鋼橋梁處在跨越江河湖海的自然環(huán)境下，長期暴露在風(fēng)雨、潮濕和被污染的環(huán)境中，為了保證鋼橋梁的安全營運(yùn)，需要對橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行防腐保護(hù)，用于鋼橋梁的防腐蝕涂料應(yīng)具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，附著力強(qiáng)，耐磨損，抗剝離及耐候性能突出，良好的耐腐蝕性能。近年來冷噴鋅工藝的開發(fā)，為橋梁鋼結(jié)構(gòu)新型長效防護(hù)系統(tǒng)提供了新的防腐技術(shù)和材料。

1 冷噴鋅的技術(shù)背景

追溯到20世紀(jì)中期，比利時b.v.b.a公司推出Zinga（鋅加）產(chǎn)品，首次實(shí)現(xiàn)高含鋅量金屬覆蓋的陰極保護(hù)防護(hù)防腐采用涂料涂裝工藝，標(biāo)志著冷噴鋅工藝逐漸發(fā)展完善，由于當(dāng)代建設(shè)越來越注重環(huán)保性能，在歐洲熱浸鋅工藝開始被代替。相對熱浸鋅而言，冷噴鋅更加環(huán)保，具有和熱浸鋅一樣優(yōu)異的防腐蝕性能。各工業(yè)發(fā)達(dá)國家也紛紛開展了同類產(chǎn)品的研制和開發(fā)生產(chǎn)，例如日本的ROVAL（羅巴魯)、美國的ZRC和CRC、德國的WURTH等都有類似產(chǎn)品。

直至2000年底，比利時Zinga通過尚峰（上海）公司進(jìn)入我國，2004年底日本ROVAL公司在上海馬陸鎮(zhèn)獨(dú)資建廠。國內(nèi)有關(guān)科研團(tuán)隊(duì)在引進(jìn)Zinga的過程中，開展技術(shù)攻關(guān)工作。2001年底，深圳彩虹環(huán)保建材有限公司推出“強(qiáng)力鋅”冷噴鋅產(chǎn)品；2006年，無錫華東鋅盾科技有限公司推出ZD冷噴鋅產(chǎn)品。另外，國內(nèi)先后有沈陽航達(dá)、珠海冠字涂料、上海昊鋅等冷噴鋅產(chǎn)品相繼投放市場。冷噴鋅產(chǎn)品在國內(nèi)陸續(xù)在橋梁、鐵路、港口、電力和體育場等領(lǐng)域開始應(yīng)用，由于其價格較普通的富鋅涂料高出許多，近年來開始出現(xiàn)大量的仿制產(chǎn)品，質(zhì)量多不能保證，給整個市場帶來隱患。

圖1 臨海市伏龍大橋  圖2 上海崇明張網(wǎng)大橋

2 冷噴鋅的防腐蝕機(jī)理

冷噴鋅涂料是由經(jīng)過原子法處理的超細(xì)鋅粉、樹脂以及揮發(fā)性溶劑等組成的單組分產(chǎn)品，其中鍍層的鋅含量高達(dá)96%，鋅粉純度在99.99%以上，鋅粉粒度為3~6μm，造就了冷噴鋅涂層對鋼材優(yōu)異的防腐蝕性能。

圖3 超細(xì)鋅粉、樹脂、揮發(fā)性溶劑

冷噴鋅工藝是以涂裝方式把鋅粉涂刷在基材表面上的一種材料保護(hù)技術(shù)。是在常溫自然條件下就可達(dá)到熱鍍鋅、噴鋅、噴鋁的防銹效果的新型防腐工藝。因?yàn)槠浞栏砗蜔徨冧\類似，具有陰極保護(hù)和屏障式保護(hù)雙重作用。所以冷噴鋅是替代傳統(tǒng)熱浸鋅、熱鍍鋅、熱噴鋅(鋁)的最佳材料。

陰極保護(hù)冷噴鋅漆膜中高純鋅含量達(dá)96%以上，采用的鋅原料純度高達(dá)99.995%，特殊處理的鋅粉表面，形態(tài)和粒徑互補(bǔ)，提供最佳陰極防護(hù)能力，即使冷涂鋅保護(hù)層有少許破損，鋅層下的鋼鐵也不會銹蝕，直至鋅消耗完，同時有效防止生銹擴(kuò)散。

