杜卫中

摘要：我国社会经济不断发展的同时，建筑业也在蓬勃地发展，钢结构也就越来越多地被应用到工业产房、高层建筑和体育馆的网架结构等地方。现代的钢结构以其优良的物理性能、机械及施工性能，得到广泛的应用，由此衍生的钢结构应用问题，例如钢结构的耐久性，遭受腐蚀等等的问题，便变成了亟需探讨与解决的问题，也备受国内外工程界的重视。

关键词：建筑；钢结构；防腐技术

中图分类号：TU391文献标识码： A

引言

钢结构腐蚀的危害有史可鉴。在20世纪20~30年代欧洲和北美发达国家建造的一些钢结构建筑物，因当时防腐技术不能提供长久的腐蚀保护，使得这些建筑投入运营后腐蚀严重，即使进行定期的刷油漆维护也不能获得满意的保护，只得将这些建筑降级使用，造成巨大的经济损失。腐蚀不仅浪费了大量的人力物力，也大大缩短了建筑的使用年限。建筑钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的课题。只有在设计建造的同时，进行卓有成效的防腐，才能确保建筑物的长久寿命。

一、钢结构的腐蚀类型及常见防腐材料

钢结构腐蚀类型一般分为化学腐蚀及电化学腐蚀两大类。化学腐蚀是因为金属与腐蚀性介质发生化学作用所引起的腐蚀，在腐蚀过程中没有电流产生，可以分为气体腐蚀和在非电解溶液中的腐蚀两类；电化学腐蚀是指腐蚀过程中有电流的产生，这是金属腐蚀的普遍现象，电化学腐蚀分为大气腐蚀、在电解质溶液中的腐蚀和土壤腐蚀三类。常见防腐材料有以下四种：

1、采用耐候钢：即耐大气腐蚀钢，在钢中加入一定量的铬、镍、钛等合金元素，可制成不锈钢。通过加入某些合金元素，可以提高钢材的耐锈蚀能力。

2、金属覆盖：镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面，提高钢材的耐腐蚀能力。薄壁钢材可采用热浸镀锌(白铁皮)、镀锡(马口铁)、镀铜、镀铬或镀锌后加涂塑料涂层等措施。

3、非金属覆盖：钢结构防止锈蚀通常采用表面刷漆、喷涂涂料、搪瓷、塑料等方法。常用的底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，面漆有调和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。钢结构防腐涂料起初是采用植物油和天然树脂熬炼而成的漆，到了三四十年代，由于石油化工工业的发展，合成树脂类涂料的生产逐步扩大。如今合成树脂涂料已经基本取代了天然树脂漆和油性漆，“油漆”已经不能反映其实际情况，而应以“涂料”为名。

4、混凝土用钢筋的防锈：混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境等，考虑混凝土的质量要求，主要是提高混凝土的密实度，保证足够的钢筋保护层厚度，限制氯盐外加剂的掺入量。混凝土中还可掺用阻锈剂。钢材锈蚀时，伴随体积增大，最严重的可达原体积的6倍，在钢筋混凝土中会使周围的混凝土胀裂。埋入混凝土中的钢材，由于混凝土的碱性介质(新浇混凝土的pH值为12左右)，在钢材表面形成碱性保护膜，阻止锈蚀继续发展，故混凝土中的钢材一般不易锈蚀。预应力钢筋一般含碳量较高，又多是经过变形加工或冷加工的，因而对锈蚀破坏较敏感，特别是高强度热处理钢筋，容易产生锈蚀现象。所以，重要的预应力混凝土结构，除了禁止掺用氯盐外，还应对原材料进行严格检验。

二、建筑钢结构的防腐方法

1、热镀锌防腐

热镀锌防腐是将除锈后的钢材浸入600℃高温融化的锌液中，使钢材表面附着锌层。实践表明，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm，从而起到防腐蚀的目的。在一般大气环境下提供10年左右的防腐保护，质量稳定，因而被大量应用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中，例如：输电塔，通讯塔等。热镀锌发展至今已是跨入第四个世纪，现今，热镀锌仍是钢材防腐中最普遍，最有效的工艺措施。然而，热镀锌防腐工艺受镀槽容积所限，不能对较大尺寸结构进行防腐施工，只能在固定的工厂施工，是不造成大量的往返运输费用；热镀锌镀层碰伤后自身也无法恢复，因此热镀锌一般适用于小钢构件和轻型钢构件的防腐。

