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钢结构桥梁因其负载能力强、塑性高、韧性好、施工周期短且易于加工等优势广受世界各国桥梁设计师的青睐。近些年，跨径大、强度高、质量轻、抗拉性能强的钢结构被广泛应用，逐渐成为桥梁建设的主流。因长期处于海洋、酸雨等复杂环境中，桥梁钢结构常遭受来从而自于氯离子、紫外线、雨水、盐雾、二氧化碳的侵蚀，造成钢构件生锈与腐蚀，从而影响桥梁的使用性能和安全性。
喷涂防腐涂料是桥梁钢结构防腐的主要方式，通过在钢结构表面涂覆一层防腐材料，使之与外界腐蚀环境隔绝，从而延长桥梁的使用寿命。因此，分析桥梁钢结构腐蚀特点，并进一步对桥梁钢结构中所应用的防腐涂料研究现状进行总结具有重要现实意义，可为桥梁钢结构的应用与防护提供借鉴，从而促进其实现绿色、环保、可持续发展。
1 桥梁钢结构腐蚀特点
1.1 均匀腐蚀
均匀腐蚀，又称全面腐蚀，是一种在金属表面全面发生的腐蚀现象。随着时间的推移，腐蚀层不断加厚，导致金属截面减薄，这直接影响桥梁钢结构的承载能力。腐蚀速率的增加会进一步加剧这种现象，使得结构性能显著下降。均匀腐蚀主要成片分布在金属表面，可通过涂覆防腐涂料来避免此类损伤。
1.2 点腐蚀
在桥梁钢构件中，点腐蚀尤为常见，且对结构安全性有显著影响。点腐蚀是一种高度局部化的腐蚀形式，其特征是腐蚀集中在金属表面的特定小区域，形成深度大于宽度的腐蚀坑。点蚀坑的发展过程受到外部环境和时间的共同影响。在腐蚀性环境持续作用下，点蚀坑逐渐加深和扩大，特别是在桥梁钢构件中会加速疲劳裂纹的萌生和扩展，最终可能导致穿孔现象。
1.3 缝隙腐蚀
桥梁结构在拼装过程中，缝隙的存在为腐蚀介质提供了进入的通道，从而导致局部腐蚀的发生。特别是缝隙腐蚀现象，在搭接缝和孔穴等部位尤为明显。这种类型的腐蚀不仅会引起材料的截面减薄，还会影响到连接的完整性。一旦连接完整性受到损害，桥梁结构的稳定性将显著降低，极有可能致使桥梁部件分离或整体垮塌。
1.4 应力腐蚀
应力腐蚀是桥梁钢结构中常见且危险的一种破坏形式，在特定腐蚀环境中尤为显著。当桥梁钢结构暴露在如盐雾、大气污染物等不同类型的腐蚀介质中，这些腐蚀介质会与金属表面产生化学反应，导致应力腐蚀。应力腐蚀通常伴随着断裂纹的产生和扩展，断裂纹的扩散速度极快，且通常无明显的预兆。这种突发性的断裂可能会在短时间内造成桥梁结构的重大破坏，严重影响桥梁的使用寿命和安全性。
1.5 腐蚀疲劳
桥梁钢结构在循环荷载和腐蚀介质的共同作用下易出现裂纹的形成与扩散，这种现象被称为腐蚀疲劳。由于桥梁结构承受着持续的交变荷载，并且常年暴露在各类腐蚀介质中，裂纹的形成和扩散变得不可避免。因此，在桥梁钢结构设计和维护过程中，必须综合考虑腐蚀介质和循环荷载的影响，采取更加全面和多层次的防护措施，以延长桥梁的使用寿命并确保其安全性。
2 桥梁钢结构防腐涂料研究
2.1 无铬锌铝防腐涂料
随着环保意识的增强和环保法规的日益严格，传统的含铬涂料如达克罗涂料因其对环境和人体健康的潜在危害（如 Cr6+）逐渐被无铬涂料所取代。无铬锌铝涂料通过使用钼酸盐和钨酸盐作为钝化剂，成功实现了在不使用 Cr6+ 的情况下，仍然能够表现出色的耐腐蚀性能。钼酸盐和钨酸盐的加入对无铬锌铝涂料的性能有显著的影响。通过上述机制，锌、铝氧化物能够在桥梁钢构件表面迅速形成稳定的化合物。随着化合物层层叠加，最终构成防护性能卓越的钝化膜，从而抑制桥梁钢结构腐蚀，提升其防腐性能。
2.2 纳米材料改性防腐涂料
传统的防腐涂料虽然在一定程度上能够起到防护作用，但其防腐效果和持久性仍存在一定的局限。相比之下，纳米材料由于其超高比表面积和优异吸附能力，可以更有效地捕捉和中和腐蚀性物质，从而提供更强的防护效果。
2.3 低表面处理防腐涂料
