1.本实用新型属于涉及桥梁技术领域,具体涉及一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨道。
背景技术:
2.随着社会经济的发展,大跨经桥梁建设规模不断扩大,逐步向着大、轻、柔的方向发展。大桥主梁一般为混凝土或钢结构材质,随着跨越距离的增大,大跨度桥梁的主梁多采用钢箱梁、钢板桁梁、钢桁加劲梁、钢混组合梁等构造。为保证桥梁在运营使用期内得到有效的检查养护,一般在主梁底部尤其是钢结构主梁底部需要安装一台或者数台检查车。
3.而检查车轨道是检查车的关键承载结构,结构形式大多采用工字钢或h型钢。检查车轨道若发生断裂,会引发检查车坠落等严重事故,轨道若锈蚀严重则影响检查车运行使用,失去了检查车检养作业的功能。目前桥梁检查车驱动机构上的驱动轮大多数均采用钢轮,由于桥梁所处的环境较为特殊,大多处于湿度、盐雾均较大的野外腐蚀环境中,因此检查车轨道多采用热浸锌进行表面处理,厚度一般在100μm左右。而热浸锌对于现有桥梁检查车运行来说,对检查车轨道是具有很好的保护效果,但是检查车在长久运行使用后,由于长期的环境腐蚀、运行摩损及局部大应力挤压,也会对现有热浸锌轨道产生较为严重的破坏,导致检查车轨道有不同程度的损伤。出现损伤后,现有的涂层修复办法往往是采用冷喷锌的方法,由于检查车在行进过程中产生的剪切力较大,对冷喷锌涂层很容易造成破坏,达不到轨道修复的目的。国内在桥梁运营养护过程中,尚未有较好的方案对检查车轨道进行防护和修复,严重影响轨道及检查车的使用寿命。
4.因此需要研究一种新的适用于桥梁检查车的轨道。
技术实现要素:
5.有鉴于此,本实用新型的目的之一在于提供一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨道。
6.为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
7.1.一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨道,所述复合轨道依次包括钢轨道基体、热浸锌层以及涂装在所述热浸锌层表面的石墨烯防腐涂层。
8.优选的,所述热浸锌层的厚度为80~120μm。
9.进一步优选的,所述热浸锌层的厚度为100μm。
10.优选的,所述石墨烯防腐涂层的厚度为70~100μm。
11.进一步优选的,所述石墨烯防腐涂层的厚度为80μm。
12.进一步优选的,所述石墨烯防腐涂层为具有片层结构的石墨烯。
13.优选的,所述钢轨道基体包括工字钢型号或h型钢型号。
14.本实用新型的有益效果在于:本实用新型提供了一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨,主要依次包括钢轨道基体、热浸锌层以及涂装在热浸锌层表面的石墨烯防
腐涂层。本实用新型主要利用石墨烯拥有的超强防腐性能、优异基材附着力、极高性价比和施工便利性等特性,将其作为防腐涂层涂装在热浸锌轨道表面,改善桥梁检查车热浸锌轨道在检查车车轮碾压后、长期恶劣环境的侵袭等原因造成的涂层损坏,保证了桥梁检查车轨道的使用寿命、提升桥梁的检查车轨道的质量、从总体上降低桥梁的养护成本。
15.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
16.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述,其中:
17.图1为实施例1中热浸锌/石墨烯复合轨道;
18.图2为石墨烯单分子层的正六边形结构;
19.图3为石墨烯中二维分子片层结构在涂层中产生了极大的“迷宫效应”;
20.图4为石墨烯片层与锌粉在石墨烯防腐涂料涂膜中的存在状态模拟图。
具体实施方式
21.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.实施例1
23.一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨道(如图1所示),依次包括钢轨道基体(工字钢型号)、热浸锌层以及涂装在热浸锌层表面的石墨烯防腐涂层,其中热浸锌层的厚度为100μm、涂装在热浸锌轨道表面的石墨烯防腐涂层的厚度为80μm。
24.实施例2
25.一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨道,依次包括钢轨道基体(工字钢型号)、热浸锌层以及涂装在热浸锌层表面的石墨烯防腐涂层,其中热浸锌层的厚度为80μm、涂装在热浸锌轨道表面的石墨烯防腐涂层的厚度为100μm。
