我國是一個人口眾多、地域遼闊、海岸線很長并擁有大大小小許許多多河流的大國，因而擁有各種類型的橋梁也特別多，例如，竹排橋、木板橋、磚砌橋、石板橋、水泥橋、大型鋼鐵混凝土橋、鐵索橋、吊橋、鋼結構橋等數以萬計。從性能與作用區分，橋還可分為人行橋、公路橋、過街天橋、鐵路橋、過江大橋、海灣大橋、懸索橋、海運碼頭引橋等。我國擁有世界上最早最多的磚砌拱橋、石砌拱橋，但鋼結構橋梁卻少得可憐，只有蘭州黃河第一橋，天津、上海市區的解放橋，大渡河上鋼索橋等屈指可數的幾座，解放后，1953年原蘇聯援助建設了第一座鋼鐵公路兩用的武漢長江大橋，揭開了我國鋼結構大橋的建設史，1978年改革開放以后迎來了我國橋梁建設的蓬勃發展的新時代。

        以長江為例，目前已建成21座長江大橋，正在興建11座，僅三峽水庫區就有34座橋梁即將完工，這些橋梁幾乎都是鋼結構橋梁。最長的一條，將是投資53億元，北起楊州，南接鎮江丹徒，全長35.66公里的潤楊長江大橋，這是一座大型鋼結構懸索橋，居中國第一，世界第三，潤楊長江大橋的建設標志著我國已進入世界建橋的先進行列。我國正在迅速興建高速公路，北京至上海的高速公路長為1262公里，共有980座公路橋。北京地區的橋就有1000座，其中就有設計精美的立交橋近200座。目前我國高速公路已達1.6萬公里（世界第三），大約已有近萬座公路橋，我國大型公路橋、精美立交橋的建設事實標志著我國的橋梁水平已處于世界先進水平。在這種令人鼓舞的新形勢下，作為腐蝕防護科技工作者需要認真考慮的是：我國所建設的這些橋梁的防護水平是否也處于世界先進水平？是否能預防這些橋梁免遭環境條件的侵蝕，確保安全、可靠地運行，確保長壽命的使用？美國是世界上擁有高速公路最長的國家，據美國1984年報道，鋼鐵混凝土橋梁57.5萬座，一半以上出現鋼筋腐蝕破壞，40%承載力不足，需要修復和加固。

 

　　腐蝕在世界各國、各行各業造成過重大損失，飛機墜毀，鋼鐵橋梁突然斷塌、混凝土工程出現滲漏溶蝕、裂縫、鋼筋斷裂，輸電塔桿倒塌，水輪機葉輪出現空泡腐蝕、腐蝕損傷、停電維修以至有的電廠突然停電，引起用電工廠成片停產。按美國官方指定的部門調查，美國腐蝕損失1975年為＄700億（占GNP4.2%），1986年為＄1260億，1995年達＄3000億。

 

　　我國地處四個地帶六個區：熱帶濕熱區；亞熱帶亞濕熱區；亞熱帶干熱區；溫帶溫和區等，長江以南相對濕度超過80%的時間在200天以上；我國是一個發展中國家，環境治理還很有限，相當廣闊的區域SO2污染嚴重，還下著酸雨，pH值在5~6之間；地球上海洋面積為361×106平方千米，我國海岸線長達一萬多公里，沿海五千多個大小島嶼，海水和海洋大氣中的Cl-離子彌漫在一些地區；我國水深200米以內的大陸架占世界大陸架 總面積的23%,這些事實說明，我國要建設的橋梁很多，而周圍環境又比較苛刻。

 

　　再說具體地區環境，以三峽為例，三峽的大氣環境是屬于南溫帶和亞熱帶過渡地帶的氣候，夏熱、冬暖，年平均氣溫21~22℃，極端高溫達到過43.5℃（在豐都縣），年平均濕度多超過70%.RH大于80%的天數在200天以上，年降雨多大120~130天，pH=5.5~6.0（酸雨），空氣污染含有SO2、Cl、NH3、CO2等，其特點是高溫、高濕、風小、霧多、雨多。長江水質污染，pH達8.8~9.1,偏堿性，含有大量泥砂。

 

　　這樣的環境對我國各地鋼結構橋梁的建設會產生什么樣的影響？要采取什么措施預防這些影響？

 

　　在周圍環境作用下，材料的退化和變質是一種自然現象，包括金屬的腐蝕和非金屬的老化。在相對濕度較低時金屬的腐蝕速率非常緩慢，到達臨界相對濕度時，腐蝕速度突然加大，這一臨界值隨金屬種類、金屬表面狀態和潮濕空氣中所含污染程度而有所不同，一般來說，金屬的臨界相對濕度在70%左右，鐵、鋅、銅的臨界值均在70%左右，而這些潮濕空氣（在金屬表面上形成水膜）一旦含有SO2,Cl2等污染物時，腐蝕速度呈幾十倍上百倍地增加。

 

