內(nèi)河碼頭鋼構(gòu)件涂層沖蝕試驗研究.pdf

1、長江上游包括重慶市、四川省、貴州省等大型碼頭的建設(shè)中，由于存在覆蓋層淺及深水施工等問題，碼頭下部結(jié)構(gòu)更多采用鋼管混凝土嵌巖樁型式，樁基及縱橫撐均大量使用鋼結(jié)構(gòu)。目前內(nèi)河港口鋼構(gòu)件防腐主要依據(jù)沿海鋼結(jié)構(gòu)防腐標準采用涂層保護法。從實際效果看，經(jīng)水流沖刷一年左右，防腐涂層就出現(xiàn)大范圍脫落，鋼構(gòu)件銹蝕嚴重。出現(xiàn)該問題的原因主要是內(nèi)河大流速含沙水流對防腐涂層的沖蝕嚴重。本文通過物理模型試驗研究含沙水流條件下鋼構(gòu)件涂層的表面沖蝕特性和涂層-鋼界面的

2、結(jié)合強度性狀，提出了適于內(nèi)河含沙水流條件的鋼構(gòu)件涂層沖蝕模型。本文的主要研究工作及成果如下:
　　(1)依托重慶果園港碼頭鋼構(gòu)件防腐工程，基于對內(nèi)河含沙水流沖蝕環(huán)境的分析，開展低含沙量和高含沙量兩組條件下不同沖蝕流速的模型鋼構(gòu)件涂層沖蝕試驗。結(jié)果表明，含沙水流對鋼構(gòu)件涂層的沖蝕主要表現(xiàn)為兩方面，一是泥沙顆粒反復(fù)作用，引起涂層表面彈塑性疲勞變形累計及微裂紋萌生、擴展;二是腐蝕介質(zhì)通過損傷裂隙滲透到涂層-鋼界面，削弱界面結(jié)合強度，并發(fā)

3、生腐蝕反應(yīng)，導(dǎo)致涂層起泡、剝落。
　　(2)分析了不同流速、沖角及沖蝕周期等條件下的涂層表面損傷規(guī)律。分析得出，流速較大時，涂層沖蝕率隨時間的變化趨勢明顯，其沖蝕過程可分為緩增期、加速期和減緩期三個階段;而流速較低時，涂層沖蝕率增長趨勢較為平緩。隨著流速增大，涂層最大沖蝕率由30°沖角逐漸向45°沖角偏移，整體呈現(xiàn)“中間大，兩邊小”的趨勢。
　　(3)基于不同沖蝕條件下的涂層損傷形貌變化，揭示了涂層表面損傷機理。沖蝕過程中，

4、泥沙顆粒受繞流影響主要以斜向沖角作用到涂層表面，其作用力可分解為豎向沖擊應(yīng)力和水平切應(yīng)力。前者主要造成點坑式損傷，后者主要形成微切削和犁削式損傷。涂層表面損傷表現(xiàn)出顆粒磨損和疲勞損傷兩種機制。
　　(4)獲得了涂層-鋼界面結(jié)合強度在不同沖蝕條件下的弱化規(guī)律。結(jié)果表明，涂層附著力弱化過程受涂層表面沖蝕程度影響，呈現(xiàn)“緩慢-加速-減緩”三個階段的變化。隨著流速增大，涂層附著力下降趨勢越明顯，其最大降低值逐漸由0°沖角向45°沖角偏移。