2014二級建筑師建筑構(gòu)造詳圖:鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù)

　　腐蝕對鋼結(jié)構(gòu)造成的損害是極其嚴(yán)重的，一個小小的腐蝕坑，常會造成應(yīng)力集中而引起裂紋折斷，從而使整個鋼結(jié)構(gòu)跨塌。全球因腐蝕每年造成經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 7000億美元，是綜合自然災(zāi)害損失(包括地震、臺風(fēng)、水災(zāi))總和的六倍。1994年韓國發(fā)生一起公路橋坍塌事故造成多人遇難。該橋是1979年建成的，在多次檢查中沒有發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋，但發(fā)現(xiàn)橋梁豎桿斷裂面有大范圍的銹跡。在美國共有60萬座高速公路橋，其中一半因鋼鐵腐蝕需修復(fù)，由此可見對大型鋼結(jié)構(gòu)制件的長效防護(hù)何等重要。

　　鋼鐵在大氣中腐 蝕屬電化學(xué)過程，其危害性在于它是一種不均勻的破壞，損傷發(fā)生在陽極表面，一旦出現(xiàn)腐蝕坑，往往向縱深發(fā)展，覆蓋有銹蝕產(chǎn)物的腐蝕坑的低部是小陽極，而暴露在大氣中的金屬表面是大陰極，陽極面積小，電流密度大， 因此腐蝕發(fā)展快，腐蝕坑底部由于缺氧而酸化，造成自催化作用，而大大加快坑底向縱涂發(fā)展的速度，這就是所謂的閉塞電池的現(xiàn)象，從而引起構(gòu)件的應(yīng)力集中，而應(yīng)力集中又腐蝕坑底電位變負(fù)，加速腐蝕過程，這種相互反 饋的連鎖反應(yīng)是應(yīng)力腐蝕的一種形式。依靠單純的屏蔽作用的涂層，不能有效底阻止腐蝕的發(fā)生，一旦水和氧通過漆層的孔隙(各種高分子聚合物都有孔隙)進(jìn)入金屬表面，銹蝕就發(fā)生。因而為了達(dá)到長效保護(hù)的目的，常采 用電化學(xué)保護(hù)的方法，也就是陰極保護(hù)法。在海上使用的船只以及埋地金屬管道早已采用的陰極保護(hù)法，通過外加電流或犧牲性陽極使被保護(hù)的金屬成為陰極而得到保護(hù)，但是在大氣環(huán)境中，由于腐蝕介質(zhì)(水膜)的不連續(xù)， 不能形成回路，無法應(yīng)用普通電化學(xué)保護(hù)方法。只有采用具備犧牲性陽極功能的涂層，才能同樣達(dá)到陰極保護(hù)的目的。

　　普通油漆只具備屏蔽功能，其保護(hù)壽命只有1-2年，銹蝕常常從漆層底下發(fā)生，并引起漆層鼓泡脫落， 加上漆層都屬有機(jī)物。在大氣層中容易老化而喪失防護(hù)性能。因此對于在大氣環(huán)境中長期使用的大型鋼鐵構(gòu)件，世界上普遍采用鋅(或鋁)這類金屬涂層來保護(hù)，它們除了也有一定的屏蔽作用外，更主要的使陰極保護(hù)作用，但是隨著鋅(鋁)的犧牲損耗，保護(hù)性能會逐漸下降，因此腐蝕科技界公認(rèn)，采用同時兼?zhèn)潢帢O保護(hù)、屏蔽、緩三大功能(所謂緩蝕功能，是指延緩電化學(xué)的陰極或陽極過程，從而減緩?fù)繉拥臓奚鼡p耗，減緩腐蝕，延長保護(hù)壽命)，又不會老化的無機(jī)涂層是鋼鐵構(gòu)件在大氣環(huán)境中最佳的長效防護(hù)方法。其中：磷酸鹽、鉻酸鹽和鋅(鋁) 粉組成的無機(jī)涂層是目前世界上僅有的同時具備這樣特點(diǎn)的涂層，SERMETEL W涂層是這一類型涂層的典型代表， 前者廣泛用于航空發(fā)動機(jī)鋼件防護(hù)防護(hù)，后者廣泛用于國內(nèi)外汽車行業(yè)。SERMETEL W的應(yīng)用航空發(fā)動機(jī)鋼件的使 用壽命由幾百小時延至一萬小時，消除了應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞的危害，自開發(fā)至今三十多年來，它是全世界航空發(fā)動機(jī)構(gòu)件防護(hù)不可替代的涂層。但由于該涂層必須烘烤，在常溫下不能自干，各種大型鋼鐵構(gòu)件無法用它來保 護(hù)，因而限制了其使用范圍。由我國發(fā)明的能在常溫下固化適用大型鋼構(gòu)件防護(hù)的無機(jī)磷酸鹽鋅(鋁)涂層，解決了美國人三十多年來未能解決的難題，該發(fā)明引起了美國有關(guān)方面的重視，他們對該發(fā)明作了全項性能檢測分析，給予了高度評價。現(xiàn)該技術(shù)已在我國獲三項發(fā)明專利，一項實(shí)用新型專利，經(jīng)過由兩位院士為首組成的老師 堅定委員會評審堅定，確認(rèn)屬國內(nèi)外首創(chuàng)、國際領(lǐng)先。該發(fā)明已在一些重要領(lǐng)域得到應(yīng)用，海軍三條軍艦使用該涂層，在海上已航行三年效果良好。陸軍水陸兩棲坦克已大量采用該類涂層。 對于鋼結(jié)構(gòu)住宅來講，四層以 下的小別墅，采用鍍鋅彩板輕鋼結(jié)構(gòu)可以解決問題，但是對于不能采用輕鋼的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑最佳選擇是磷酸鹽富鋅(鋁)涂層，主要理由如下：

