專利名稱：懸索橋纜索系統的防腐防護結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種懸索橋纜索系統的防腐防護結構。
背景技術：
現代懸索橋上的支撐在索塔鞍座和散鞍座上的主纜通過固定在索夾上的吊索與橋面 箱梁連接，是全橋的承力結構，也就是說主纜是懸索橋的生命線。主纜通常由數十束乃至 百束以上的鋼絲束組成，通過索夾擠緊成具有大體為圓形截面的纜股。對主纜系統采取有 效的防腐保護是至關重要的。
中國發明專利ZL 99119397.0發明專利公開說明書，公開了一種懸索橋主纜的防腐 方法，在具有圓形截面的給定數量的高強度鍍鋅鋼絲構成的圓形截面鋼絲束的最外層表面 涂覆非硫化型橡膠不干性密封膏之聚異丁烯不干性密封膏的防腐涂層，纏繞截面近似S 形、兩側具有楔形嚙合部分的帶材，然后在其外周涂覆磷化底漆、環氧云鐵底漆、聚硫型 防水密封劑及非黃變形聚氨酯面漆的涂料。由于非硫化型橡膠不干性密封膏的主體膠料不 含或僅含有部分的網狀交聯結構，因此不但它的內聚強度較低，且較易透過水蒸氣。再者 非硫化密封劑在纏絲后不能提供一層完整的密封層。受長期高溫度變化和交變載荷影響， 同時在索股架設期間主纜密封前就已存在并被裹入主纜內的水分在密封后又難以溢出，使 其在白天溫度高時蒸發，夜晚溫度低時冷凝，周而復始的影響，可能出現密封失效，導致 防腐性能的降低。
實用新型內容
本實用新型的目的旨在克服上述現有技術之不足，提供一種能長期對懸索橋主纜系統 實施有效保護的、改良型的懸索主纜系統防護結構體系。特別是在苛刻的海洋腐蝕環境、 化學及工業大氣污染嚴重區域,更能顯示此懸索橋主纜防護結構的優異防腐蝕性能。
上述目的是通過以下技術方案實現的 一種懸索橋纜索系統的防腐防護結構，該纜 索系統包括由多股高強度鍍鋅鋼絲組成的鋼絲束構成的主纜、索塔頂部的主鞍座、近錨固 端的散索鞍座、固定在主纜上的多個索夾和固定在各索夾上的吊索，其中所述主纜包括其 纏絲段和主鞍座與其相鄰的第一索夾之間的非纏絲主纜段及散索鞍距其相鄰的第一個索 夾之間的非纏絲主纜段，其特征在于所述主纜纏絲段外周表面具有以下由里向外的防護結 構鋅加涂層；以硫化型高性能密封彈性體涂覆形成的內防腐層；鋼絲或帶材纏繞層；鋅 加涂層；聚氨酯-脲密封劑層；及彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧垸面漆或彈性氟碳面漆形成的保護層。
本實用新型還包括非纏絲主纜段的防腐防護結構，鋼絲束外周表面由里向外依次為 鋅加涂層；以硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑填滿主纜外周圍鋼絲間的縫隙形成圓滑過
渡曲面而形成的脂肪鏈聚氨酯密封層;聚氨酯-脲的高強度玻璃纖維布層;聚氨酯-脲密封 層;彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧垸面漆或彈性氟碳面漆形成的保護層。
保護主纜鋼絲束和鋼絲或者帶材纏繞層外表面涂覆的鋅加底漆是使用高純度的鋅粉 添加特殊樹脂而成，是鋼鐵表面鋅涂鍍陰極防護的一種新材料，可在常溫下噴鍍純鋅含量 在96%以上的鋅涂層；同時具有陰極保護與屏障保護雙重功能，可獲得極佳的鋼鐵防銹 性能；可替代熱浸鋅、熱噴鋅(鋁)。對主纜鋼絲鍍鋅層損壞部位有修復作用，工作環境 在-6(TC 40(TC。涂層柔性較佳，完全能滿足主纜鋼絲變形，并能增加有機涂層與金屬表 面的附著力。
