介紹
回顧我國懸索橋主要電纜防腐系統的發展情況，可分為三個階段：
（1）2000年以前，我國懸索橋的設計與施工還處于摸索階段，主要電纜防腐主要是指歐美常用的方式，即在主電纜纏結電線之前，首先用紅丹或鋅膩子填充主電纜電線膩子主要起到鈍化或陰極保護的作用， 然後主電纜表面被布線以限制主電纜并提供更平坦的表面進行塗層，最後在密封和橋梁景觀上需要在有線表面上塗漆。
（2）2000年前後，國内科研院所提出了獲得專利的主電纜密封膠塗裝體系（後稱密封膠體系），該系統以非硫抑制密封膠膏、纏結線、硫化密封膠和面漆為主要配套方案，通過汕頭灣大橋、西陵長江大橋等項目成功應用， 2007年升格為交通運輸部推薦标準，《懸索橋主電纜系統防腐塗裝技術條件》标準編号為：JT/T 694-2007，未來十年，主電纜防腐系統在我國主要電纜防腐系統中占據絕對地位。
（3）2015年，随着國内首個采用國産纏繞帶密封系統（後稱纏繞帶系統）的貴州青水河大橋工程落成，開啟了國内主要電纜纏繞帶應用的新局面，目前主要電纜纏繞帶防腐系統方案已經遍地開花結果，以密封膠防腐方案各占半山， 預計這兩種防腐方案将在未來很長一段時間内共存。
本文重點分析和比較了兩種方案的優缺點，并對已建成的懸索橋主纜系統維護提出了一些建議。
1、密封膠體系
首先介紹密封膠體系，主要電纜密封膠塗層體系纏繞線段的典型結構形式如下圖1所示：
密封膠系統主電纜保護結構圖
（1）首先，主電纜采用高強度鍍鋅電線底漆塗裝，底漆的作用除了阻擋水蒸氣和氧氣外，保護鍍鋅電線不被腐蝕，還要提高非硫封口膏與電線之間的附着力，塗層拉力應≥1.2Mpa;
（2）刮2000-3500米非硫緩蝕密封膏，填補主電纜高強絲之間的縫隙，非硫緩蝕密封膏的主要成分為聚異丁烯，聚異丁烯分子鍊飽和，具有更好的耐氧穩定性，以及低水蒸氣通過率，能保持良好的長期流動和密封效果，電線具有較好的浸漬性，密封膏還添加了幹燥劑組分， 主電纜形成密封後，可繼續吸收水蒸氣密封在主電纜内部，降低主電纜内部空氣的相對濕度;
（3）緊纏繞圓絲，非硫化腐蝕密封膏會從内部溢出，填補纏結的導線縫隙;
刮擦密封膠圖
（4）從纏結表面上除去多餘的密封膏，然後塗上底漆，塗層拉力應≥1.2Mpa;
（5）多次刮削總厚度為1500-2500米的硫化密封膠，硫化密封膠和底漆附着力需要大于4KN/m。
（6）多通道塗裝。
密封膠系統主電纜保護套
1.1、密封膠的優點
密封膠系統具有許多優點，例如：
1、非硫化腐蝕密封密封膏氣密性好，能為主電纜電線、宜昌橋、鵝公岩橋等橋梁開電纜巡查發現，主電纜最外層的鍍鋅層完好無損，未發現嚴重鏽蝕，證明其防腐效果顯著。
2、所選用硫化密封膠彈性好，能适應主電纜導線變形，抗老化性能優異，保證主電纜防腐系統的使用壽命;
3、密封膠采用刮擦技術，施工工作面無方向性限制，施工組織相對簡單;
4、主電纜後期局部損壞部分的維護工作，隻需要去除原有的塗層，重新劃傷即可，施工十分友善;
5、密封膠表面塗層較好，根據景觀需要為其塗裝各種顔色的塗料，後期保養的重塗漆比較容易。
1.2、密封膠系統問題
凡事都有優缺點，密封膠體系也存在很多缺陷，如：
1、非硫化腐蝕密封膏隻刮在主電纜表面的電線内部導線不能碰到，是以不能為主電纜内線提供保護，從宜昌橋楔形檢查結果來看，主電纜内部電線發現大量二次腐蝕，局部腐蝕等級為4級，說明保護内線上的非硫電阻密封膏幾乎為零;
2、多硫密封膠為雙組分産品，基體漿料與固化劑之間的高粘度比和混合均勻性直接影響密封膠固化後的性能，當配比不合理或不均勻混合時，密封膠強度會下降，固化密封膠内部出現大量氣泡，甚至脆性開裂等不良問題， 此外，新舊界面之間的密封膠維護可能存在相容性問題。
3、人工刮削也有其缺點，即主要電纜表面密封膠刮擦厚度和均勻性難以控制，容易局部過薄，密封效果大大降低的現象;
