工業建筑鋼結構銹蝕與對策范文

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[摘要]

鋼結構構件在使用過程中與環境中的介質接觸，鋼材中的鐵元素與介質產生化學反應，導致鋼材被腐蝕，也稱為銹蝕。鋼材銹蝕程度取決于所處的環境，介質性質與濃度、作用時間等因素，當然也與建筑施工過程中，管理與維護不夠和不合理設計等因素有直接關系。銹蝕的鋼材會降低了其力學性能，嚴重的還能破壞其內部構件，導致建筑物崩塌等后果。因此，相關人員要充分重視起鋼結構的防腐防銹工作，積極有效開展對建筑物中鋼結構的日常檢測與維護，并對開始銹蝕部分進行及時處理。

[關鍵詞]

鋼結構；銹蝕；對策

鋼結構一直以其質量輕，強度及韌度較高，塑性良好，施工簡便，可重復利用，不會對環境帶來破壞等優點被廣泛運用到工業建筑行業中，是現代建筑業結構類材料的首選。但鋼結構也具有一定缺陷，鋼材暴露在空氣中，或者處于一個濕度較大的環境中時，容易被銹蝕，鋼材的銹蝕，會使得鋼材表面不平整，局部的銹蝕情況會導致應力過于集中，打破鋼結構內部的應力平衡狀態，最終使得鋼材受到破壞。如果鋼材結構仍需承受長久的重力荷載，則會直接影響其強度，導致其容易破裂，嚴重威脅著建筑物的安全與使用。因此在建筑鋼結構中，銹蝕是影響建筑物使用壽命與安全性的重要因素之一，建筑鋼結構的防銹蝕已經成為實際建筑施工中急需解決的問題。

一、鋼結構銹蝕類型

鋼結構銹蝕速度規律一般為先快后慢，沿海或者潮濕環境較快；重工業區比市區、郊區快；無防銹層快；室外比室內快。我們可以從下面兩個類型來分析造成這一速度規律的原因：1.化學銹蝕化學銹蝕是指鋼材結構在常溫中或者高溫中發生氧化或硫化作用，鋼材氧化是其與氧化性介質接觸并發生了化學反應而形成的。氧化的介質一般包括空氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，鋼材與其反應后形成疏松的氧化物，其反應隨著濕度以及溫度的增加而加速，尤其在干濕交替的環境下銹蝕更為嚴重。2.電化學銹蝕電化學銹蝕的主要特征是在銹蝕過程中形成微電子、產生電流動造成鋼材腐蝕，主要包括以下幾種：（1）電解質溶液銹蝕，電解質溶液使得鋼材含有酸、堿、鹽等物質溶液，鋼材在其中便會出現腐蝕現象，并且會產生電流。（2）大氣銹蝕，工業建筑施工現場中，對大氣排放的大量廢氣、粉塵，對鋼材結構都具有很強的侵蝕性。并且大氣中水蒸氣、氧氣、二氧化硫、二氧化碳等本身物質對鋼材也具有腐蝕作用。（3）土壤銹蝕，設置于土壤中的鋼材結構也會受到腐蝕，土壤的性質屬于固體電解質，因而腐蝕速度較為緩慢。大多數鋼結構在建筑物的建造與使用中都處于常溫狀態，即大氣環境中，因此建筑鋼結構的銹蝕通常是屬于電化學銹蝕。

二、銹蝕對鋼結構建筑的影響

鋼結構銹蝕不僅僅表現為對材料的銹蝕，更重要的是對建筑結構的破壞，直接影響了建筑物的安全與使用功能。首先，鋼結構發生腐蝕之后，構建表面會出現許多微小損傷，這些損傷面積會隨著時間的發展而不斷擴大，最終會減小構件截面面積，直接降低了建筑的結構性能和承重能力。其次，鋼結構腐蝕會造成鋼材的大量耗損，我國每年鋼材因腐蝕問題造成的損失占鋼產量很大一部分比例，而這樣的損失是可以通過有效的防腐措施去避免的。最后，腐蝕會影響鋼結構外觀，目前我國大部分鋼結構建筑的表面裝修都要求對鋼結構表面進行處理，銹蝕后的鋼表面會出現凹凸不平，這樣一方面增加了處理構件的成本，另一方面還會加大構件表面的涂料使用量。

