桥梁主缆防火涂层结构、桥梁主缆和桥梁主缆的制造方法

技术领域

本申请涉及桥梁主缆技术领域，具体而言，涉及一种桥梁主缆防火涂层结构、桥梁主缆和桥梁主缆的制造方法。

背景技术

桥梁缆索是桥梁的关键结构部件，其可靠性、耐久性、适应性关系到桥梁结构的安全和正常使用。桥梁常处于江河湖海等环境，除受到潮气腐蚀、风蚀、应力腐蚀等影响，目前国内多用防腐腻子材料、镀锌钢丝外热挤PE层防护系统、氯磺化聚乙烯(CSM)缠包带、双层高密度聚乙烯等材料，这种材料防腐性能较好，但防火性能一般，如遇到重大交通事故引起桥梁火灾时，存在严重安全隐患。当桥梁着火使钢丝的温度达到400℃以上时，钢丝的弹性模量会随之改变，导致桥梁的承载力和使用寿命大大降低，甚至出现桥体坍塌、造成严重事故。因此需要对缆索进行耐久性及防火性能的防护，有部分桥梁缆索防火方案采用防火材料包覆，此种方法高空作业复杂的同时大幅增加了缆索重量。桥梁缆索位于桥面上方，当冬季气温较低时遇雨雪天气缆索表面可能结冰并形成冰凌，融化掉落后对桥面行人车辆及附近居民安全造成严重威胁。

发明内容

本申请提供了一种桥梁主缆防火涂层结构、桥梁主缆和桥梁主缆的制造方法，其能够解决现有技术中缆索防火性能差且不防止结冰的问题。

第一方面，本发明提供一种桥梁主缆防火涂层结构，应用于缆索表面，包括底漆层、密封层、气凝胶防火复合层以及硅制无机材料复合涂层；

底漆层、密封层、气凝胶防火复合层以及硅制无机材料复合涂层沿由内至外的顺序依次设置，底漆层被配置为设置于缆索的表面。

上述实现的过程中，在对缆索表面设置桥梁主缆防火涂层结构之前，可对缆索的表面进行清理，去除其表面的油污和灰尘。将底漆层设置在缆索的表面，底漆层的目的之一在于提高附着力。在底漆层的表面设置密封层，对底漆层和缆索进行密封保护，防止水气渗入。在密封层的表面设置气凝胶防火复合层，气凝胶防火复合层包含气凝胶材质，其导热系数低，附着力强，具有质轻且隔热效果好的特点。在气凝胶防火复合层的表面设置硅制无机材料复合涂层，硅制无机材料复合涂层包含硅制无机材料，故具有防火阻燃、防腐防污的特点。桥梁主缆防火涂层结构具防腐、有防火、防污、抗冲击性良好，保护效果突出等特点，同时具备防结冰的优点，应用于缆索表面时，有效地提高线缆的物理性质，同时有效提高缆索的外观整洁性。

在可选的实施方式中，气凝胶防火复合层包括气凝胶防火复合涂料，气凝胶防火复合涂料包括气凝胶粉体和无机粘结剂。

上述实现的过程中，由纳米孔隙结构的Si0

在可选的实施方式中，气凝胶防火复合层的厚度为5000μm-20000μm。

上述实现的过程中，气凝胶防火复合层的厚度可控制在5000μm-20000μm之间。当气凝胶防火复合层的厚度为5000μm时，其可耐火半小时且厚度适中，利于缆索的整体尺寸的控制，当气凝胶防火复合层的厚度为20000μm时，桥梁主缆防火涂层结构具有显著的防火效果其可耐火两小时，制造单位可根据设计需求刮涂或喷涂厚度适当的气凝胶防火复合层。

在可选的实施方式中，气凝胶防火复合层包括耐高温硅酮密封胶、气凝胶毡以及铝箔胶带；

气凝胶毡通过耐高温硅酮密封胶与密封层连接，铝箔胶带缠绕包裹于气凝胶毡的表面。

上述实现的过程中，在气凝胶毡的内侧涂覆耐高温硅酮密封胶，将气凝胶毡板以S型缠绕的方式与密封层进行粘合，随后在气凝胶毡外侧缠绕包裹铝箔胶带，使气凝胶毡被可靠包裹且外形基本圆滑，便于硅制无机材料复合涂层的设置。气凝胶毡可耐450℃～750℃高温，导热系数≤0.019W/m·K(25℃)，其能够有效阻止热量向密封层、底漆层以及缆索传导，保证桥梁主缆防火涂层结构的耐热性，有效地提高了缆索的耐热性和使用寿命。