本實用新型在對主纜進行預密封除濕處理后，再在主纜鋼絲束的外周表面涂覆硫化 型高性能密封彈性體，例如脂肪鏈聚氨酯密封劑(如聚丁二烯聚氨酯密封劑，硅改性脂肪 鏈聚氨酯密封劑等)，形成的內層防腐層具有優異的密封防腐性能，對主纜鋼絲束有極強 的附著性和優異的力學性能(優異的延伸性、抗撕裂性)和氣密性。由于該彈性體內添加了 磷酸鹽和鈦、硅聚合物，能有效地將主纜鋼絲束內部的水分和潮氣轉化為鈍化液，保護金 屬基本不被腐蝕，并使金屬表面有"自愈再生"能力。密封劑中的鈦、硅聚合物能對主纜 鋼絲起到陰極保護作用。脂肪鏈聚氨酯密封劑可長期保持彈性狀態，不硬化，不干裂，不 霉變，在密封空間內，其有效使用壽命長達120年以上，完全可以保證與主纜同壽。既可 長期有效地保護主纜纜索，又減少了維修費用。
其中一種內密封層采用的硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑，材料的組成是由二烷基 馬來酸酯與脂肪族伯二胺經過Michael加成反應制備的彈性密封劑，在制備過程中添加有 氣相法二氧化硅、改性磷酸鹽、鐵鈦包膜物、甲基膦酸二甲酯等，具有良好的耐候、耐磨、 耐鹽霧、耐水、耐潮耐熱、耐油、耐大氣老化的性能，且具有優異的阻蝕保護功能和韌性、 抗撕裂性、抗剝離性、阻燃性。由于該脂肪鏈聚氨酯密封劑中添加有高性能的防腐顏料和 鈦、硅聚合物，密封劑中的鈦、硅聚合物能對主纜鋼絲起到陰極保護作用。當遇到腐蝕介 質時，腐蝕離子首先與鈣離子進行離子交換,從二氧化硅表面釋放出來的鈣鹽轉移到金屬 表面形成隔離層從而達到防腐目的，并使金屬表面有"自愈再生"能力。其在固化過程中， 完全依靠的是化學反應，而不會象其它密封劑在干燥過程中需要向空氣揮發有機溶劑或 者水分，因此就不會有針孔、氣泡、縮孔等缺陷產生，實際上也就杜絕了外界腐蝕介質入侵的途徑,所以防腐蝕性能十分突出。同時其具有優異的柔韌性，完全能夠抵御晝夜、四 季環境溫度變化帶來的熱脹冷縮，在海洋苛刻的腐蝕環境下長期與金屬材料有良好的附著 力，不會產生開裂和剝落現象。使用環境溫度在-50 12(TC，完全可以做到終身免維護。 其中一種纏絲外的外密封層采用的硫化型聚氨酯-脲密封劑是一種分子結構高度關聯
的聚合物彈性體并添加了甲基膦酸二甲酯和高性能助劑，具有高致密性、延伸性，含膠均 勻的特性。這種無孔表面，加之其優異的抗陰極剝離性，專門用來抵御水性溶液或周圍環 境中存在的水、鹽水、酸性液體和多種腐蝕性介質，是苛刻的腐蝕環境下防潮和抗腐的最 佳屏障。聚氨酯-脲密封劑極高的抗張強度為其抗磨損和抗撕裂提供了有力的保障。該產 品的堅硬程度，加之其優異的延伸性能，導致了其杰出的柔韌性和抗撞擊能力，完全能夠 抵御晝夜、四季環境溫度變化帶來的熱脹冷縮，在海洋苛刻的腐蝕環境下長期與金屬材料 有良好的附著力，不會產生開裂和剝落現象。可以在-5(TC 120'C的溫度環境長期工作， 具有超強的耐候性能，完全可以做到50年維護一次。
其中主索鞍兩端至距主鞍座最近的第一索夾段和散索鞍至散索鞍最近的第一索夾段， 這些段的主纜纜索呈不規則狀，是主纜上的非纏絲段。這些部位的內層密封材料同纏絲段 的內密封材料相同，均采用硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑。非纏絲段的外層密封層密 封材料采用含高強度玻璃纖維的聚氨酯-脲密封劑。
在外防護處理中，鋅加涂層表面涂覆的彈性聚氨酯面漆，是由羥基丙稀酸樹脂、脂肪 族異氰酸酯固化劑、顏料、填料、助劑和溶劑組成的一種雙組份聚氨酯面漆。其具有極佳 的耐紫外線老化性能、耐濕熱性能、耐化學介質性能、耐鹽霧性能、耐水性能、耐黃變性 能和保色性能，良好的柔韌性能和抗拉伸性。
在外防護處理中，表面層采用的彈性氟碳面漆是由氟碳樹脂、六亞甲基二異氰酸酯三 聚體，顏料漿、濕潤分散劑、醋酸丁酸纖維素、色漿、防沉淀劑、流變劑、溶劑組成的常 溫固化成膜面漆，具有優異的耐候性、抗腐性，極佳的耐化學品性能、耐鹽霧性能和抗紫 外線性能及阻燃性；具有防污性能:其漆膜表面沒有針孔，灰塵污物很難附著，在雨水沖 洗下即整潔如新；環境適應性強,其在-40'C 120'C環境下可以正常使用，能抵御嚴寒酷 暑、干濕交替的復雜環境；具有優異的裝飾性,其漆膜高貴典雅，表面細膩光滑，色澤均 勻一致，上千種顏色和特殊仿金屬色各種裝飾效果，確保建筑設計師創意的完美實現。
