鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕問題的探討及對(duì)策

尹德勝 周廣存

摘要：鋼結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高和施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，且低能耗、無污染、可循環(huán)利用。但它的致命弱點(diǎn)是易于腐蝕。腐蝕不僅使鋼材表面產(chǎn)生不均勻的銹蝕，而且局部的銹蝕引起應(yīng)力集中，促使鋼結(jié)構(gòu)提前破壞，尤其是在反復(fù)沖擊的荷載作用下，更促使疲勞強(qiáng)度降低，出現(xiàn)脆性斷裂。鋼材的腐蝕造成巨大的損失，只有對(duì)其進(jìn)行有效防護(hù)，才能確保鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)久壽命。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);防腐蝕問題;探討及對(duì)策

1 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的原因

鋼材受腐蝕的原因很多，可根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的不同分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類?；瘜W(xué)腐蝕也稱干腐蝕，是指鋼材在常溫或高溫下發(fā)生的氧化或硫化作用。鋼材的氧化是由于它同氧化性介質(zhì)接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成的。氧化性介質(zhì)有空氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫和氯等，反應(yīng)后生成疏松的氧化物。其反應(yīng)速度隨濕度、溫度的增加而加速，特別是干濕交替環(huán)境下腐蝕更為厲害。

電化學(xué)腐蝕亦稱濕腐蝕，是由于電化學(xué)現(xiàn)象在鋼材表面產(chǎn)生局部電池作用的腐蝕。鋼材在潮濕的空氣中，由于吸附作用，在其表面覆蓋一層極薄的水膜，由于表面成分或受力變形的不均勻，使鄰近的局部產(chǎn)生電極電位的高低差，形成了許多微電池。在陽極區(qū)，鐵被氧化成Fe離子進(jìn)入水膜。水中溶有來自空氣的氧，在陰極區(qū)，氧被還原成OH根離子，兩者結(jié)合成不溶于水的Fe（OH）2，并進(jìn)一步氧化生成疏松易剝落的鐵銹Fe（OH）3。

鋼材在大氣中的腐蝕，是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時(shí)作用所致，但以電化學(xué)腐蝕為主。根據(jù)裸露鋼板在所處環(huán)境的腐蝕程度，ISO 12944將大氣的腐蝕等級(jí)分為五個(gè)級(jí)別，對(duì)于不同的腐蝕環(huán)境以及防腐年限，ISO 12944對(duì)防腐涂層系統(tǒng)的選擇進(jìn)行了指導(dǎo)并且規(guī)定了涂層系統(tǒng)的最小干膜厚度。例如，對(duì)于C4的大氣腐蝕環(huán)境及高的防腐年限（大于15年），可選用75微米的環(huán)氧富鋅底漆，150微米的環(huán)氧云鐵中間漆，以及50微米的聚氨酯面漆，總干膜厚度為275微米。

2 防腐蝕涂料品種的選擇

2.1 被涂物體的使用環(huán)境

防腐蝕涂料對(duì)環(huán)境針對(duì)性很強(qiáng)，要根據(jù)具體使用環(huán)境，如介質(zhì)的類型、濃度、溫度，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等因素來選用最適宜的涂料品種。

2.2 施工條件

應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風(fēng)條件差的現(xiàn)場(chǎng)施工宜采用無溶劑或高固體分或水性防腐蝕涂料;在不具備烘烤干燥的現(xiàn)場(chǎng)只能選用自干型涂料。

2.3 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合效果

不僅要考慮技術(shù)性能是否優(yōu)異，還要考慮經(jīng)濟(jì)的合理性。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算時(shí)要將材料費(fèi)用、表面處理費(fèi)用、施工費(fèi)用、涂層性能及使用壽命、維修費(fèi)用等加以綜合考慮。

3 常用的防銹措施

3.1 有機(jī)涂層鋼板技術(shù)

有機(jī)涂層鋼板（即彩涂板）具有輕質(zhì)、美觀等特點(diǎn)及良好的耐腐蝕性能和物理屏障性能，良好的彎、壓等可加工性，同時(shí)又具有造型可隨意性和可回收性，因而在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域越來越被廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)前景十分廣闊。彩涂板主要有聚酯、硅改性聚酯、環(huán)氧樹脂、氟碳、丙烯酸樹脂、塑料溶膠和家電聚酯及表面貼膜、壓花等產(chǎn)品，用于生產(chǎn)瓦楞板、夾心板、門窗等。從市場(chǎng)需求看，2003年我國共消費(fèi)彩涂板242萬噸，其中進(jìn)口110萬噸，占消費(fèi)的比重為45.5%;2004年消費(fèi)彩涂板245萬噸，其中進(jìn)口49萬噸，占消費(fèi)的比重減少到20.2%。預(yù)計(jì)2010年彩涂板總需求量約900萬噸。消費(fèi)彩板中約95%用于建筑上，其中鋼結(jié)構(gòu)用占很大一部分。在工業(yè)建筑中，有機(jī)涂層鋼板的應(yīng)用，形成了輕型鋼結(jié)構(gòu)體系。