在可选的实施方式中，硅制无机材料复合涂层包括丙烯酸聚氨酯涂层和硅制无机材料涂层；

丙烯酸聚氨酯涂层设置于气凝胶防火复合层的表面，硅制无机材料涂层设置于丙烯酸聚氨酯涂层的表面。

上述实现的过程中，在设置硅制无机材料复合涂层时，可配置适当颜色的丙烯酸聚氨酯，涂覆在气凝胶防火复合层。丙烯酸聚氨酯稳定后形成丙烯酸聚氨酯涂层，在其上涂覆硅制无机材料并形成硅制无机材料涂层。硅制无机材料涂层为透明纯瓷涂层，在硅制无机材料复合涂层具有防火阻燃、防腐防污的特点的条件下，能够调配各种颜色的丙烯酸聚氨酯，能够将其色彩透过透明纯瓷涂层向外展示，其颜色亮丽持久，外形美观，利于缆索与周围景观相协调；同时，需要说明的是，硅制无机材料涂层可抗菌防霉，防止水滴流挂，抵御外部自然作用破坏，封闭有害物质排放，并保护底漆层、密封层以及气凝胶防火复合层的性能稳定。同时，硅制无机材料涂层具有憎水特性，可有效防止水滴流挂和结冰。

在可选的实施方式中，硅制无机材料涂层的厚度为15μm-30μm。

上述实现的过程中，硅制无机材料涂层的厚度可控制在15μm-30μm之间。硅制无机材料涂层的具体厚度数值主要在于外部腐蚀环境的恶劣程度，示例性地，一般环境下硅制无机材料涂层的厚度可为在15μm，海洋环境则可调整至30μm。

在可选的实施方式中，底漆层包括磷化底漆层和环氧树脂底漆层；

磷化底漆层被配置为设置于缆索的表面，环氧树脂底漆层设置于磷化底漆层的表面。

上述实现的过程中，在缆索表面喷涂磷化底漆层，厚度可为10μm左右且均匀着色，磷化底漆层在起到防腐效果的同时，还可以增加后续涂层附着力；将环氧底漆、环氧固化剂和稀释剂按体积比5：1：1配制混合均匀，喷涂在磷化底漆层上形成环氧树脂底漆层，起到耐化学品、防腐、耐水的效果，且具有良好的热稳定性。

在可选的实施方式中，密封层包括硫化型橡胶密封层。

上述实现的过程中，硫化型橡胶密封剂涂覆于密封层形成硫化型橡胶密封层。硫化型橡胶密封层可封闭并保护底漆层，形成预期的形状，具有粘结性好的优点，且具有耐水耐溶剂的特性。

第二方面，本发明提供一种桥梁主缆，包括缆索和前述实施方式任一项的桥梁主缆防火涂层结构；

桥梁主缆防火涂层结构设置于缆索的表面。

上述实现的过程中，因桥梁主缆防火涂层结构，桥梁主缆具有防腐防污、隔热耐火、质轻、耐久性好、外表美观以及防结冰等优点，有效地提高桥梁主缆的可靠性与耐久性。

第三方面，本发明提供一种桥梁主缆的制造方法，用于制造前述实施方式的桥梁主缆，方法包括以下步骤：

表面处理，对缆索的表面进行清理，去除缆索表面的油污和灰尘；

底漆处理，在缆索的表面设置底漆层；

密封处理，在底漆层的表面设置密封层；

防火处理，在密封层的表面设置气凝胶防火复合层；以及

外观处理，在气凝胶防火复合层的表面设置硅制无机材料复合涂层。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例中桥梁主缆防火涂层结构的示意图；

图2为本实施例提供的另一种气凝胶防火复合层的示意图；

图3为本实施例中桥梁主缆的示意图；

图4为本实施例中桥梁主缆的制造方法的流程图。

图标：10-底漆层；20-密封层；30-气凝胶防火复合层；31-耐高温硅酮密封胶；32-气凝胶毡；33-铝箔胶带；40-硅制无机材料复合涂层；50-缆索。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种桥梁主缆防火涂层结构，桥梁主缆防火涂层结构可解决现有技术中缆索防火性能差且不防止结冰的问题。