在外防護處理中，表面層采用的彈性聚硅氧烷面漆是由無機-有機硅氧垸混接物作為 混合基料和環氧、垸基氧官能團作為側鏈，用氨基硅垸和聚氨作為固化劑，是利用有機-無機混接技術使兩種材料形成一個具有共價鍵的聚合體網絡。漆膜的保光保色性能優異，光澤度高、裝飾性好，耐候性、耐腐蝕性、耐化學性能優異，并且漆膜物理機械性能好,
且耐沾污、易清洗。
圖1示意示出本實用新型的懸索橋主纜密封防護涂裝結構的一種優選實施例； 圖2示意示出本實用新型的懸索橋主纜非纏絲段的密封防護涂裝結構的一種實施例； 圖3示意示出本實用新型的懸索橋主纜索夾直縫及緊固螺栓的密封防護涂裝結構的 一種實施例；
圖4示意示出本實用新型的懸索橋主纜索夾環縫密封防護結構的一種實施例的剖面圖。
其中，1——主纜，7——鋅加涂層，8——硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑 9~~纏絲層，10——聚氨酯-脲密封劑，11——可覆涂彈性聚氨酸面漆 12——高強玻璃纖維，13——緊固螺栓，14——索夾 15——聚氨酯防水漆，16——索夾對接縫，17——索夾環縫
現結合附圖及以下給出的實施例，詳細說明本實用新型。
具體實施方式
圖1示意示出本實用新型的懸索橋主纜防護涂裝結構的一種優選實施例。其中主纜1 由多股高強度鍍鋅鋼絲構成、通過固定在主纜上的多個索夾(圖中未示)，形成具有大體 為圓形截面的鋼絲束。主纜1的表面經預處理后涂覆一層鋅加涂層7。該鋅加涂層7由高 純度鋅粉及特殊樹脂等組成。該鋅加涂層具有優良的防銹能力，對鍍鋅鋼絲表面的機械操 作有修復功能，并能起到屏蔽及陰極保護雙重功能，能增加有機涂層與鍍鋅層表面的附著 力。該鋅加涂層的干膜厚度為60um。
待鋅加涂膜干燥后，進行涂覆硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封層8的步驟。該硫化型 脂肪鏈聚氨酯密封層8采用的硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑。在苛刻的海洋和嚴重的 化學及工業大氣腐蝕環境內，其有效使用壽命長達30 50年，在密封環境內其有效使用 壽命長達120年以上，完全可以與主纜同壽。對各種金屬和合金屬材料有良好的粘附性， 在-50 12(TC工作溫度范圍內，可長期保持可塑性，對普通碳鋼和鍍鋅鋼材有阻蝕保護性 能，因而具有良好的密封防腐性能。本步驟后，不僅主纜表面鋼絲間的縫隙被填滿，而且 在主纜表面形成一定厚度，例如1000 3000um的完整性密封層。
涂覆硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封層8的步驟后，即可進行纏繞鋼絲或者帶材層9 的步驟。然后，進行在鋼纏繞層9外周表面洽覆鋅加涂層7的步驟。該鋅加涂層的干膜厚度為 60u m。
然后，進行在鋅加涂層7外表面涂覆硫化型聚氨酯-脲密封層10的步驟。該步驟完成 后，纏絲間的縫隙和凹凸不平被完全填充，密封層的平均厚度在2000微米，形成基本均 勻光滑的表面。
最后，進行在硫化型聚氨酯-脲密封劑層10外表面涂覆可覆涂彈性聚氨酯面漆或彈性 硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆層11的步驟。在該實施例中，共涂覆三道面漆，干膜厚度約 為180 um。