自封閉屏障式保護(hù)特殊的反應(yīng)機(jī)理使得冷噴鋅涂層在涂裝后還可以隨時間推移進(jìn)一步自封閉，形成致密屏障，有效隔絕腐蝕因子，大大提高防腐能力。冷噴鋅結(jié)合了兩種防銹方式的優(yōu)點(diǎn)，雙重保護(hù)合二為一，突破傳統(tǒng)涂料顏基比限制，獲得極佳的長效防腐能力。冷噴鋅涂裝工藝還可以涂覆有機(jī)涂料涂層，同時也可以起到一定的裝飾作用。

圖4 冷噴鋅防腐原理簡圖

3 冷噴鋅和環(huán)氧富鋅油漆的比較

金屬腐蝕防護(hù)措施主要應(yīng)用以下三個基本原理：

① 屏障保護(hù)。利用涂層膜形成屏障，將鋼鐵表面和環(huán)境中的電解質(zhì)隔離，在鋼鐵表面形成一道對空氣中的水蒸氣和氧氣等的保護(hù)屏障。

② 化學(xué)抑制。在涂料中添加的有效化學(xué)成分，能抑制金屬陽極或陰極反應(yīng)。

③電流（陰極）保護(hù)。利用涂料中的大量金屬（鋅、鋁等）粒子積聚對鋼鐵產(chǎn)生電流保護(hù)，如同在鋼鐵表面上形成鋅（鋁）陽極。

實(shí)際使用的一般金屬防護(hù)主要是應(yīng)用陰極保護(hù)和屏障保護(hù)兩種防護(hù)功能，冷噴鋅兼顧這兩種防護(hù)體系的優(yōu)點(diǎn)。同時，也是為了適應(yīng)不同鋼結(jié)構(gòu)對裝飾效果的要求，其配套油漆需要選用兼容的、品質(zhì)有保障的高性能中間漆及面漆配套使用。冷噴鋅和環(huán)氧富鋅底漆的技術(shù)比較見下表：

表1 冷噴鋅和環(huán)氧富鋅油漆方案的技術(shù)比較

4 冷噴鋅的應(yīng)用狀況

由于鋼橋梁長期暴露在風(fēng)雨、潮濕和被污染的環(huán)境中，為了保證橋梁的安全運(yùn)營，對橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行防腐保護(hù)顯得尤為重要。從上世紀(jì)50年代紅丹防銹漆加云鐵醇酸面漆到80年代的重防腐涂料，鋼橋的防腐壽命有較大提高。重防腐涂料僅能提供鋼橋10年左右的防腐壽命，直至上世紀(jì)90年代，國內(nèi)開始在橋梁鋼結(jié)構(gòu)采用熱噴涂和電弧噴涂金屬覆蓋層防腐方案。由于冷噴鋅防腐性能優(yōu)異、施工方法簡單、靈活、方便，所以近年來涂膜鍍鋅已廣泛應(yīng)用于橋梁各種鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)。

圖5 鋼結(jié)構(gòu)橋梁腐蝕實(shí)例

圖6 冷噴鋅涂裝實(shí)例

5 存在的問題及對策

冷噴鋅是采用油漆的施工方式達(dá)到熱金屬防腐工藝的防腐性能和年限的一種先進(jìn)防腐技術(shù)，具有優(yōu)良的防腐性能和施工性能。冷噴鋅防腐配套體系這幾年被大規(guī)模應(yīng)用于鋼橋梁的防腐涂裝上，然而其在應(yīng)用中也存在一些問題。

1 冷噴鋅防腐配套體系相容性問題的成因及對策

冷噴鋅防腐配套體系分為單層體系和復(fù)合涂層體系，單層體系用于鋼橋梁內(nèi)表面涂裝體系，復(fù)合涂層體系用于鋼橋梁外表面涂裝體系。單層體系為單獨(dú)采用冷噴鋅涂層，不復(fù)涂其他涂層；冷噴鋅復(fù)合涂層體系為冷噴鋅涂層上配套冷噴鋅封閉劑（或環(huán)氧云鐵中間漆）、耐候面漆的多道涂層。

冷噴鋅配套涂層在鋼橋梁防腐涂裝上的應(yīng)用越來越廣泛，將近些年應(yīng)用過的冷噴鋅配套體系進(jìn)行列舉：在多個鋼橋梁涂裝施工時，冷噴鋅復(fù)合涂層體系經(jīng)常會出現(xiàn)涂層附著力差的問題（涂層破壞在冷噴鋅和冷噴鋅封閉劑之間），導(dǎo)致涂層脫落。