26.实施例3
27.一种用于桥梁检查车的热浸锌/石墨烯复合轨道,依次包括钢轨道基体(h型钢型号)、热浸锌层以及涂装在热浸锌层表面的石墨烯防腐涂层,其中热浸锌层的厚度为120μm、涂装在热浸锌轨道表面的石墨烯防腐涂层的厚度为70μm。
28.石墨烯防腐涂层采用的是具有片层结构的石墨烯为原料,拥有超强的防腐性能、优异的基材附着力、极高的性价比和施工便利性,成为重防腐工程涂装的主流产品,其特点具体如下:
29.(1)优异的物理屏蔽作用
30.石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,形成单分子层的正六边形结构(如图2所示)为涂膜提供极佳的物理屏蔽功能,极大地延长了介质透过涂膜侵入到热浸锌层以及钢轨道基体的时间。因为石墨烯的二维尺度空间的片层结构,厚度只有0.335纳米,仅为头发丝直径的20万分之一。由于在涂料中层层叠加,其n多层的二维分子片层结构在涂层中产生了极大的“迷宫效应”(如图3所示),超过了传统涂料中采用的所有超细锌粉、云母氧化铁等颜料的屏蔽效应n万倍,从而高效地阻碍h2o、oh
‑
、h
+
、s2‑
、cl
‑
和o2等腐蚀性离子和分子等等向热浸锌层以及钢轨道基体的渗透,极大地延缓热浸锌层以及钢轨道基体的腐蚀速度,进而对热浸锌层以及钢轨道基体起到很好的防腐蚀作用。
31.(2)石墨烯具憎水、憎油性
32.石墨烯的表面效应使得石墨烯与水的接触角很大,水对石墨烯的浸润性极差,水分子很难通过石墨烯涂层进入到热浸锌层以及钢轨道基体表面,从而破坏了腐蚀微电池的形成,防止热浸锌层以及钢轨道基体发生电化学腐蚀。
33.(3)超大的比表面积
34.石墨烯比表面积高达2600m2/g,使其在涂料中均匀分散后,较薄的涂层即可形成大面积的屏蔽层。
35.(4)优异的导电性创造了优秀的牺牲阳极
36.石墨烯作为一种导电性能极其优异的新材料,在漆膜中充当了原电池反应电子转移的载体。石墨烯防腐涂料的电化学原理是通过石墨烯作为原电池通路的桥梁,使锌粉100%地参与到与腐蚀介质同时存在的原电池中充当起导电优秀的阴极,从而作为牺牲阳极优先被腐蚀,根本上确保热浸锌轨道的不被腐蚀。图4模拟了石墨烯片层与锌粉在石墨烯防腐涂料涂膜中的存在状态,石墨烯片层的引入使腐蚀介质进入漆膜后能更快更多地捕捉到锌粉。
37.(5)优秀的耐盐雾性
38.耐盐雾性能是衡量涂膜耐腐蚀性能最重要的性能指标之一。重防腐石墨烯底漆的单一涂层80μm的耐盐雾性能可达3000h以上,是特制环氧富锌底漆(指干膜中的金属锌含量≧80%)的四倍。而且只需要两层涂装体系(重防腐石墨烯底漆+丙烯酸聚氨酯面漆)就大大超过传统重防腐涂料三层涂装体系(特制环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆)3000h盐雾试验的极限。复合涂层更是超过了5000h。
39.(6)低表面处理下的优秀附着力,“氧化皮已因锈蚀而剥落,或者可以刮除,并且在正常视力下观察可见轻微点蚀的钢材表面”,勿需喷砂或抛丸,仅需通过人工或动力工具清理,达到st2级,检查没有油污,没有浮锈,直接涂装施工石墨烯底漆。用美国迪夫斯高at
‑
m拉拔式附着力测试仪检测达到8mpa。这一优秀性能大大超越传统冷喷锌涂料、富锌底漆等在喷砂达到sa2.5级后的热浸锌层以及钢轨道基体上才能达到的数值。
40.这一低表面处理下的优秀附着力特点使得将石墨烯防腐涂料涂装在热浸锌层以及钢轨道基体表面后形成的复合轨道,能够节省现有的热浸锌轨道需要的喷砂装置投入、减轻作业强度、大大提高功效和减少对周边环境的污染,创造了良好的条件,使得现场涂装施工变得不再困难。
41.(7)石墨烯是迄今为止发现的比钻石还要硬的新材料
42.数据转换分析:在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100nm距离上可承受的最大压力达到了大约2.9μn。据科学家们测算,这一结果相当于要施加55n的压力才能使1m长的石墨烯断裂。这一性能铸就了石墨烯底漆不但在具有环氧树脂的优秀抗拉强度的同时还具备了突出的抗压强度和抗摩擦强度。
43.因此结合上述石墨烯的有益性能,本实用新型主要利用石墨烯拥有的超强防腐性能、优异基材附着力、极高性价比和施工便利性等特性,将其作为防腐涂层涂装在热浸锌轨道表面,改善桥梁检查车热浸锌轨道在检查车车轮碾压后、长期恶劣环境的侵袭等原因造成的涂层损坏,保证了桥梁检查车轨道的使用寿命、提升桥梁的检查车轨道的质量、从总体上降低桥梁的养护成本。
44.最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。