高速公路环氧锌基护栏技术应用研究

文 / 中交一公局集团有限公司 唐源 任晓宇

近年来，传统意义上的护栏防腐技术已无法适应节能环保的要求，所以现阶段为了能够让高速公路护栏显示低碳环保、经济实惠的优势，相关方面推出了新型环氧锌基的技术应用，以提高护栏的使用年限具有增长性。本文主要针对当前新型环氧锌基材料进行概述，将新型护栏对当前实际交通带来的影响作为切入点，就进行高速公路环氧锌基护栏技术的应用作一些探讨与效果分析。

新型环氧锌基聚酯护栏

防腐原理

就目前的材料而言，海洋环氧锌基粉末是其中使用率最高的防腐蚀材料，而锌粉作为其主要成分，具有如下优点：

1.锌粉具有牺牲阳极防护作用

在护栏的表面上，常常会附着有锌的镀层，这是由于锌的电极电位会比铁低许多，所以当两者相连接的情况下，锌粉会自主吸附至铁的表面在护栏表面镀锌，锌粉附着后会避免铁转变成Fe2+，继而可以有效延缓铁在空气环境下的腐蚀现象。

2.锌粉具有较好的屏蔽效果

锌的结构形态多种多样，可以形成搭接、平行、交替排列的排列方式，最大限度地延长外界的侵蚀，使被侵蚀的介质达到基体的时间更长，达到与外界的隔离，提高耐腐蚀性。

3.锌具备自修复功能

如果涂层在长期应用过程中，造成了局部的摩擦损坏，那么例如氧化锌、碳酸锌将会在破损处聚集，同时形成一层紧致的保护膜，会防止腐蚀的继续，但如果破损的面积过大，修复的实际效果就会变得难以识别。

新型环氧锌基涂层的应用

当前中国国内企业为了能够顺应市场需求，在进行了详细的研究之后，最终确定了环氧树脂的配方，并根据配方的不同，采用双酚 A型的低相对分子质量的固体环氧树脂、复合作用的双酚 A型固体环氧树脂、高复配作用的双酚醛类环氧树脂。同时，在前期的生产过程中，喷漆的选择主要有：负压吸涂、摩擦、静电联动、静电喷涂三大喷漆方式，并根据不同的技术指标，提出了静电喷涂与摩擦喷涂的组合方式。

1.涂层厚度的测量

一般采用显微镜进行镀层厚度的测量，其工作原理是通过放大镀层的截面，利用显微镜来确定剖面的厚度和结构。一般要求切割、造样、镶嵌、磨削、化学加工、放大检验和资料分析。《金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法》（GB/T6462-2005）也可用于研究氧化锌粉体在包复过程中的均匀分布情况。与常规的涂层厚度测量方法相比，该方法更为复杂。由于以上试验方法中，实际检验多依赖于简单的手工目测，以及磁粉、渗透等效率低下的手段。这种方法对仪器设备和操作人员的技术水平都有很高的要求，而且测试周期长，费用昂贵，不适宜在基层实验室中进行。

但如果使用热水的浸泡方式对其进行涂覆，在使用脱塑剂时，会发生溶剂溶解，继而造成涂层的溶解，则主要由于环氧锌基漆中存在大量环氧物质，且由于环氧树脂和聚酯制品同为热固性粉末涂料，因而很难将其剥离。但内层环氧锌基涂料按照 GB/T18226-2015 《公路交通工程钢构件防腐技术条件》对其性能指标提出了许多要求，据目前国内的现状而言，我国的检验部门尚未具备脱除环氧锌基 PU涂层的能力，只有在同一批产品中，对特定的样品进行环氧锌基漆的喷漆，得到只有环氧锌基涂料的样品，以来实现涂料厚度的测定。因此，在实际工程中，需要对 PET涂层的各层厚度进行检测。

2.涂料技术勘测

按照绿色、低碳、资源节约的原则，对环氧锌基 PET涂料的各层厚度进行了下限，但实际测量的涂层厚度一般比标准上限要高。为解决这一问题需要进行技术的有效控制：

一是一些生产企业生产的产品与涂料的标准厚度不符；二是有些厂商可以对涂料的厚度进行控制，但如果对涂料厚度进行严格的控制，就会相应地加大投资，节省资源，提高生产成本，实现精确控制；三是各厂商在心理上都参照了其它防腐方式的厚度，认为厚度越厚越好，但镀层的厚度总是小于镀层的。

与传统护栏性能的优劣对比

热浸镀锌护栏将材料浸入金属熔化后，可以形成一层金属包覆层，同时通过化学反应和粉末状锌的扩散，逐渐形成复合合金层。

优点： 锌具有自我修复的功能，护栏性能坚固，抵抗阳光紫外线的效果也是极佳的。

缺点：在热浸镀锌过程中具有酸洗和高温加热的特点。其不仅对环境污染较大且前期的资金的投入也非常大。此外，它不耐酸、碱、盐和湿热环境。无法应对海洋的水生环境，而且在道路交通的土壤中，腐蚀的速度较快。