4、纏結電線段主要電纜不采用玻璃纖維布，密封膠固化，撕裂強度過低，間隙敏感度高，一端斷裂，如果密封膠與導線結合力不好，容易出現連續開裂。
密封膠系統的主電纜塗層脫落
5、在主電纜除濕系統中已成為當今電纜的主要防腐标準，非硫抑制密封膠不利于幹燥空氣擴散到主電纜表面電線和纏結電線周圍環境，且抗撕裂密封膠系統系統難以滿足主電纜除濕系統3000Pa的壓力要求，國内已經發現許多懸索橋主電纜密封膠由于主電纜除濕系統空氣而塗覆 密封膠鼓袋或破裂造成的壓力掉落。
1.3、密封膠系統存在的問題解決
針對上述問題，廣州電纜新材料科技有限公司等專業公司正在研究JT/T 694-2007标準的基礎上進行改進和創新嘗試，國内個别項目也已有企業采用單組分濕固化矽烷密封端聚醚材料代替雙組分聚硫密封膠， 解決了現場密封膠混合比例不準确、均勻性差的問題，矽烷改性聚醚的材料力學性能和對基材的附着力也優于聚硫密封膠。但是，濕固體材料的固化需要吸收空氣中的水分進行固化反應，當塗層太厚時密封膠需要很長時間才能幹燥通過，而矽烷基密封端聚醚材料塗層略小于聚硫密封膠。
矽酮密封膠應用案例
而虎門大橋在2012年主電纜塗層大修方案和重慶英寸灘橋主電纜塗裝方案中均采用主電纜間兩層多硫密封膠添加玻璃纖維布設計（即兩個膠夾一布），雖然施工難度有所提高，但大大增強了密封膠塗層的抗撕裂和耐壓性能，滿足了主電纜除濕系統的壓力要求， 從長遠來看，多硫密封膠與玻璃纖維布分離的風險仍需時間驗證。
全橋主電纜密封膠塗層增加玻璃纖維布應用案例
2、主電纜纏繞系統
接下來談談主要的電纜纏繞系統，主電纜纏繞是由兩個膠夾和一塊橡膠層壓闆制成的改性氯化聚乙烯材料制品，厚度約為1.2±0.1mm，顔色可根據需要定制，最早由布朗公司于20世紀90年代初發明，現已成功應用于世界各大标志性橋梁， 如丹麥大小的帶狀橋、曼哈頓大橋、英國福斯路大橋、中國龍江大橋、中國長江大橋、中國洞庭湖大橋等。我國2014年開始國内調研，國産纏繞帶産品于2015年在清水河大橋上開始應用，随後株洲鳳西大橋、肇慶西江大橋、武漢陽玉港大橋、重慶鵝岩複合大橋、金安金沙江大橋、桃園大橋和連鎮鐵路五峰山公鐵兩用大橋等工程先後投入使用， 而目前正在建設的五甲港大橋、白楊大橋、棋盤周長江大橋、宜昌長江大橋等工程的主要電纜防腐方案已經設計用于纏繞帶防腐。
表帶結構示意圖
環形纏繞皮帶系統主電纜保護結構圖
國内外懸索橋舊橋工程主纜開孔檢查結果表明，施工初期建造的主纜内部存在大量腐蝕甚至斷線現象。英國福斯公路橋主纜強度的損失是高度的10%，斷線仍在發生，而福斯大橋主纜經過防腐改造後增加了主電纜除濕系統，随着除濕系統的使用，在其發出的無損監測中發現： 主電纜内部濕度水準與采集的主電纜斷線頻率存在負相關（即随着主電纜内部濕度的降低，主電纜内部導線采集頻率也明顯降低），以上述研究為依據。目前，業界主流觀點認為，單靠主電纜密封不能對主電纜起到良好的防腐保護功能，更有效的方法應該是将幹燥空氣注入主電纜内部，降低主電纜導線周圍相對濕度低于40%的水準才能達到有效的防腐保護， 考慮到幹燥空氣可以很容易地到達主電纜導線和纏結表面，該纏繞方案簡化了主電纜腐蝕結構的設計，去除了主電纜的高強度鍍鋅鋼絲和纏結表面的多層底漆塗層以及纏結線系統内部的非硫電阻密封膏層， 如防腐結構圖所示的包裹。
S型纏繞線纏繞系統主電纜保護施工圖
1、主要電纜導線緊固電纜繞線後，導線根據實際需要可采用圓線或S型導線;
2、采用繞線機在主電纜之間的兩根電纜夾按照52%左右的級聯比纏繞纏繞帶，確定主電纜表面覆寫不少于2層，總厚度不小于2.2mm纏繞帶。
3、采用充氣膨脹電熱毯對包裹帶進行加熱，使包裹層與層之間形成有效的熱熔粘結。
4、纏結的皮帶需要嵌入兩側的繩索夾環縫隙中，繩索夾環縫隙首先采用橡膠條壓實，然後打密封膠進行二次密封，如有必要，還可以安裝楔形橡膠帶，以提高密封可靠性。