在桥梁钢结构的维护和养护过程中，传统方法常涉及表面处理技术，虽有效但成本高昂且存在环境污染。为了应对这些挑战，低表面处理防腐涂料逐渐受到关注。这种涂料无需进行复杂的表面处理即可直接应用于锈蚀的钢结构上，它不仅有效简化了维护流程，显著降低了整体成本，同时还减少了环境污染，对环境有更好的适应性。这些优势使其成为桥梁钢结构维修的优选材料。通过采用这种涂料，可以在减少施工时间和人力成本的同时提升施工效率，确保桥梁的长久使用寿命。低表面处理防腐涂料在桥梁钢结构的防护中具有显著优势，其采用渗透性强的树脂材料作为成膜剂，从而深入钢结构表面的锈层，起到缓蚀钝化的作用。其次，通过与防腐涂料的结合，能够在钢结构表面形成一层稳定致密的隔膜。这种隔膜不仅能有效隔离外界腐蚀因素，还能够显著增强涂料与钢结构之间的附着力。此外，形成的稳定致密隔膜还具备抗老化性能，能够长时间保持对钢结构的保护，延缓腐蚀进程。
2.4 聚脲涂料
聚脲是由异氰酸酯与氨基化合物反应生成的一种弹性体物质，凭借分子中强极性脲键基团形成的“螯合物”结构，具有防腐、防水、耐磨等特性。
这种涂料结合了底漆和面漆的功能，因其底面合一的特性极大简化了施工流程。此外，为增强涂料的性能引入了活性稀释剂，以确保在涂料保持良好的施工性同时维持低黏度。无溶剂的配方不仅提升了环保性能，还有效减少对施工环境的污染。此外，空间位阻基团的引入，有效地控制了反应速度，确保涂料在固化过程中能够均匀成膜，提升了最终涂层的附着力和耐久性。这种创新型涂料在舟山跨海大桥的应用中表现突出。其在严苛的海洋环境下展现了卓越的耐候性能和重装防腐效果，显著延长了桥梁的维护周期，降低了维护成本。聚天冬氨酸酯聚脲涂料以其绿色环保的特点和优异的综合性能，展现出广阔的应用前景，特别适用于需要高附着力和耐候性能的海洋环境重装防腐领域。
3 桥梁钢结构防腐涂料发展趋势
3.1 绿色环保
传统桥梁防腐涂料在防止桥梁结构腐蚀方面发挥了重要作用，但其含有的重金属离子（如铅、汞、铬等）对环境会造成严重污染。欧盟在 2015 年修订的 RoHS（Restriction of Hazardous Substances）认证对涂料产品中重金属含量做出严格限制，旨在减少有害物质对健康与环境的影响。未来，含有超标重金属离子的桥梁防腐涂料将被逐步淘汰。在此背景下，各国将积极开展绿色环保涂料的研发与应用，从而满足绿色健康与环境保护的要求。
3.2 节能减排
当前，我国部分桥梁陆续进入重涂维修阶段，旧桥重涂维修只能在既有桥位进行，采用原有涂料体系进行重涂维修，处理旧桥表面产生的漆膜残片及补涂油漆的洒落将对周边环境造成极大的污染。低表面处理涂料凭借其环保高效的优势成为现今旧桥重涂维修中的。低表面处理涂料能在微锈和潮湿表面上直接施工，简化施工步骤，降低施工成本。传统涂料通常需要对桥梁表面进行细致的清理和处理，而低表面处理涂料则能够在漆面露水聚凝的情况下保持优异的附着力。此外，环氧、聚氨酯、氟碳和醇酸等成分的使用使得涂料具有出色的耐候性和耐化学性，能够在各种恶劣环境下长期保持其功能，确保桥梁的耐久和安全。与此同时，低表面处理涂料的挥发性有机化合物（VOC）含量低，无毒且阻燃，在保障人体健康的同时还能减少环境污染，符合现代环保要求。
4 结论与展望
对桥梁钢结构防腐涂料的研究进展，总结如下：
（1）无铬锌铝防腐涂料通过缓蚀钝化作用和电化学保护为桥梁钢结构提供了可靠的保护，通过与纳米材料复合，其隔离效果得到了进一步提升，在防腐应用中具有广阔的前景；（2）纳米改性防腐涂料未来研究应在配方改进和创新方面投入更多精力，解决物理性质破坏问题，以充分发挥纳米材料的优势，实现防腐涂料性能的全面提升；
（3）低表面处理防腐涂料施工简单、成本低廉，且具备优异的防腐性能，是一种高效且经济的桥梁保护解决方案；（4）为充分发挥聚脲涂料的优越性能，未来需在其快速固化和附着力方面开展深入的研究与创新。这不仅有助于提升聚脲涂料在实际应用中的效果，还将推动整个涂料行业的技术进步和发展。桥梁钢结构的防腐涂料在应对碳达峰和碳中和的“双碳”政策背景下正逐步向绿色环保和节能减排的方向转型。低 VOC 含量和低表面处理要求的水性环保涂料不仅能够有效减少环境污染，还能在节能减排方面发挥重要作用。未来，此类水性环保涂料将在“双碳”政策的推动下迎来快速发展，成为现有防腐涂料最有希望的替代品之一。
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