圖7 涂層脫落

在排除施工環(huán)境影響、噴涂設(shè)備、施工人員技術(shù)水平等因素后，最終發(fā)現(xiàn)涂層附著力差是由于冷噴鋅和冷噴鋅封閉劑的相容性出現(xiàn)問題。具體原因如下：冷噴鋅由單組分的樹脂和鋅粉組成；冷噴鋅封閉劑與環(huán)氧中間漆成分類似，由多組分的環(huán)氧樹脂和填料等成分組成。在冷噴鋅涂層未實(shí)干的情況下進(jìn)行冷噴鋅封閉劑(或中間漆)的施工，會出現(xiàn)局部咬底、涂層附著力差的問題。經(jīng)實(shí)測分析發(fā)現(xiàn)，涂層破壞位置均不在中間漆和面漆之間，排除中間漆和面漆之間的問題。為了保證冷噴鋅復(fù)合涂層配套性，保證附著力滿足設(shè)計要求，施工現(xiàn)場提出如下解決方案：

（1）冷噴鋅封閉劑（或中間漆）和冷噴鋅盡量采用同一供應(yīng)商提供的產(chǎn)品或和冷噴鋅具有很好相容性的中間漆產(chǎn)品，能更好地保證產(chǎn)品的配套性；

（2）業(yè)主在施工用油漆招標(biāo)前，讓各供貨廠家提供冷噴鋅和中間漆產(chǎn)品，做冷噴鋅復(fù)合涂層配套性工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證冷噴鋅和冷噴鋅封閉劑的配套性、相容性是否滿足設(shè)計要求，選擇配套性好的產(chǎn)品；

（3）冷噴鋅復(fù)合涂層部分原因是中間漆涂層間隔的問題，因此在施工冷噴鋅封閉劑前，保證冷噴鋅涂層實(shí)干再施工冷噴鋅封閉劑，這樣能更好地保證涂層間附著力；

（4）冷噴鋅封閉劑（中間漆）分兩道施工，第一道涂層噴薄，能起到封閉涂層作用，然后再進(jìn)行第二道封閉劑（中間漆）施工，這樣能更好地提高涂層相容性，保證冷噴鋅和中間漆的附著力。

2 冷噴鋅厚度及間隔時長問題的成因及對策

在冷噴鋅施工時發(fā)現(xiàn)，冷噴鋅涂層厚度對整體涂層附著力是有影響的。施工實(shí)測冷噴鋅涂層較厚的位置附著力比厚度薄的位置附著力低，即厚度與附著力成反比關(guān)系。究其原因，冷噴鋅為單組分涂料，且鋅含量較高，涂層大部分為鋅粉，涂層中樹脂成分相對較少。涂層厚度越厚，鋅粉在涂層中占的比重會上升，起到黏結(jié)作用的樹脂成分比重會下降。涂層中樹脂成分減少，涂層的附著力會降低。

另外，冷噴鋅復(fù)合涂層放置的時間越長，附著力反而比前期附著力檢測數(shù)值有所提高。原因是冷噴鋅復(fù)合涂層放置的時間越長，冷噴鋅底層內(nèi)部固化時間長，固化效果越好。冷噴鋅厚度薄，底層固化速度會越快，冷噴鋅復(fù)合涂層附著力反而會提高。當(dāng)冷噴鋅厚度在100μm，已經(jīng)能夠滿足防腐要求，建議冷噴鋅設(shè)計總厚度不能超過100μm。另外，在冷噴鋅施工時，涂層厚度應(yīng)在滿足設(shè)計厚度要求下，盡量貼近下限，這樣可以提高整體涂層質(zhì)量。

6 未來的發(fā)展

冷噴鋅技術(shù)的出現(xiàn)有效解決了有機(jī)涂層和熱噴、熱鍍鋅防腐方式的缺陷。根據(jù)國家節(jié)能減排的措施和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，熱噴、熱鍍鋅防腐會受到限制，冷噴鋅防腐技術(shù)便成為重點(diǎn)工程的焦點(diǎn)。冷噴鋅技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、施工方便、易維護(hù)、全壽命成本低等優(yōu)秀性能，在市場上具有良好的綜合性價比和競爭力，故該技術(shù)發(fā)展前景廣闊。