參照附圖2。對在懸索橋主塔頂部的主鞍鞍座兩端至最近的第一個索夾間的主纜引出 段和散索鞍座至最近的第一個索夾的主纜入口段的非纏絲區域不規則主纜段(上述不規則 主纜段由與鞍座形狀一致的外廓形狀過渡到圓形外廓形狀)進行的防腐處理如下
除去預(臨時)密封保護層(橡膠防水帶層)后，涂覆一層鋅加涂層7。
然后，用硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑填平主纜外周索股間的縫隙，并整形為圓 滑過度的曲面，形成內硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封層8。這類密封劑對多種材料表面 有良好的粘接性，還由于交聯后有致密的分子網絡結構，而具有優異的氣密性、耐水性、 耐油性、耐大氣老化性能。另外，由于密封劑中含有可溶性的磷酸鹽阻蝕劑和鈦、硅聚合 物，在潮濕環境下，能在金屬表面形成一層保護性液面，在電化學反應中金屬結構的陽極 首先吸附鉻離子，從而保護金屬基本不被腐蝕，并使金屬表面有"自愈再生"的能力。密 封劑中的鈦、硅聚合物能對主纜鋼絲起到陰極保護作用。
之后，用涂覆聚氨酯-脲密封劑的高強度玻璃布纏繞整形后的主纜1，在纏繞兩層涂 覆聚氨酯-脲密封劑的高強玻璃布后，形成玻璃布層12。然后在纏繞成的玻璃布層表面再 涂覆一層聚氨酯-脲密封劑，形成外聚氨酯-脲密封層10。
最后，涂覆上述可覆涂彈性聚氨酯面漆或彈性硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆，共涂覆三 道，使干膜厚度達到180微米左右，形成面漆層ll。
參見圖3和圖4。其中圖3示意出本實用新型的懸索橋主纜索夾及索夾緊固螺栓的防 護涂裝結構的一種實施例；圖4為懸索橋主纜索夾環縫密封防護涂裝的剖面結構圖。圖中 索夾用14代表，由上下兩半組成，具有供夾緊主纜用的圓柱形通孔，通過多條緊固螺栓 13,將主纜收縮成大體為圓形橫截面的纜束。對索夾的防腐處理如下
首先，按照常規清洗干凈索夾的接合縫密封面后，再對接合縫壓注硫化型高性能脂肪 鏈聚氨酯密封劑8，涂覆厚度不低于3000nm。然后再向接合縫內壓注硫化型聚氨酯-脲密封劑IO，保證填滿接合縫。
然后，對清理干凈的索夾表面涂覆鋅加涂層(圖中未示)，它由高純度鋅粉及特殊樹 脂等組成，涂覆后，干膜厚度為60um左右；
接著，涂覆環氧云鐵中間漆；
最后，在涂層表面涂覆三道上述可覆涂彈性聚氨酯面漆或彈性硅氧烷面漆或彈性氟碳
面漆(圖中未示)，干膜厚度為180um左右。 對索夾上的緊固螺栓的防腐處理如下
在所述在索夾表面涂覆環氧云鐵中間漆層的步驟的同時，對索夾上的每個螺栓頭13 及緊固螺母涂覆鋅加涂層(圖中未示)；
然后，在螺栓頭13及緊固螺母上涂覆聚氨酯-脲密封劑10,并整形為圖3所示形狀。
最后，在緊固螺栓頭上涂覆可覆涂彈性聚氨酯面漆或彈性硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆11。
對吊索(未示)的防腐處理如下 在清潔后的吊索表面涂覆上述鋅加涂料；
在鋅加涂層上涂覆可覆涂彈性聚氨酯面漆或彈性硅氧垸面漆或彈性氟碳面漆。 再參見附圖1，圖中示意示出按照本實用新型的一種懸索橋主纜防護結構的優選實施 例。在主纜實施預密封除濕處理后,主纜1由多股高強度鍍鋅鋼絲構成、通過固定在主纜 上的多個索夾(圖中未示)，形成具有大體為圓形截面的鋼絲束，從主纜外周表面由里向 外依次具有內防腐層、鋼絲或者帶材纏繞層和外防護層。其中內防腐層包括涂覆在主纜鋼
絲股外表面的鋅加涂層7，涂覆在該鋅加涂層上的硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑層8， 其厚度為3000ym;該硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑層8上，纏繞有一層直徑4毫米 左右的鍍鋅低碳鋼鋼絲層或金屬帶材9;外防護層包括設置在鋼絲或帶材纏繞層9外周表 面的鋅加涂層7，設置在鋅加涂層7外周表面的硫化型聚氨酯-脲密封劑層10,以及設置 在該聚氨酯-脲密封體層外表面的可覆涂彈性聚氨酯面漆層或彈性硅氧垸面漆或彈性氟碳 面漆ll。