包裹腰包測試
包裹鈎效果
包裹被加熱并融合
2.1、表帶系統的優點
表帶系統的主要優點是：
1、内帶采用聚酯網布增強層，材料拉伸強度遠大于密封膠強度，同時帶撕裂強度也遠高于密封膠體系，壓力強度滿足主要電纜除濕要求;
2、包裝帶在工廠預制标準約1.2mm厚度的産品，通過半自動化裝置進行制袋安裝，更精确地控制腐蝕層厚度;
3、封裝系統簡化了架構，施工效率大大提高。
4、纏繞帶系統主要是針對自身熱熔膠粘結和纏結的要求，要求無粘附，自成一體的系統形成管狀封閉的空氣通道，更有利于除濕系統幹燥空氣擴散，起到除濕系統的效果。
用加熱毯包裹布置圖
2.2、纏繞帶系統的問題
同時，表帶系統本身也有一些缺陷需要解決，例如：
1、包帶産品為硫化或半硫化橡膠制品，通過加熱毯加熱粘接，現場應用發現由于導線加熱速度過快，加熱毯壓力不均勻或不均勻，包帶表面（三層重疊較高，兩層重疊位置較低）等原因，往往熱熔粘結效果不好， 主要展現在三層重疊的地方粘接較好，兩層重疊位置粘接性差或不粘合，這導緻包裹系統整體完整性差，密封性大大降低，且加熱毯段間歇性加熱方式，容易導緻加熱毯一次性向前移動距離過大， 造成部分區域漏熱，容易導緻主電纜密封不良;
藍盒部分是加熱毯無法加熱的區域
由于充氣電熱毯結構的缺陷，加熱毯邊緣有約50mm的非加熱區域，容易導緻加熱不良，繩夾環接縫處附近的帶子密封不良。
2、纏繞帶的貯存穩定性存在一些問題，需要盡快使用，如果貯存不當（如高溫、高濕條件貯存），可能是由于包膜表面提取的小分子添加劑或自硫化現象而影響包帶的粘接效果。
3、纏繞帶體積與輥子之間延續的方式使用系帶，這裡會因為厚度差異而形成三角形通道，由于存在高差異，熱熔密封非常困難，如處理不當會産生漏氣，影響密封效果。
包裹帶接頭位置處的漏氣通道
4、纏結袋在繩夾環縫位置采用密封膠密封膠，密封膠與纏繞帶粘性繼電器不足，環縫密封環節比較薄弱，存在漏氣的危險。
5、包帶的修複需要熱熔，在主電纜高海拔的現場環境中，如不具備供電條件，其損壞部位的修複相對于密封膠系統的修複比較困難。
6、包裹為橡膠制品，表面光潔度不如油漆，在戶外使用時容易積聚灰燼造成污垢，影響外觀，而纏繞帶施工産生的螺旋結構使得後期對其重新噴漆造成一定的障礙，另外，包裝帶作為橡膠制品，有容易褪色， 噴霧霜凍等影響外觀的問題。
主電纜包裹的表面髒污
7、纏繞膠帶簡化了電纜的主防腐系統，對除濕系統的作用寄予厚望，而一旦除濕系統效果不好或不穩定，就等于把主電纜置于危險境地，那麼防腐效果可能比密封膠防腐系統差。
8、頂部主電纜防滑塗層附着力不好，防滑砂容易脫落。
主電纜包裹着霜凍噴霧和褪色
2.2、纏繞帶系統問題解決
這些帶子的大多數問題都可以通過現有産品的包裝開發和生産設施不斷改進，同時需要施工團隊提供更精細的施工技術。而對于主電纜纏繞帶加熱帶來的不便，國内廣州電纜新材料科技有限公司等機關已開始研發自粘冷帶，将大大提高施工效率，特别是老橋主電纜維護施工困難。此外，廣州電纜新材料團隊正試圖通過在纏繞帶表面噴灑疏水材料來減少主電纜帶上的污垢問題。
英國福斯路大橋主電纜爬行修複平台
英國薩維恩大橋的主電纜升降機維修籃
結語
綜上所述，目前國内兩大主電纜防腐系統目前各有優缺點，為了保證懸索橋主電纜的壽命能夠滿足設計要求，我們還需要不斷改進它，促進技術的不斷改進。
關于作者
周波，電纜保護專業
2008年畢業于中山大學高分子材料與工程專業
十餘年專注橋梁電纜保護材料及施工技術研發
從事建立築和運作期間的橫梁電纜保護系統的檢查和維護。
引領懸索橋主纜防腐技術國産化研究
研發的産品與國内同類産品相比具有色牢度高、密封性好等優點;
可開發一種特殊的氟化膜保護膠帶，以取代進口杜邦斜電纜防腐專用氟化物膜
熟悉美國NCHRP-534導軌和懸索橋主電纜導線腐蝕機理;
參與數十個大跨度電纜橋保護系統的檢查和維護