青岛海湾大桥混凝土涂层防腐蚀设计与施工技术规范标准.docx
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青岛海湾大桥混凝土涂层防腐蚀设计与施工技术规范标准
海湾大桥混凝土涂层
防腐蚀设计与施工技术规
CorrosionPreventionSpecialTechnicalSpecification
forConcreteCoatingofQingdaoBayBridge
高速集团高速公路
二OO七年十二月
1工程概况1
1.1概述1
1.2环境气候1
1.3水文数据1
1.4水质数据2
1.5腐蚀环境3
2编制依据5
3基本规定6
4表湿区涂层配套设计6
4.1涂层体系设计6
4.2涂料性能要求7
5表干区涂层配套设计9
5.1涂层体系设计9
5.2涂料性能要求9
6涂层涂装施工11
6.1混凝土表面处理11
6.2涂装施工11
6.3涂装小区试验12
7施工质量控制与检查13
8检测与验收15
8.1涂料质量检测15
8.2涂层验收16
9管理及维修18
10安全、卫生和环境保护18
10.1安全、卫生18
10.2环境保护19
1工程概况
1.1概述
海湾大桥位于胶州湾北部，是市交通规划中东西岸跨海通道的“一路、一桥、一隧”中的一桥，是市道路交通网络布局中胶州湾东西岸跨海通道的重要组成部分，也是省“五纵四横一环”公路网主框架的重要组成部分。
海湾大桥横跨胶州湾海域，大桥起于侧胶州湾高速村河大桥北200m处，设计终于黄道侧胶州湾高速东1km处，中间设立红岛互通。
主线全长约28.057km，其中跨海大桥长25.171km，是我国规模最大的海湾大桥之一。
1.2环境气候
海湾大桥处于胶州湾畔，濒临黄海，属季风气候区，气候季节变化明显。
冬半年（10月至第二年的3月）呈现大陆性气候特点，干燥、低温；夏半年（4月至9月）受到东南季风影响，空气潮湿，雨量充沛，日间温差小，呈现典型的海洋性气候特征。
常年平均气温12℃左右，7月平均温度为24.2℃，1月平均温度为-0.5℃，年历史最高温度为38.9℃，历史最低温度为-14.3℃，年最高温度大于32℃的平均天数为2.8天。
终年多东南和西北两个风向，并以偏东南风为全年主导风向，年平均风速4.9m/s。
拟建工程区一年四季均有灾害性天气发生，主要灾害性天气有大风、冰雹、干旱、台风、寒潮、霜冻、浓雾、高温、暴雨等。
胶州湾在一般年份，12月下旬开始结冰，2月中旬消失，一般说来，1月上旬至2月上旬为胶州湾的重冰期。
的年平均天然冻融循环次数为47次。
1.3水文数据
1.3.1海湾特征
胶州湾东西宽27.8km，南北长33.3km，湾口开口向东南，口门最窄处为3.1km，岸线长187km，海湾面积382km2，其中0m以下深面积为256km2，5m以下深面积98km2，10m以下深面积49.94km2，海湾平均深度约为7.0m，最大水深64m。
胶州湾以团岛和黄岛的嘴连线为界，分为湾和外湾，属于半封闭型强潮海湾。
1.3.2潮汐特征
胶州湾属规则半日潮类型，两次高潮的高度基本一致，但低潮有日不等现象，两次低潮的高度略有差异。
潮汐周期约为12小时25分，涨潮时间相对较短，落潮时间相对较长，两者相差1小时10分钟左右。
详见表1.3-1。
港与红岛潮汐特征值表1.3-1
潮位特征
港（多年统计）
红岛港（1月统计）
港（1月统计）
平均海平面（m）
0
0.19
0.22
最高潮位（m）
3.09
2.69
2.65
最低潮位（m）
-3.12
-2.26
-2.13
平均高潮位（m）
1.39
1.72
1.70
平均低潮位（m）
-1.40
-1.37
-1.29
平均潮差（m）
2.78
3.10
2.99
最大潮差（m）
4.75
4.68
4.49
平均涨潮历时
5h39min
平均落潮历时
6h46min
1.3.3设计水位