三、建筑鋼結構常用的防腐方法

鋼結構防腐方法主要有三類：在鋼表面涂上一層防止其腐蝕的材料，將鋼結構與腐蝕介質隔絕；采取極陰保護方法來防止鋼腐蝕，使有可能發生的腐蝕出現在預先設置的物體上，而不是鋼結構上；依靠鋼結構本身的固有屬性來防御腐蝕，例如采用耐候鋼材來延緩腐蝕的速度。三類防腐方法都有其優缺點，在其特定范圍內都有一定的防腐作用。有些施工現場還會將三類方法綜合起來，以更好更大程度上防止鋼結構的銹蝕現象。

1.熱浸鋅防腐方法熱浸鋅防腐措施的使用較為廣泛，其發展也較為長久，效果非常顯著。其主要原理是先將鋅在高溫中熔化，形成鋅液，再把鋼表面銹蝕清掉，將清理干凈的鋼浸入鋅液體里，鋅液將會附在鋼結構表面，形成鋅保護層。有效保護鋼材，避免其受到腐蝕。熱浸鋅防腐措施能在普通大氣環境中保持防腐作用持續到十年左右，并且保護效果較為穩定。但熱浸鋅鍍層一旦受到破壞，不能自行恢復，如果構建體積較大，就無法在現場進行處理，只能是在工廠處理之后，再運送至建筑現場，需要耗費一定運輸費用，因此此措施只適用于處理體積小或者輕型的鋼結構。另外，在酸性環境下，熱浸鋅防腐層會很快腐蝕，進而影響其防腐效果，因此一般不能在地下環境中使用。

2.普通涂層法普通涂層法是用涂料、塑料，或者搪瓷等材料，通過涂刷、噴涂等方法，在金屬表面形成非金屬保護層，使得鋼材表面與空氣以及各種腐蝕性氣體相隔絕，外界的一系列污染物質無法直接接觸到鋼材，不會對鋼材造成腐蝕，這樣就形成了一種良好的隔絕和屏蔽作用。涂層法的第一步驟是除銹，通常采用噴砂、噴丸等方法除去鋼材料表面油污和銹跡，涂層還分為底漆和面漆兩種，底漆一般選用環氧煤瀝青底漆、環氧鐵紅底漆、氟碳底漆等，面漆則選用丙烯酸聚氨脂、環氧聚氨酯、氟碳涂料等。應當根據周圍不同的環境選擇不同涂層，不同涂層對不同的腐蝕條件還有不同的耐受性。涂料層法優點在于施工過程簡單，并且外觀美觀，應用時間長。但其缺陷在于：涂層中存在大量微針孔，如果周圍環境濕度較大，存在鹽霧，或者氯離子含量大時，都會通過針孔對鋼材進行腐蝕，并使得涂層脫落，因此涂層法的施工環境要粉塵小，鋼材構件表面不能有結露，涂層防腐措施后，還要對涂層進行定期的后續護理。

3.耐候鋼的應用耐候鋼是指在低碳鋼或者低碳合金鋼中加入各種元素，包括銅、鉻、鎳等形成一種新型鋼材，其最大特點是耐大氣腐蝕性好，相對于普通鋼材，其耐大氣腐蝕性能是普通素碳鋼材的2～8倍，并且使用時間越長，耐腐蝕作用就越大。因其特殊性能，使用時無須在表面涂漆，便可以直接在露天環境中使用。并且耐候鋼還具有良好的力學、焊接等使用性能，與普通涂層法相比，其后期維護費用低，且對環境污染小。但在工業建筑中，耐候鋼的使用還處于初步階段，其價格還比較高，一般企業還難以接受并應用于建筑建筑中。因而需要進一步研發，并逐步降低成本，加大其推廣與應用的速度。

四、建筑鋼結構銹蝕的防護處理

在對建筑鋼結構銹蝕進行處理時，盡可能把銹蝕破壞控制在最小范圍內，對建筑鋼結構銹蝕等級應當根據介質的類別分為：強、中、弱、無等四種等級。在強銹蝕情況下，鋼材構件必須采用表面隔離防護；在中等銹蝕情況下，材料已經有一定的銹蝕，可以使用提高其自身質量，簡單便捷的防護；在弱銹蝕情況下，鋼材料銹蝕速度較慢，可以采取相應補救措施。無銹蝕情況下，無須采用措施進行防護。

參考文獻

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作者：劉亞超 單位：中鋼石家莊工程設計研究院有限公司