请参见图1，图1为本实施例中桥梁主缆防火涂层结构的示意图。

本实施例示例性地将桥梁主缆防火涂层结构应用于缆索50表面，但在其他具体实施方式中，不限制桥梁主缆防火涂层结构的应用场景。

桥梁主缆防火涂层结构包括底漆层10、密封层20、气凝胶防火复合层30以及硅制无机材料复合涂层40。

底漆层10、密封层20、气凝胶防火复合层30以及硅制无机材料复合涂层40沿由内至外的顺序依次设置，底漆层10被配置为设置于缆索50(可参见图3)的表面。

上述实现的过程中，在对缆索50表面设置桥梁主缆防火涂层结构之前，可对缆索50的表面进行清理，去除其表面的油污和灰尘。将底漆层10设置在缆索50的表面，底漆层10的目的之一在于提高附着力。在底漆层10的表面设置密封层20，对底漆层10和缆索50进行密封保护，防止水气渗入。在密封层20的表面设置气凝胶防火复合层30，气凝胶防火复合层30包含气凝胶材质，其导热系数低，附着力强，具有质轻且隔热效果好的特点。在气凝胶防火复合层30的表面设置硅制无机材料复合涂层40，硅制无机材料复合涂层40包含硅制无机材料，故具有防火阻燃、防腐防污的特点。桥梁主缆防火涂层结构具防腐、有防火、防污、抗冲击性良好，保护效果突出等特点，同时具备防结冰的优点，应用于缆索50表面时，有效地提高线缆的物理性质，同时有效提高缆索50的外观整洁性。

本公开中，气凝胶防火复合层30包括气凝胶防火复合涂料，气凝胶防火复合涂料包括气凝胶粉体和无机粘结剂。

气凝胶防火涂料由纳米孔隙结构的Si0

本公开中，气凝胶防火复合层30的厚度为5000μm-20000μm。

上述实现的过程中，气凝胶防火复合层30的厚度可控制在5000μm-20000μm之间，其取值可为5000μm、6000μm、7000μm、12000μm、15000μm、19000μm或2000等。当气凝胶防火复合层30的厚度为5000μm时，其可耐火半小时且厚度适中，利于缆索50的整体尺寸的控制，当气凝胶防火复合层30的厚度为20000μm时，桥梁主缆防火涂层结构具有显著的防火效果，其可耐火两小时，制造单位可根据设计需求刮涂或喷涂厚度适当的气凝胶防火复合层30。

本公开中，硅制无机材料复合涂层40包括丙烯酸聚氨酯涂层和硅制无机材料涂层。丙烯酸聚氨酯涂层设置于气凝胶防火复合层30的表面，硅制无机材料涂层设置于丙烯酸聚氨酯涂层的表面。

上述实现的过程中，在设置硅制无机材料复合涂层40时，可配置适当颜色的丙烯酸聚氨酯，涂覆在气凝胶防火复合层30。丙烯酸聚氨酯稳定后形成丙烯酸聚氨酯涂层，在其上涂覆硅制无机材料并形成硅制无机材料涂层。硅制无机材料涂层为透明纯瓷涂层，在硅制无机材料复合涂层40具有防火阻燃、防腐防污的特点的条件下，能够调配各种颜色的丙烯酸聚氨酯，能够将其色彩透过透明纯瓷涂层向外展示，其颜色亮丽持久，外形美观，利于缆索50与周围景观相协调；同时，需要说明的是，硅制无机材料涂层可抗菌防霉，防止水滴流挂，抵御外部自然作用破坏，封闭有害物质排放，并保护底漆层10、密封层20以及气凝胶防火复合层30的性能稳定。同时，硅制无机材料涂层具有憎水特性，可有效防止水滴流挂和结冰。

本公开中，硅制无机材料涂层的厚度为15μm-30μm。

上述实现的过程中，硅制无机材料涂层的厚度可控制在15μm-30μm之间。硅制无机材料涂层的具体厚度数值主要在于外部腐蚀环境的恶劣程度，示例性地，一般环境下硅制无机材料涂层的厚度可为在15μm，海洋环境则可调整至30μm。

本公开中，底漆层10包括磷化底漆层10和环氧树脂底漆层10。磷化底漆层10被配置为设置于缆索50的表面，环氧树脂底漆层10设置于磷化底漆层10的表面。

上述实现的过程中，在缆索50表面喷涂磷化底漆层10，厚度可为10μm左右且均匀着色，磷化底漆层10在起到防腐效果的同时，还可以增加后续涂层附着力；将环氧底漆、环氧固化剂和稀释剂按体积比5：1：1配制混合均匀，喷涂在磷化底漆层10上形成环氧树脂底漆层10，起到耐化学品、防腐、耐水的效果，且具有良好的热稳定性。

本公开中，密封层20包括硫化型橡胶密封层20。

上述实现的过程中，硫化型橡胶密封剂涂覆于密封层20形成硫化型橡胶密封层20。硫化型橡胶密封层20可封闭并保护底漆层10，形成预期的形状，具有粘结性好的优点，且具有耐水耐溶剂的特性。

