去处理,增强其防腐性能。具体操作中,应合理设计保护层的结构和工艺,主要涵盖基层封孔材料、中间层的防渗找平材料及耐腐蚀且美观的面层构造等。

4交通安全设施防腐的质控要点

4.1碳素钢构件

热镀金属、粉末喷涂均是隔离栏等碳素钢构件防腐施工时的常用工艺方法,热熔镀锌和镀铝阶段,漏镀与保护层附着力不够等质量缺陷是影响防腐处理成效的两种最大因素,直接后果是局部镀层掉落及快速锈蚀。鉴于以上情况,首先,在防腐处理前,应认真处理基材表层,清除污物及利用打磨或化学方法等完全除锈,使镀层的均匀性、完整性及致密度均能得到保障。因热熔镀铝工艺温度达到700℃,和碳素钢强度拐点相距不到30℃,故而防腐处理阶段要加强介质温度的调控力度[6]。其次,需控制构件的变形问题,若有构件局部发生变形问题,则要在其冷却之前尽快矫正。再次,严控镀锌碳素钢基材内碳、磷元素的含量,通过添加铝元素优化表面质量。以上过程中要掌控好其实际用量,以防对基材内铁、锌元素的化合反应对效果形成不良影响。最后,对于存有瑕疵的金属镀层表面,更应加大处理力度,打磨漏镀处并进行二次熔镀,也可利用涂料喷涂、涂刷的方法去增强表面细部的耐腐性。

4.2金属连接件

交通安全设施施工阶段,通常采用螺栓、螺母等去拼装、固定护栏、隔离栅等,因为其不仅裸露在恶劣环境中,还需定期进行拆装、调试等操作,故而一定要对其进行防腐处理,且要确保防腐层自身具备较强的耐磨性,规避保护层影响连接安装的公差。首先,在既有技术设备条件准许的工况下,建议先用热熔粉末喷涂的方法对螺栓等进行防腐处理,应用有机材料保护膜超薄、耐磨、工艺过程简单等特征,确保连接件符合耐久性、连接可靠性的基本要求[7]。其次,采用热熔镀工艺进行防腐,严格依照规范要求控制防腐料用量与保护层厚度,认真检查与清洁处理连接件的螺纹位置,保证其不会干扰连接件的正常使用过程。最后,现场安装结束后,要全面检查连接位置的保护层是否破损。若存在以上情况则要及时采用防腐涂料进行修整。

4.3钢筋砼结构

当下,钢筋砼构件的防腐处理以涂装油漆、高分子防水耐腐涂料等较为常见,为了能使防腐效果得到保障,首先清洁与打磨构件表面,从而采用防渗、防水涂料封堵砼表面孔隙。其次结合构件表面的平整度,在特殊工况下应用防水腻子进行找平,确保后期表层涂料生成厚度均匀的保护层,选择耐候性、耐腐蚀性能的高分子有机涂料作为表层材料。最后,基于现场试验去检测防腐技术方案的科学性,依照设计逐层涂装砼结构表层,且在养护结束后进行规范的抗渗、耐腐蚀及耐老化试验,确认其整体合格后,再依照相同的工艺参数去正式涂装。

5结束语

高速公路的交通安全设施是保障高速公路上行车安全性、有效性及降低交通事故的有效方法之一,当下该领域防腐技术的研究、应用的重视度不断提升,涂装防腐工艺有维修过程便捷、耐腐蚀年限较长及经济性较高等诸多优势,但实践中还有很多细节及运用标准体系需要改进,需要业内相关人员的不懈努力。

作者:李小鹏 单位:甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司