以上通過一種優選方式對本實用新型作了描述，但該說明僅為便于理解本實用新型而 不應看作是對本實用新型的限制。本領域的普通技術人員在此基礎上還可做出多種變化和 變型，而不脫離本實用新型的精神和范圍。本實用新型的保護范圍是由各權利要求所述的 技術方案限定的，包括落入各權利要求范圍的各種變化和變型，以及它們的等同物。
權利要求1、一種懸索橋纜索系統的防腐防護結構，該纜索系統包括由多股高強度鍍鋅鋼絲組成的鋼絲束構成的主纜、索塔頂部的主鞍座、近錨固端的散索鞍座、固定在主纜上的多個索夾和固定在各索夾上的吊索，其中所述主纜包括其纏絲段和主鞍座與其相鄰的第一索夾之間的非纏絲主纜段及散索鞍距其相鄰的第一個索夾之間的非纏絲主纜段，其特征在于所述主纜纏絲段外周表面具有以下由里向外的防護結構鋅加涂層；以硫化型高性能密封彈性體涂覆形成的內防腐層；鋼絲或帶材纏繞層；鋅加涂層；聚氨酯-脲密封劑層；及彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆形成的保護層。
2、 根據權利要求1所述的懸索橋纜索系統的防腐防護結構，其特征在于所述非纏絲主纜段 外周表面具有以下由里向外的防腐防護結構鋅加涂層；以脂肪鏈聚氨酯密封劑填滿主纜外周圍鋼絲間的縫隙形成圓滑過渡曲面而形成的硫化型 高性能脂肪鏈聚氨酯密封層；聚氨酯-脲的高強度玻璃纖維布層； 聚氨酯-脲密封層;及彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆形成的保護層。
3、 根據權利要求1所述的懸索橋纜索系統的防腐防護結構，其特征在于所述索夾外表面具 有以下由里向外的防腐防護結構壓注于索夾接合縫的硫化型高性能脂肪鏈聚氨酯密封劑及注滿接合縫的聚氨酯-脲密封劑 涂層；鋅加涂層；環氧云鐵中間漆層;及聚氨酯面漆或聚硅氧烷面漆或氟碳面漆保護層。
4、 根據權利要求1所述的懸索橋纜索系統的防腐防護結構，其特征在于所述索夾的緊固螺 栓外表面具有以下由里向外的防腐防護結構聚氨酯-脲密封劑層;及彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆保護層。
5、根據權利要求1所述的懸索橋纜索系統的防腐防護結構，其特征在于所述吊索外表面 具有以下由里向外的防腐防護結構鋅加涂層；及聚氨酯-脲密封層；及彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆保護層。
專利摘要本實用新型公開了一種懸索橋纜索系統的防腐防護結構，該纜索系統包括主纜、主鞍座、散索鞍座、固定在主纜上的多個索夾和固定在各索夾上的吊索，其中所述主纜包括纏絲主纜段和非纏絲主纜段，所述纏絲主纜段外周表面具有以下由里向外的防護結構鋅加涂層；以硫化型高性能密封彈性體涂覆形成的內防腐層；鋼絲或帶材纏繞層；鋅加涂層；聚氨酯一脲密封劑層；及彈性聚氨酯面漆或彈性聚硅氧烷面漆或彈性氟碳面漆形成的保護層。本實用新型能長期對懸索橋主纜系統實施有效保護，特別是在苛刻的海洋腐蝕環境、化學及工業大氣污染嚴重區域，更能顯示此懸索橋主纜防護結構的優異防腐蝕性能。
文檔編號E01D19/00GK201228343SQ20082005065
公開日2009年4月29日 申請日期2008年7月14日 優先權日2008年7月14日
發明者溫永向, 熊建波, 胡國棟 申請人:中交第四航務工程局有限公司;廣東省廣州四航巖土技術工程有限公司