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钢结构腐蚀及长效防腐方法介绍

 1。钢结构腐蚀的特点及其影响 
   
  近年来我国城市建设发展迅速,大量大跨、高耸的民用及工业建筑都采用了钢结构,充分发挥了钢结构高强轻质、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短等优点。另外,轻钢结构体系用于住宅建筑,其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。采用轻钢结构其使用面积可比砖混结构提高5%左右,建造成本比混凝土结构降低10%以上。在我国钢材产量相当充裕的条件下,轻钢结构住宅的建设是十分适宜的,且钢结构体系亦与可持续发展的理念相符。 
  但是在钢结构建筑的建造和使用中,钢材易腐蚀的问题严重影响着钢结构的耐久应用。钢材的腐蚀可分为两种。一种是化学腐蚀,即钢材表面与周围介质直接起化学反应而产生的腐蚀,其腐蚀的程度随时间和温度的增加而增加。另一种是电化学腐蚀,即钢材在存放和使用中与周围介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀。钢结构腐蚀不仅仅是材料的锈蚀,还是一个复杂的化学物理过程,而它最终的表现在于结构的可靠度及经济指标。其对钢结构建筑的影响可归纳为以下三个方面,第一,腐蚀造成大量钢材的损耗。根据 Battelle Columbus Labs[1]的报告,在美国由于钢结构腐蚀而产生的损耗每年达到3千亿美元,而其中很大一部分可由防腐方法加以避免。据有关方面统计,目前中国每年钢材因腐蚀造成的损失占钢产量的7%[2] 。第二,钢结构发生腐蚀后,会在构件表面产生很多微观裂缝,并且不断地增长,从而减小构件的截面。这将会严重影响结构的承载能力。近来,一些学者对腐蚀后的钢结构进行了相关性能的试验研究,并取得了不少成果。我国台湾学者Kwang-Lung Lin等[3]采用湿热试验方法对钢板进行了腐蚀后的力学性能试验,结果表明在腐蚀缺陷处的应力集中现象十分明显,并且随着距缺陷的距离增加而趋向平缓。日本学者 Y. Sakumoto等[4]对轻钢结构的腐蚀耐久性能进行了研究,采用的方法是盐雾试验方法,试验证明腐蚀后的轻钢结构的滞回性能有明显降低,如图一所示。第三,腐蚀影响钢结构表面外观,增加构件表面涂装的工程量。钢结构腐蚀后,由于表面特征的变化,也许程度很小,但也会对建筑物的使用者造成不必要的心理压力。这一点在轻钢住宅体系的表现会很明显。另外,大部分的表面装修或涂装都要求对构件进行表面处理,而锈蚀后的构件表面将增加处理的成本。 
   
  图一 钢结构腐蚀前后滞回性能比较 
   
  2.钢结构腐蚀影响的研究和防腐方法 
  2.1自然环境下钢腐蚀的规律性研究 
  大多数钢结构建筑都处于自然环境中,在选择有效防腐体系之前,必须对自然环境下材料腐蚀的规律性作深入的了解。因此各个国家都十分重视对各种自然环境下腐蚀数据的积累与研究。它可以揭示自然环境下腐蚀行为的一些规律性,还可以为防腐体系的服务期限预测提供依据。ISO 曾组织十四个国家进行自然大气环境下的腐蚀行为研究,并且基于低碳钢的腐蚀速率提出了如表1所示的五种腐蚀地区的建议[5]。 
   
  表1 低碳钢腐蚀率建议值 
   


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