依据本工程所在红岛海区一个月的潮位资料，根据港30年的年最高、最低潮位资料来确定不同重现期年极值高、低水位。
详见表1.3-2。
工程区设计潮位计算表1.3-2
项目
高程
项目
重现期（a.）
20
50
100
300
设计高水位（m）
1.96m
极端高潮位（m）
3.04
3.20
3.33
3.54
设计低水位（m）
-2.16m
极端低潮位（m）
-3.20
-3.34
-3.44
-3.61
1.4水质数据
初勘胶州湾海水水质见表1.4-1。
胶州湾海水水质表表1.4-1
项目
初勘胶州湾mg/L
Mg2+
1109.6~1231.2
Cl-
17680.7~17725.0
SO42-
2317.4~2965.9
HCO3
137.3~152.6
含盐度
29.4~32.9
1.5腐蚀环境
海湾大桥工程处于强腐蚀海洋大气环境与海水腐蚀环境，对应大桥混凝土结构腐蚀等级划分如下表1.5-1：
混凝土结构腐蚀等级表1.5-1
环境
类别
作用等级
环境分区
工程部位
程度
描述
近海或海洋腐蚀环境
D
大气区
轻度盐雾区（离平均水位15m以上的海上大气区，及离涨潮岸线100m以上的陆上环境）
引桥陆上部分墩柱箱梁、塔柱上部、海中及滩涂区墩柱上部、箱梁
严重
E
重度盐雾区（离平均水位15m以下的海上大气区，离涨潮岸线100m的陆上环境）
海中及滩涂区墩柱下部、塔柱下部（5.91m~15m或箱梁顶面）
（1）
很严重
D
土中区
引桥桩基及土中承台、海中桩基泥下区
严重
D
水下区
海中桩基（-3.16m以下至泥面）
严重
E
潮汐区和浪溅区
海中承台、墩柱下部（-2.40~5.91m）
（2）
很严重
注：
（1）由表1.3-1，平均水位取值为0m。
（2）潮汐区的底标高按《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规》计算为平均低潮位以下1m。
资料显示平均低潮位为-1.40m，红岛平均低潮位为-1.37m，这里取值-1.40m，故潮汐区底标高为：
-2.40m。
（3）表中区域高程取值见表1.5-2，按《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规》（JTJ275-2000）。
混凝土结构腐蚀区域高程划分表1.5-2
掩护条件
划分类别
大气区
浪溅区
水位变动区
水下区
无掩护条件
按港工设计水位
设计高水位加（η0+1.0m）以上
大气区下界至设计高水位减η0之间
浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间
水位变动区以下
5.91m
-0.99m～5.91m
-0.99m～-3.16m
-3.16m
注：
（1）采用在设计潮位情况下100年一遇设计波要素计算给出的H1%（波列累积频率为1%的波高）波峰面高度数据中的最大值，η0=2.95m（红岛，S）。
（2）设计高水位和设计低水位分别为1.96m，-2.16m。
海湾大桥工程的海上段桩基采用了钢护筒保护，因此对于本工程承台及承台以上部位的腐蚀环境处于严重和很严重部位的可以涂装的混凝土结构，采用混凝土表面涂层防腐的附加防腐蚀措施。
处于海洋环境中的混凝土结构，由于钢筋腐蚀，引起混凝土结构过早破坏已成为全世界普遍关注并日益突出的一大灾害，国际上已经将钢筋锈蚀列为混凝土结构破坏的最重要原因。
国外海工混凝土结构的使用情况反映，处于浪溅区混凝土结构中的钢筋腐蚀是最严重的。
因此，在设计海工混凝土结构时应根据所处的环境，考虑不同的防腐蚀措施。
在海工混凝土表面采用涂层防腐，可以有效阻隔氯盐渗入混凝土中，避免钢筋周围的氯离子浓度达到腐蚀的临界状态。
同时，表面涂层还可以阻隔氧气、水分、二氧化碳等有害介质渗入混凝土中，提高混凝土的电阻率，降低钢筋腐蚀的速率，防止混凝土碳化，美观装饰等作用。
