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百年老桥——上海苏州河外白渡桥的维修涂装

2021-02-13 11:50:18

百年老桥——上海苏州河外白渡桥的维修涂装

刘新先生,高级防腐蚀工程师,NACE CIP III级检验员。1991年开始从事重防腐涂料产品开发与防腐蚀涂装工作。


曾经在多家国内大型涂料企业和佐敦、PPG等跨国涂料公司从事技术工作。参与过国内很多大型项目的防腐蚀涂装,在钢结构建筑、电力能源、石油化工、远洋船舶、海洋工程、大型桥梁等方面有着丰富的经验。


刘新先生在中国涂料工业协会专家委员会任专家委员;中国腐蚀与防腐学会涂料涂装与表面处理专家委员会任常务委员。在防腐蚀涂料涂装、行业教育和国家标准、行业标准的制定上都有突出的贡献及影响,2015年被评为中国涂料工业100周年突出贡献人物。


从业20多年以来,发表过技术论文四十多篇;参与制订10多篇国家和行业标准;出版过300多万字专业著作;在《现代涂料与涂装》、《上海涂料》杂志任编委;在《中国涂料》杂志任常务编委。




外白渡桥简介


架设在上海苏州河与黄浦江汇合处的外白渡桥为钢架结构下承式桥,桥有二孔,总长106.7 m,车行道宽11.2 m,两侧人行道各宽3.6 m。外白渡桥承载着上海开埠以来兴衰荣辱的历史,在国内外有着很大的知名度。


(20世纪30年代的外白渡大桥,著名摄影师郎静山摄)


初建于1873年8月的外白渡桥,为木质结构桥。1856年,英商韦尔斯开设的苏州河桥梁建筑公司,在靠近外摆渡的地方建造了1座桥,称韦尔斯桥。



因行人马车过桥均要付“过桥税”,引起上海人民的强烈反抗。租界工部局不得不在韦尔斯桥的东侧另造一座木桥,并将已陈旧的韦尔斯桥收购拆除。因过桥不再付钱,又称外白渡桥。1906年拆除木桥改建钢桁架桥,1907年竣工。


(从外白渡桥看外滩,1949年)


2007年底,上海市政工程管理局收到寄自英国一家设计公司的来信,称“外白渡桥的桥梁设计使用年限为100年,现已到期,请对该桥注意维修”。


2008年4月,上海市政府开始整体移桥,2009年3月,桥梁完成了包括涂装在内的检修工作,重新复位。2009年4月11日恢复通车,外白渡桥开始以崭新的姿态迎接全世界人民。


外白渡桥维修涂装


表面处理要求


为了保证新的防护涂层发挥最佳性能,钢结构表面在喷砂前,电焊缺陷如气孔和不连续焊等要修正好。锐边和火焰切割边缘打磨至半径R=2 mm。焊缝要光顺,没有焊渣飞溅等。


作为一座百年老桥,这是第一次进行彻底重新涂装,对于旧涂层需要尽可能地清除。旧涂层是传统的红丹防锈漆和醇酸树脂涂料,这次涂层系统要升级为环氧树脂和聚氨酯系统,因此钢材表面需要进行喷砂清理。


(图源:wikimedia)


锈蚀的表面喷砂到GB 8923(ISO 8501-1)的 Sa2.5级,粗糙度达到Rz 40~75 μm;对原有漆膜的处理:对其中的不牢固、松动部分,要喷砂出白;


对牢固的漆膜表面要进行扫砂处理,最终表面应呈粗糙的状态。喷砂压力要求至少在6~7 kg/cm2,过低的压力将导致喷砂不彻底和耗时太多。


喷砂前,所有油脂或因探伤拍片留下的润湿剂要根据SSPC-1“溶剂清洗”法清除。喷射用磨料要干燥,清洁无杂物,不能影响涂料的性能。河砂将不得用于喷砂使用,因为河砂产生的粉尘比较大,影响黄浦江边的环境和工人健康,还容易造成喷射表面的夹渣而对涂层产生不利影响。


(Photo by David / randomwire.com)