　　輕鋼結(jié)構(gòu)采用的彩板都屬2mm以下薄鋼板，因此可以卷曲進(jìn)行熱浸鍍鋅(鋁)和涂復(fù)涂層的流水作業(yè)，但厚(重)的鋼結(jié)構(gòu)不能卷曲，受尺寸影響，無法采用彩鋼板的涂裝工藝，而涂復(fù)磷酸鹽富鋅(鋁)涂層就沒 有這一尺寸限制。

　　該涂層防護(hù)壽命比其他涂層長得多，50μm厚得涂層，作鹽霧試驗(yàn)暢達(dá)一萬多小時不銹蝕，在大氣中可以達(dá)到五十年以上保護(hù)鋼鐵不銹。

　　涂覆工藝簡便，噴、刷、滾均可，涂層能很快就干。

　　涂前處理簡便，只要將鋼件表面銹蝕除去即可涂裝，該涂料還可融解除去鋼件表面已有的浮銹。和熱噴鋅(鋁)或硅酸鹽富鋅涂層相比，涂前處理成本降低，操作也簡便得多。

　　該涂層可以實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)在工廠流水作業(yè)線上涂裝，經(jīng)涂覆涂層得鋼件可以搬運(yùn)，可在現(xiàn)場組裝或焊接，涂裝破損處很容易補(bǔ)涂，這是其他涂層難以辦到的。

　　涂層成本低，涂覆50微米厚的磷酸鹽富鋅涂層，1公斤涂料可以涂4┫，每┫消耗的涂料價格約為8元，而涂覆普通油漆(厚度150-200微米)的涂料與此相當(dāng)，實(shí)際上50微米厚的磷酸鹽富鋅涂層的防腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過200微米厚的普通油漆。同樣面積的熱噴鋅(鋁)的價格蝕磷酸富鋅涂層的8倍以上。

　　以該涂層為底涂層，可以根據(jù)需要涂覆各種顏色面積的面漆達(dá)到裝飾效果，并提高防腐性能，面漆的厚度 30微米就足夠了。

　　采用該涂層厚由于涂層不會老化，又不銹蝕，因而能大幅度降低住宅維修費(fèi)用，在長期使用中，如果表面的面漆老化退色或脫落了，但底涂層仍然完好，只需補(bǔ)涂面漆就行了，非常簡便。

　　可以和防火涂料配套使用，可以在已涂覆磷酸鹽富鋅涂層后，直接涂覆防火涂層。目前市場上提供的防火涂料自身補(bǔ)自身不具備防腐蝕功能，需要先涂防銹底漆，才能涂防火涂料。如果底漆因腐蝕鼓泡脫落，會 將防火涂層一同剝離，喪失防火功能，因此只有防腐蝕的底涂層防護(hù)可靠才能保證防火層的可靠性。

　　最重要的一點(diǎn)是能消除因腐蝕引起的鋼結(jié)構(gòu)住宅安全隱患，實(shí)現(xiàn)確保平安的百年大計。目前該涂料在成都天合宏業(yè)科技發(fā)展有限公司已開發(fā)出系列產(chǎn)品，可以滿足不同鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)的需要。