总之，混凝土表面涂层可以防止混凝土中钢筋锈蚀，提高海工混凝土结构耐久年限，是一种经济、简便且行之有效的措施。
海湾大桥工程是国家重点工程，设计使用寿命为100年。
在配制海工高性能混凝土、使用透水模板等措施的基础上，对混凝土结构采用表面涂层进行保护，可以起到叠加保护的效果，提高混凝土结构的耐久性，达到设计使用年限的要求。
2编制依据
海湾大桥混凝土涂层防腐蚀除应符合本技术文件的规定外，尚应符合下列标准，被本技术文件引用的这些标准，可构成本技术文件的条文。
本技术文件有关条文若与所列标准要求不一致时，应取用本技术文件的相应条文。
（1）《海湾大桥桥梁混凝土结构耐久性设计方案》；
（2）行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规》（JTJ275-2000）；
（3）行业标准《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规》（JTG/TB07-01—2006）；
（4）行业标准《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》（JT/T695—2007）；
（5）国家标准《漆膜颜色标准》（GB/T3181-1995）；
（6）国家标准《涂料粘度测定法》（GB/T1723-93）；
（7）国家标准《涂料固体含量测定法》（GB1725-79）；
（8）国家标准《涂料细度测定法》（GB1724-79）；
（9）国家标准《色漆和清漆密度的测定》（GB6750-86）；
（11）国家标准《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》（GB1728-79）；
（12）国家标准《漆膜附着力测定法》（GB1720-79）；
（13）国家标准《漆膜柔韧性测定法》（GB/T1731-93）；
（14）国家标准《漆膜耐冲击测定法》（GB/T1732-93）；
（15）国家标准《漆膜耐磨性测定法》（GB1768-79）；
（16）国家标准《漆膜耐水性测定法》（GB1733-93）；
（17）国家标准《涂层附着力的测定法拉开法》（GB5210-85）；
（18）国家标准《色漆和清漆耐液体介质的测定》（GB9274-88）；
（19）国家标准《色漆和清漆漆膜厚度的测定》（GB/T13452.4-92）；
（20）国家标准《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露（滤过的氙弧辐射）》（GB/T1865-1997）；
（21）国家标准《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》（GB6514-1995）；
（22）国家标准《涂装作业安全规程安全管理通则》（GB7691-2003）；
（23）国家标准《涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全及其通风净化》（GB7692-1999）；
（24）国家标准《建筑防腐蚀工程施工及验收规》（GB50212-2002）；
（25）行业标准《交联型氟树脂涂料》（HG/T3792-2005）；
（26）行业标准《高压无气喷涂典型工艺》（/T9188-1999）。
3基本规定
3.1大桥混凝土结构涂层系统设计防腐年限为长效型（H），20年。
3.2涂层涂装的围按表3.2-1划分为表干区、表湿区。
涂层涂装围的划分表3.2-1
名称
区域
工程部位
表干区
大气区（6.0m以上）
箱梁，墩柱上部，塔柱上部
表湿区
潮汐区、水位变动区（-2.40~6.0m）
海中和滩涂区承台，墩柱下部，塔柱下部
注：
（1）上表中的表湿、表干区的划分是按标高区域进行。