需要说明的实施，本实施例还提供另一种气凝胶防火复合层30，上文描述的桥梁主缆防火涂层结构可采用该气凝胶防火复合层30。

请参见图2，图2为本实施例提供的另一种气凝胶防火复合层30的示意图。在图2中，气凝胶防火复合层30包括耐高温硅酮密封胶31、气凝胶毡32以及铝箔胶带33。气凝胶毡32通过耐高温硅酮密封胶31与密封层20连接，铝箔胶带33缠绕包裹于气凝胶毡32的表面。

上述实现的过程中，在气凝胶毡32的内侧涂覆耐高温硅酮密封胶31，将气凝胶毡32板以S型缠绕的方式与密封层20进行粘合，随后在气凝胶毡32外侧缠绕包裹铝箔胶带33，使气凝胶毡32被可靠包裹且外形基本圆滑，便于硅制无机材料复合涂层40的设置。气凝胶毡32可耐450℃～750℃高温，导热系数≤0.019W/m·K(25℃)，其能够有效阻止热量向密封层20、底漆层10以及缆索50传导，保证桥梁主缆防火涂层结构的耐热性，有效地提高了缆索50的耐热性和使用寿命。

需要说明的是，本公开还提供一种桥梁主缆。请参见图3，图3为本实施例中桥梁主缆的示意图。

桥梁主缆包括缆索50和上文描述的桥梁主缆防火涂层结构。桥梁主缆防火涂层结构设置于缆索50的表面。

上述实现的过程中，因桥梁主缆防火涂层结构，桥梁主缆具有防腐防污、隔热耐火、质轻、耐久性好、外表美观以及防结冰等优点，有效地提高桥梁主缆的可靠性与耐久性。

需要说明的是，本实施例还提供一种桥梁主缆的制造方法。

该方法用于制造上文的桥梁主缆，请结合图4，图4为本实施例中桥梁主缆的制造方法的流程图，方法包括以下步骤：

表面处理，对缆索50的表面进行清理，去除缆索50表面的油污和灰尘；

底漆处理，在缆索50的表面设置底漆层10；

密封处理，在底漆层10的表面设置密封层20；

防火处理，在密封层20的表面设置气凝胶防火复合层30；以及

外观处理，在气凝胶防火复合层30的表面设置硅制无机材料复合涂层40。

下文将对桥梁主缆的制造方法进行详细描述：

在表面处理步骤中，对缆索50表面进行清理，去除表面油污及灰尘，施工面若有油渍存在，需要使用相应试剂彻底清洗处理。

在底漆处理处理步骤中，选取适当类型的底漆，在缆索50表面喷涂形成底漆层10。示例性地，可选用磷化底漆和环氧树脂底漆共同形成底漆层10，以达到耐化、防腐、耐水和热稳定的目的，并增加后续涂层附着力。

在密封处理步骤中，在底漆层10上涂覆密封剂，形成密封层20。示例性地，可选用硫化型橡胶密封剂，厚度平均为3000μm且整形至外表面圆滑。密封层20可封闭并保护底漆层10和缆索50，防止水气渗入。

在防火处理步骤中，在密封层20的表面设置气凝胶防火复合层30，为此，本实施例示例性地提供两种气凝胶防火复合层30及其设置方法：

其一为，由纳米孔隙结构的Si0

其二为，气凝胶防火复合层30包括耐高温硅酮密封胶31、气凝胶毡32以及铝箔胶带33，在气凝胶毡32的内侧涂覆耐高温硅酮密封胶31，将气凝胶毡32板以S型缠绕的方式与密封层20进行粘合，随后在气凝胶毡32外侧缠绕包裹铝箔胶带33，使气凝胶毡32被可靠包裹且外形基本圆滑，便于硅制无机材料复合涂层40的设置。

在外观处理步骤中，可配置适当颜色的丙烯酸聚氨酯，涂覆在气凝胶防火复合层30。丙烯酸聚氨酯稳定后形成丙烯酸聚氨酯涂层，在其上涂覆硅制无机材料并形成硅制无机材料涂层，硅制无机材料涂层为透明纯瓷涂层，其厚度为15～30μm。丙烯酸聚氨酯与硅制无机材料共同构成无机材料复合涂层，该涂层憎水防冻，抵御外部自然作用破坏，封闭有害物质排放，并保护以下各涂层性能稳定。同时耐老化，颜色亮丽持久，外形美观。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。