2、热喷涂防腐

（1）火焰喷涂

火焰喷涂是采用可燃性气体的燃烧作为热源，将金属丝材或粉末熔融，雾化，吹喷于基体表面的方法，在欧洲及北美钢桥梁早期热喷涂防腐为氧，乙炔火焰喷涂，取得很好的防腐效果。我国于1965年曾在南京长江大桥钢板纵梁上盖板采用火焰喷锌加耐磨漆方式进行防腐，13年后检查效果良好，但火焰喷涂生产效率低，严重制约钢桥的加工工期，因此仅对钢桥长期积水，阴暗面和主要受力构件进行喷涂防腐。若对整个大桥采用氧，乙炔火焰喷涂防腐可能会出现防腐施工效率与工期矛盾，喷涂层长久附着有效与涂层结合力的矛盾等，因此国内没有大面积采用火焰喷涂进行钢桥防腐的例子。

（2）电弧喷涂

电弧喷涂防腐原理是利用电弧喷涂设备，对两根带电的金属丝进行加热、熔融、雾化、喷涂形成防腐涂层，外加有机封闭涂层的长效防腐复合涂层，该涂层的显著特点是：①具有较长久的耐腐蚀寿命，其防腐寿命可达到50年以上，同时该防腐涂层在30年使用期内无须其它任何防腐维护，30年以后的维护，仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料，无须重新喷涂，实现一次防腐，涂层经久有效。②电弧喷涂层与金属基体具有优良的涂层结合力，金属喷涂层以机械镶嵌和微冶金与基体金属相结合，在轻微的弯曲，冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱落，不起皮，结合牢固，防腐长久有效，这一点是其它任何表面防腐涂层无法达到的。③电弧喷涂锌，铝涂层防腐原理为阴极保护，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果。

3、采用具有抗腐蚀能力的耐候钢

耐候钢是在低碳钢或低合金钢中添加各种合金元素制成的一种耐大气腐蚀的钢材。在大气作用下，表面自动形成一种致密的防腐薄膜，起到抗腐蚀的作用。其抗腐蚀力高出一般钢材的2倍~4倍。这种钢材不用涂装就可以使用，很适用于露天的结构，是极好的结构用钢材。在日本首次用于桥梁后，迄今应用越来越多。在国内，因价格昂贵，应用的并不是很多。因此今后降低耐候钢的成本，研究有抗腐蚀力的焊缝金属和焊接工艺是一大任务。

4、纳米技术的开发利用

虽然钢结构所用的碳钢与一些低合金钢具有很好的力学性能与合理的价格，但它们存在着严重的电化学腐蚀问题。由于具有用量大、寿命要求长的特点，所以需要的防腐手段也具有特殊性。在各种腐蚀控制方法中，主要选用不同表面处理与施加防腐涂层的方法来对大型钢结构进行防护。到目前为止，应该说大多情况下防护效果还远不理想，主要是存在由于化学与力学失效引起的覆盖层寿命问题。因此开发高性能、长寿命、并在新形势下满足环保要求的表面改性技术与防腐产品，是一项重要的任务。而解决这样的问题，离不开高技术与新思路和采用。

目前，纳米技术在钢结构重防腐产品中的应用还处于起步阶段。国内外均少见该类产品应用的报导。但普遍认为，纳米技术的采用无疑将会给该领域带来世大的收获。原因很简单，因为防护所涉及的表面材料与自防护腐蚀产物的性质主要由其微观结构所决定，这里涉及界面问题，电化学历程的改变，传输行为、表层材料强度与塑性的变化等。例如，某些各类的纳米粒子引入有机涂层可以增加其抗老化性，无机涂层的塑性可由于其结构的纳米化而改善。

结语

为了避免钢结构腐蚀造成的金属资源巨大浪费，和对正常运营的负面影响，建筑设计中要按照规范规程做好防腐蚀设计，建筑施工时要做好防锈措施，例如闭口界面构件应沿全场和端部焊接封闭。另外，我们要积极开发新的防腐措施，加强防腐工程存在问题的分析研究，保证防腐工程质量，保证经济效益，保障人民的生命安全。

参考文献

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