（2）表湿区与表干区的分界计算为标高5.91m，这里取6.0m便于施工操作。
3.3当采用涂层保护时，混凝土结构应满足下列要求：
3.3.1混凝土的龄期不应少于28d，并应通过验收合格。
如混凝土的龄期少于28d需要涂装时，需通过试验论证确定。
3.3.2混凝土表面存在的裂缝、缺陷等，应使用与涂层系统相容的材料修补平整，具体要求应符合《海湾大桥土建施工技术规》及相关规定。
3.3.3混凝土表面存在的因设计要求设置的金属预埋件，其裸露面必须进行防腐蚀处理，其围为从伸入混凝土100mm处起至露出混凝土外的所有表面。
防腐蚀处理方法可采用涂层保护。
3.3.4混凝土表面存在的所有非设计要求设置的外露铁件，如钢筋头、钢板、型钢等，均应凿除铁件周围混凝土达到不少于60mm深度，清洗干净后用不低于原有混凝土强度等级的水泥砂浆修补平整。
水泥砂浆应使用经监理工程师认可的养护剂养护。
3.3.5因施工原因存在于混凝土表面层的金属焊渣、绑扎铁丝头等应清除干净，当影响混凝土表面的平整度时，宜使用聚合物水泥砂浆或环氧腻子修补平整，平整度应符合《海湾大桥土建施工技术规》及相关规定。
4表湿区涂层配套设计
4.1涂层体系设计
4.1.1本工程对处于表湿区的构件进行涂层防腐涂装时，处于水位变动区的承台拟采用围堰法隔开海水进行施工，涂装施工的环境相对较好。
由于水位变动区及浪溅区的构件仍处于浪花飞溅、潮湿度比较高的状态，这里设计采用湿表面固化涂层配套，利于保证和增强表湿区防腐涂层的防腐效果。
4.1.2表湿区混凝土的防腐涂层封闭底层应具有对潮湿混凝土基面良好的润湿、渗透、附着力，涂层系统应由底层、中间层和面层配套涂料涂膜组成，中间漆具有良好的屏蔽性能，面漆具有相应的耐候性。
所选用的涂料应具有湿固化性能，配套的涂料之间应具有良好的相容性。
4.1.3表湿区混凝土涂层设计总干膜平均厚度为390µm（使用丙烯酸聚氨脂面漆），或370µm（使用氟碳面漆）。
涂层系统配套应符合表4.1-1的规定。
表湿区混凝土表面涂层配套表4.1-1
涂层名称
配套涂料名称
涂层干膜平均厚度（µm）
底层
湿固化环氧树脂封闭漆
不计厚度，但需≤50
中间层
湿固化环氧树脂中间漆
300
面层
丙烯酸聚氨脂面漆/氟碳面漆
90/70
涂层总干膜平均厚度
390/370
4.2涂料性能要求
4.2.1表湿区混凝土表面常处于浪花飞溅、潮湿水气状态，采用的涂料应具有湿固化和快固结的性能。
4.2.2涂料性能应满足表4.2-1的规定要求；涂层性能应满足表4.2-2的要求，其中丙烯酸聚氨脂面漆和氟碳面漆尚应满足表4.2-3的规定要求。
表湿区涂料性能要求表4.2-1
检验项目
标准
检验依据
颜色
满足标准色卡要求
国家标准《漆膜颜色标准》（GB/T3181-1995）
主漆粘度（s）
符合产品规定要求
国家标准《涂料粘度测定法》（GB/T1723-93）
固体含量（%）
符合产品规定要求
国家标准《涂料固体含量测定法》（GB1725-79）
密度（g/ml）
符合产品规定要求
国家标准《色漆和清漆—密度的测定》（GB6750-86）
干燥时间（25℃）
符合产品规定要求
国家标准《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》
（GB1728-79）
附着力（级）
≤2
国家标准《漆膜附着力测定法》（GB1720-79）
冲击强度（cm）
≥50
国家标准《漆膜耐冲击测定法》（GB/T1732-93）
耐磨性（g）（1kg·500r）
≤0.05
国家标准《漆膜耐磨性测定法》（GB1768-79）
表湿区涂层性能要求表4.2-2
项目
试验条件
标准
涂层外观
涂层标准养护后
涂层均匀、无色差、无流挂、无斑点、不起泡、不龟裂、不剥落等
耐盐水性耐化学品性能涂层耐老化性涂层耐碱性
3000h
不起泡、不剥落、不粉化、允许2级变色和2级失光。
耐化学品性能
72h