　　CO2、H2S、NH3等污染物也促進腐蝕，CO2遇水溶解后生成H2CO3促進了金屬的腐蝕（但也有人認為，CO2的存在使銅和鐵的腐蝕都各有下降）；H2S溶入水膜后，使水膜酸化、導電度上升，陽極去極化容易，所以潮濕空氣中含少量H2S也強烈加速腐蝕，NH3的溶入水膜，使其pH顯著上升，含13%~25%NH3時，pH可達9~10,顯著加速銅的腐蝕。

 

　　溫度升高，顯著加速化學或電化學反應，加速腐蝕。

 

　　在環境侵蝕同時，存在靜應力（使用應力和殘余應力），某些合金會引起應力腐蝕，存在循環應力，絕大部分材料會引起腐蝕疲勞。某些鋼出現應力腐蝕開裂的應力源包括殘余應應力、裝配應力和使用應力。據統計，有些合金其引起應力腐蝕開裂的比例分別為40%、25%、25%,可見，要謹慎設計使用應力，處理好裝配應力和殘余應力，才能有效地避免應力腐蝕開裂。

　　以上分析可以總結下述認識：

 

　?。?）我國地處較為嚴酷的氣候條件，所建鋼結構橋梁普遍會存在腐蝕，惡劣的環境污染又顯著地加速腐蝕，國外已有鋼結構大橋因為應力腐蝕而突然塌落，以及三座預應力橋梁因壓漿不飽滿使鋼絞線鋼筋嚴重銹蝕而突然倒塌的報道，這是我們必須面對的事實，也就是說，我國任何鋼結構橋梁的建設，必須從設計開始，貫穿制造過程和維護保養過程，進行卓有成效的腐蝕控制，使每一座建在我國大地上的鋼鐵橋梁都是一座美麗、壯觀、安全、長壽、維護少的藝術精品。

 

　?。?）卓有成效的腐蝕控制措施可包括：①控制和治理環境污染，我國自上而下擁有一支龐大的強有力的環境保護領導、管理和科技隊伍，環境治理成效顯著，這對減緩鋼結構橋梁的腐蝕意義重大，然而一個國家的環境治理決非易事，沒有幾十年花大力氣是達不到理想境界的；②隔離污染的環境侵蝕，例如懸索橋鋼纜采用不干性密封膠隔離侵蝕環境，高強度鋼螺栓與鋼梁的連接部分選用密封膠密封；③選用耐蝕材料，例如選用耐候鋼、不銹鋼，不過價格過于昂貴，對于發展中國家也有困難；④選用先進制造技術，例如預應力鋼絞線是橋梁的心臟，這是確保橋梁使用壽命的關鍵之一，傳統壓漿工藝常造成壓漿不飽滿，造成鋼絞線銹蝕，選用真空輔助壓漿新工藝克服了這個問題，提高了質量；⑤研制和使用保護涂層，這是最現實、最有效、最經濟、幾十年實踐證明為最好的措施，本文將突出介紹涂層技術。

 

　　長江大橋鋼結構保護層的沿革

 

　　1952年準備，1953年2月動工，1957年10月通車的鐵路公路兩用的武漢長江大橋是我國第一座橫跨長江的大型鋼結構橋梁，氣勢雄偉，頗為壯觀。正如表1所示，它采用的紅丹底漆是當時我國性能較為優良的鋼鐵用防銹底漆，它的保護作用是紅丹（Pb2O3）顏料促進鋼材的陰極極化、并促進陽極反應Fe2+→Fe3+（不溶化合物）形成的。面漆采用的是長油度醇酸磁漆（又稱316面漆）。這種面漆耐候性差，再加上當時的制漆水平與施工質量，使用壽命很短，故有從南岸涂到北岸，南岸鋼梁上的漆又需要重涂之說，在那個“大革命”期間，年復一年地重復。1968年12月我國自行設計制造的南京長江大橋試用了1966年鐵道科學研究院研制成功灰色66面漆（灰鋁鋅醇酸磁漆），1976年武漢與南京長江大橋鋼箱梁均改為表1中所介紹的二底（云鐵酚醛底漆）二面（云鐵醇酸鋼橋漆）。這套涂層體系使用壽命可達10年，普遍推廣到重慶九龍坡大橋、坦贊鐵路、緬甸仰光大橋等。1971年9月通車的枝城長江大橋，已出現采用質量更好價錢更貴的聚氨酯底漆和面漆，并在高強度螺栓連接處鋼板表面首次采用了無機富鋅底漆。改革開放之后，鐵道科學研究部門沿著這類涂層體系繼續提高，鞠湖長江大橋采用了環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆新體系，在西陵長江大橋和連沱大橋都采用了無機富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆新體系。

 

　　在三峽庫區多年的大氣暴曬試驗表明：在大氣環境下防腐蝕最好的體系：

　　噴鋅或富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆；

　　噴鋅或富鋅底漆+改性環氧中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆。

　　海灣大橋防護體系這種三層體系表達得更為充分，可以歸納成為目前較為理想的方案：

　　無機富鋅底漆或噴鋅或環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆或氯化橡膠厚漿漆。