3.2 熱浸鋅

熱浸鋅是將除銹后的鋼構(gòu)件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，鋅層厚度對(duì)5mm以下薄板不得小于65μm，對(duì)厚板不小于86μm。從而起到防腐蝕的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是耐久年限長(zhǎng)，生產(chǎn)工業(yè)化程度高，質(zhì)量穩(wěn)定。因而被大量用于受大氣腐蝕較嚴(yán)重且不易維修的室外鋼結(jié)構(gòu)中。如大量輸電塔、通訊塔等。近年來大量出現(xiàn)的輕鋼結(jié)構(gòu)體系中的壓型鋼板等。也較多采用熱浸鋅防腐蝕。熱浸鋅的首道工序是酸洗除銹，然后是清洗。這兩道工序不徹底均會(huì)給防腐蝕留下隱患。所以必須處理徹底。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者，應(yīng)該避免設(shè)計(jì)出具有相貼合面的構(gòu)件，以免貼合面的縫隙中酸洗不徹底或酸液洗不凈。造成鍍鋅表面流黃水的現(xiàn)象。熱浸鋅是在高溫下進(jìn)行的。對(duì)于管形構(gòu)件應(yīng)該讓其兩端開敞。若兩端封閉會(huì)造成管內(nèi)空氣膨脹而使封頭板爆裂，從而造成安全事故。若一端封閉則鋅液流通不暢，易在管內(nèi)積存。

3.3 涂層法

即在鋼結(jié)構(gòu)表面涂（噴）油漆或其他防腐蝕涂料，其耐久年限一般為5～10年。

（1）鋼件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡膠涂料、氯磺化聚乙烯涂料、環(huán)氧樹脂涂料、無機(jī)富鋅涂料、有機(jī)硅涂料、過氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。

（2）常用的涂漆方法有手工刷漆和噴漆兩種，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，施工方便，是目前鋼件防腐施工的最常用的方法。

（3）鋼件表面粉末噴涂。一般常用于裝飾用鋼件的防腐，裝飾效果好，是一種環(huán)保型涂料，設(shè)備比較復(fù)雜，鋼件的尺寸和重量受到一定的限制。表面粉末噴涂分為皺紋面、低光面、半光面、高光面等。粉末噴涂件表面應(yīng)注意保護(hù)，一旦發(fā)生噴涂層脫落、劃傷很難修補(bǔ)，一般采用同種粉料人工噴上，再用高溫?zé)艄饪?，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和環(huán)氧漆作臨時(shí)防腐。較大、較重的鋼件或需要現(xiàn)場(chǎng)焊接的鋼件最好不要采用粉末噴涂。

（4）氟碳涂料。鋼件防腐常采用常溫氟碳防腐體系，一般通常是由環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+氟碳面漆構(gòu)成常溫氟碳防腐體系，但價(jià)格較貴。

3.4 熱噴鋁（鋅）復(fù)合涂層

這是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)效防腐蝕方法。

具體做法是先對(duì)鋼構(gòu)件表面作噴砂除銹，使其表面露出金屬光澤并打毛。再用乙炔-氧焰將不斷送出的鋁（鋅）絲融化，并用壓縮空氣吹附到鋼構(gòu)件表面，以形成蜂窩狀的鋁（鋅）噴涂層（厚度約80μm～100μm）。最后用環(huán)氧樹脂或氯丁橡膠漆等涂料填充毛細(xì)孔，以形成復(fù)合涂層。

此法無法在管狀構(gòu)件的內(nèi)壁施工，因而管狀構(gòu)件兩端必須做氣密性封閉，以使內(nèi)壁不會(huì)腐蝕。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件尺寸適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)件形狀尺寸幾乎不受限制。

4 結(jié)語

在日益增多的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，防止腐蝕至關(guān)重要。由于腐蝕造成的事故危及到結(jié)構(gòu)的安全。腐蝕引起的災(zāi)難性事故屢見不鮮，后果極為嚴(yán)重，所以做好鋼結(jié)構(gòu)的防腐工作極為必要。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈俠巍.鋼結(jié)構(gòu)工程造價(jià)的控制與管理[J].建筑經(jīng)濟(jì)與管理.2013（6）.

[2]張希黔.我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀述評(píng)[J].施工技術(shù).2012（5）.

（作者單位：西藏華冶建設(shè)有限公司）