不起泡、不剥落、不粉化、允许2级变色和2级失光。
涂层耐老化性
涂层耐老化试验1000h
不粉化、不起泡、不剥落、允许2级变色和2级失光。
涂层耐碱性
耐碱试验30d
不起泡、不开裂、不剥落
涂层抗氯离子渗透性
活动涂层片抗氯离子的渗透性试验30d
氯离子穿过涂层片的渗透量在1.0×10-3mg/cm2d以下
涂层与潮湿混凝土表面的粘结强度
涂层标准养护后
不小于1.5MPa
注：
1．涂层性能试验按涂层系统设计的底层＋中间层＋面层复合涂层组成。
2．涂层的耐老化性系采用涂装过的尺寸为70mm×70mm×20mm的砂浆试件，按现行国家标准《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露（滤过的氙弧辐射）》（GB/T1865-1997）测定；
3．涂层的耐碱性、涂层抗氯离子渗透性、涂层与混凝土表面的粘结强度，按现行行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规》（JTJ275-2000）附录C的混凝土涂层试验方法测定。
4．耐盐水性、耐化学品性能按国家标准《色漆和清漆耐液体介质的测定》（GB/T9274）的规定检测。
丙烯酸聚氨酯面漆和氟碳面漆表4.2-3
检验项目
计量单位
技术指标
试验方法
丙烯酸聚氨酯面漆
氟碳面漆
颜色和外观
—
满足标准色卡要求，漆膜平整
GB/T3181-1995
固体含量
%
≥55
GB1725-79
干燥时间（25℃）
表干
h
2
实干
h
24
GB1728-79
面漆细度
μm
≤35
GB1724-79
柔韧性
mm
1
GB/T1731
附着力（拉开法）
MPa
≥6
GB/T5210
冲击强度
cm
50
GB/T1732-93
耐磨性（1kg·500r）
g
≤0.05
GB1768-79
耐酸性，10%H2SO4
h
240h漆膜无异常
GB/T9274
耐碱性，10%NaOH
h
可溶物氟含量
％
－
≥20
HG/T3792
人工加速老化
h
1000
3000
GB/T1865
不起泡、不剥落、不粉化。
白色和浅色漆膜允许变色1级，失光1级；其他颜色漆膜允许变色2级，失光2级。
5表干区涂层配套设计
5.1涂层体系设计
5.1.1混凝土表面涂层系统应由底层、中间层和面层等配套涂料涂膜组成，选用的配套涂料之间应具有良好的相容性，面层涂料应具有良好的保色、保光性能，同时应具有良好的重涂性能。
5.1.2表干区混凝土涂层设计总干膜平均厚度330µm（使用丙烯酸聚氨脂面漆），或310µm（使用氟碳面漆）。
涂层系统配套应符合表5.1-1的规定。
表干区混凝土表面涂层配套表5.1-1
涂层名称
配套涂料名称
涂层干膜平均厚度（µm）
底层
环氧树脂封闭漆
不计厚度，但需≤50
中间层
环氧树脂中间漆
250
面层
丙烯酸聚氨酯面漆/氟碳面漆
80/60
涂层总干膜平均厚度
330/310
5.2涂料性能要求
5.2.1表干区混凝土涂层，防腐蚀涂料除了应具有较强的防腐蚀性能和耐候性外，还应具有优异的装饰性能，保光、保色性能好，涂层承受构件变形的能力强。
5.2.2涂料性能应满足表5.2-1的规定要求；涂层性能应满足表5.2-2的要求，其中丙烯酸聚氨脂面漆和氟碳面漆尚应满足表5.2-3的规定要求。
表干区涂料性能要求表5.2-1
检验项目
标准
检验依据
颜色
满足标准色卡要求
国家标准《漆膜颜色标准》（GB/T3181-1995）
主漆粘度（s）
符合产品规定要求
国家标准《涂料粘度测定法》（GB/T1723-93）
固体含量（%）
符合产品规定要求
国家标准《涂料固体含量测定法》（GB1725-79）
密度（g/ml）
符合产品规定要求
国家标准《色漆和清漆—密度的测定》（GB6750-86）
干燥时间（25℃）
符合产品规定要求