采用热浸锌+喷涂的方法，将该塑料粉末经高压静电装置传送。

采用静电喷涂机将粉末涂料喷涂到工件的表面。大多数粉体在静电力作用下会被均匀的吸附到极性相对的工件上。当粉体粘着较多时，其负荷积累也会随之增大。在锌粉厚度达到一定程度后，会形成一种典型的“拒收”现象，这样就不会继续对锌粉进行吸附，在整个工件上形成一层保护膜。随后，在高温下，将粉末涂层熔化，使涂层的硬度增加，随后，塑料粒子也随之融化，形成致密、高防护涂层。喷塑制品牢固地附着在工件的表面，主要是用在内盒上。

优点：抗紫外线、耐酸、耐盐、耐湿热腐蚀。缺点：热浸镀锌有酸洗和高温。

加热，污染严重，能耗高。涂层薄，不怕碰撞。柱内壁无喷涂工艺，很快就会腐蚀到地面。

热浸镀锌+塑料浸塑聚乙烯作为一种采用塑料材料的涂层工艺，主要原理就是将其预热至脱脂，以来达到粉末涂层的熔点。在流化床中，塑料粉体会被均匀地吸附，再经过塑化交联剂，形成一种钢塑复合制品。大多数的扶手，都是由热塑性的液体浸泡而成。热塑性薄膜具有预热、软化、冷却后可形成膜的特性。这是一个基本的物理过程，也就是薄膜的融化和塑化。经处理后的产品厚度大于涂料，其使用寿命可延长1～2倍。

优点：抗紫外线、耐酸、碱、盐、湿热环境、抗拍打性和优良的土壤保护性。

缺点：热浸镀锌有酸洗和高温加热，污染严重，能耗高。

三代产品的共同点在于都具有高温酸洗和加热，而且属于传统的工艺方式，这种作业方式劳动强度高，工作条件恶劣，且员工在生产方面的效率也会更低。

四个替代方案：

采用预处理抛丸代替酸洗，不产生三废；

采用多层防腐粉末涂层取代传统的热镀锌工艺，无需对锌锭、铝锭进行加热，降低了热损失，降低了尾气、烟尘的排放量；

利用环境友好的防腐粉末替代热镀锌，对土壤、地下水造成的重金属污染；

以智能化的自动化厂房代替传统的手工作坊，实现绿色、无三废的生产。

新型护栏对于道路交通安全的影响

随着我国城市交通的不断发展，人们的出行变得越来越方便，同时也带来了一些交通安全问题，因此，为避免交通事故的发生，一般都会设置一些护栏。

交通事故对正常交通的影响

在道路交通进程中，任何影响交通安全的车身碰撞行为，都有可能导致护栏的保护层氧化。长此以往，极有可能引发车祸。

每一阶段或多阶段的改进，对预防事故、减少事故的影响、提高公路交通安全水平都是有益的。公路是造成交通事故的主要原因，而护栏在公路交通安全中扮演着举足轻重的角色。经由对护栏防护技术的改良，从而有效确保道路通行者的安全。

新建护栏事故分析

通过对事故的风险进行判定，道路交通事故危险的分类可以分为三种：轻微事故、一般事故和严重事故。本文依据《高速公路交通安全设施设计规范》DB33/704-2008标准，统计、整理了护栏碰撞事故。根据对护栏事故的调查，发现波形梁护栏的事故占90%以上，其中最严重的为3.6%。在普通交通事故中，与中心隔离区域的波形梁护栏相撞的汽车占87.8%，严重的交通事故占10%。

护栏能否有效地达到设计规范及结构的需要，充分发挥其使用的最佳效果。就要关注护栏在此过程可能会出现的老化磨损现象，例如，护栏的锈蚀、抗碰撞性能下降、保护作用下降等。当汽车撞击护栏时，如果发生相撞，将会造成严重的交通事故，从而造成严重的交通安全隐患。因此，根据护栏的类型来选择，也是影响道路交通安全的一个重要因素。

就目前的情况而言，我国在公路交通事故中的死伤人数较多，因此，对于高速公路的安全问题，在公路及配套设施建设的诸多方面提出了更高的要求。新一代环氧锌护栏的使用，可以说是一种先期的危险，可以排除一次危险，提高行车安全。而且，它还能使桥梁结构更加美观、更加明亮，在预警、堵塞、预防交通事故中发挥重要作用。

新型护栏与传统护栏相比的优势

通过与传统的环氧锌基护栏进行比较，发现其性能指标得到了显著的改善。对高温和强烈紫外线具有良好的抗性。其使用年限较普通产品长5～10年，整体使用时长最长高达25年。因此，它的实用性要远远高于一般的护栏技术。

结语

总之，经过上述内容的探讨以及应用技术的研究，可以清晰地知道新型的环氧锌树脂护栏不仅耐腐蚀，而且其使用寿命也远超一般的护栏，同时采用节能、低碳、创新的配方及专业的制作技术，保证产品的质量。同时，在高速公路上设置护栏，对改善高速公路的安全性、降低交通事故、提升行车安全具有重要意义。这一环保节能的复合型材料对未来的公路建设而言，具有良好的可持续性发展潜力。