磨料的大小要能够产生规定涂料系统要求的粗糙度。表面粗糙度级别根据GB/T 13288或ISO 8503-1,用粗糙度比较样块进行评估。喷砂时注意防止油和/或水对喷砂后钢材表面的污染。空压机必须安装油水分离器。磨料不能循环使用,除非得到油漆现场服务工程师的认可。


喷砂后准备涂漆的钢材表面要清洁、干燥,无油脂,保持粗糙度和清洁度直到喷涂第1道漆。所有灰尘要求用干净的压缩空气彻底清理,根据GB 18570.3 (相当于ISO 8502-3),灰尘量要小于2级。


钢材表面处理后4 h内,表面返黄前,就要喷漆。如果钢材表面有可见返锈发黄现象,变湿或者被污染,要求重新清理到前面要求的级别。


防腐涂层系统


外白渡桥的维修涂装,不仅仅是对一座百年老桥的涂装,而是对一座具有历史意义文物的维修,因此在涂层系统的选择上,除了保证长效防腐性能外,还要达到修旧如旧的艺术效果。


(Photo by Rui Xu on Unsplash)


修旧如旧主要体现在面漆涂层的选择上,光泽不能过高,颜色必须与旧漆膜一致。全新的外白渡桥的景观设计中采用了智能系统控制变幻多彩的灯光,模仿彩虹的颜色,与多彩的东方明珠和外滩交相辉映,营造出或端庄典雅、或热情奔放、或新颖时尚的不同氛围。


(Photo by Nathalie Stravers)


因此,不仅是本着修旧如旧的原则,所选用的聚氨酯面漆还必须考虑到与灯光设计的协调,光泽不能太高,颜色不能太亮丽。


在整修工地现场,涂料工程师用Ral色卡谨慎地对比原有旧漆膜的颜色,与业主、施工单位和设计院进行了充分的技术沟通,确定了平光脂肪族聚氨酯面漆,采用专业的电脑调色系统,调配出与旧漆膜一致的颜色。


主桥结构的涂装是最主要的工作内容之一,采用的涂装方案见下表。


结点板结构是外白渡桥的承载力所在,相当重要。对于锈蚀十分严重的结点,拆除后换新板。新板全部采用热浸镀锌防腐处理,桥身上的结点板所在位置,喷砂清理到GB 8923—88 Sa 2.5级,喷涂1道环氧富锌底漆,干膜厚度60 μm。


对于人行桥面2 m以上处,由于桥面结构复杂,很多部位喷砂和喷漆相当困难。在表面处理后,采用通用环氧底漆对原有旧涂层进行封闭,然后进行涂装,配套见下表。



面漆施工时,涂装2道,每道40 μm,第2道漆待整个桥梁的所有其它工作完成后,对整个桥梁进行完整统一的涂装。这样能够保证整个桥梁的色彩完整性和耐久性。


涂装施工


由于外白渡桥为复杂铆钉结构,许多部位相当狭窄,无法进行喷涂。因此,刷涂是有效的施工方法,也是喷涂必不可少的辅助涂漆手段。


所有的焊缝、切口边缘、 扇形口、钢板边缘,特别是桥梁特有的背靠背部位,在正式喷涂下道漆前用刷子进行良好预涂。预涂工作在第一道漆之前和每一道漆之间,采用刷子的大小要能有效地刷涂到所有部位。


(Photo by David / randomwire.com)


第一道预涂必须使用刷子,而不能采用辊筒,以使涂料能渗透进表面并防止空气的截留。为了促进高固体分涂料的渗透性,第一道预涂可以适当稀释。


整体采用高压无气喷涂。由于结构件比较复杂,尽可能地选用喷幅较小的枪嘴进行喷涂施工。小面积的修补特别是面漆的修补,则采用空气喷涂的方法。


结语


百年老桥的维修涂装,并不仅仅是简单地换新装。而是从设计开始到旧桥的状态勘验、涂层系统的选择、面漆颜色的调配以及正式涂装等工序,每一步骤都要细心认真地进行。在保证涂层质量的前提下,还须还原历史风貌。(本文原载于《上海涂料》第47卷第8期)




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