国家标准《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》
（GB1728-79）
附着力（级）
≤2
国家标准《漆膜附着力测定法》（GB1720-79）
柔韧性（mm）
1
国家标准《漆膜柔韧性测定法》（GB/T1731-93）
冲击强度（cm）
≥50
国家标准《漆膜耐冲击测定法》（GB/T1732-93）
耐磨性（g,1kg·500r）
≤0.05
国家标准《漆膜耐磨性测定法》（GB1768-79）
表干区涂层性能要求表5.2-2
项目
试验条件
标准
涂层外观
涂层标准养护后
涂层均匀、无色差、无流挂、无斑点、不起泡、不剥落等
耐水性
240h
不起泡、不剥落、不粉化、允许2级变色和2级失光。
耐盐水性
240h
不起泡、不剥落、不粉化、允许2级变色和2级失光。
耐化学品性能
72h
不起泡、不剥落、不粉化、允许2级变色和2级失光。
涂层耐老化性
涂层耐老化试验1000h
不粉化、不起泡、不剥落、允许2级变色和2级失光。
涂层耐碱性
耐碱试验30d
不起泡、不开裂、不剥落
涂层抗氯离子渗透性
活动涂层片抗氯离子的渗透性试验30d
氯离子穿过涂层片的渗透量在1.0×10-3mg/cm2d以下
涂层与潮湿混凝土表面的粘结强度
涂层标准养护后
不小于1.5MPa
注：
1．涂层性能试验按涂层系统设计的底层＋中间层＋面层复合涂层组成。
2．涂层的耐老化性系采用涂装过的尺寸为70mm×70mm×20mm的砂浆试件，按现行国家标准《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露（滤过的氙弧辐射）》（GB/T1865-1997）测定；
3．涂层的耐碱性、涂层抗氯离子渗透性、涂层与混凝土表面的粘结强度，按现行行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规》（JTJ275-2000）附录C的混凝土涂层试验方法测定。
4．耐盐水性、耐化学品性能按GB/T9274的规定检测。
5．耐水性按GB/T1733的规定检测。
丙烯酸聚氨酯面漆和氟碳面漆表5.2-3
检验项目
计量单位
技术指标
试验方法
丙烯酸聚氨酯面漆
氟碳面漆
颜色和外观
—
满足标准色卡要求，漆膜平整
GB/T3181-1995
固体含量
%
≥55
GB1725-79
干燥时间（25℃）
表干
h
2
实干
h
24
GB1728-79
面漆细度
μm
≤35
GB1724-79
柔韧性
mm
1
GB/T1731
附着力（拉开法）
MPa
≥6
GB/T5210
冲击强度
cm
50
GB/T1732-93
耐磨性（1kg·500r）
g
≤0.05
GB1768-79
耐酸性，10%H2SO4
h
240h漆膜无异常
GB/T9274
耐碱性，10%NaOH
h
可溶物氟含量
％
－
≥20
HG/T3792
人工加速老化
h
1000
3000
GB/T1865
不起泡、不剥落、不粉化。
白色和浅色漆膜允许变色1级，失光1级；其他颜色漆膜允许变色2级，失光2级。
6涂层涂装施工
6.1混凝土表面处理
6.1.1涂装前混凝土结构表面应符合第3.3节的规定要求。
6.1.2表湿区混凝土宜采用高压水（压力不小于20MPa）清洁；表干区混凝土宜采用高压水（压力不小于20MPa）清洁，或者使用各种动力打磨工具等方法，彻底除去混凝土表面上的不牢灰浆、尖角、海生物、油污等污染物及其它松散附着物；必要时可用适当溶剂抹除油污。
当混凝土结构采用了提高混凝土表面质量的透水模板措施时，可直接采用各种动力打磨工具的方法。
6.1.3清理后的混凝土表面，应平整、无油污等影响涂层质量的物质。
最后用饮用水冲洗干净。
并应避免再次受到海水的污染。
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