建筑钢结构防腐处理及耐火处理的现状及研究进展

2013-08-15王芳

中国建筑金属结构 2013年10期

王芳

（中国恩菲工程有限公司，北京 100038）

1 建筑钢结构现状的问题概况

钢结构在空气中暴露的时间过长，就会因水、氧气等气体以及大自然当中其他一些污染物的作用，受到腐蚀。现今，全世界因为钢结构的腐蚀而造成的经济损失已高达数千亿美元。不仅如此，钢结构的腐蚀问题还威胁到了人们的生命安全，因其受到腐蚀而引发的事故已经出现不少。钢材的腐蚀是一种不均匀破坏的现象，一旦钢材的表面受到腐蚀，蚀坑就会沿着它的纵深方向迅速发展，引发应力集中的现象，而应力集中的现象又会更加快钢材的腐蚀，这就形成了一个恶性循环。钢材受到腐蚀后，其抗冷脆的性能下降，疲劳强度降低，还会产生断面减薄的现象，成为建筑物坍塌的隐患。

钢材本身是一种不燃的材料，但是其抗火的性能非常差。随着温度的不断升高，其强度和弹性模量等力学性能指标都会发生很大改变。在一般情况下，当温度超过260℃时，钢材的屈服点、极限强度就会显著地下降；当温度高于600℃时，钢材的强度数值就趋近于零，失去承受能力，导致建筑物坍塌的情况发生。当下，传统的增强钢材料抗火性能的设计方法存在着不足，应多采用实验的方式，确定钢结构在不同条件下的防火时间以及造成其耐火性能较低的原因，进行有针对性地强化。

2 建筑钢结构防腐的有效措施

2.1 热浸锌防腐处理法

热浸锌方法是将经过除锈之后的钢材料，放到600℃左右、经过高温融化后的锌溶液中，使其表层被锌层覆盖，从而达到增强其抗腐蚀性的目的。这种方法的优点在于，耐久的时间比较长，生产的工业化水平比较高，质量也相对比较稳定。该方法广泛地应用在受到大气腐蚀程度较重的、并且很难维修的室外钢结构当中，如：通讯塔、输电的电线塔等。使用这种方法做防腐蚀处理，首先要进行钢构件的酸洗除锈，然后再进行清洗。为保障不留下被腐蚀的隐患，对具有相应的贴合面的钢构件进行清洗时，要注意其贴合面的缝隙要清洗干净。热浸锌的处理方法是在高温的条件下进行的，在进行操作的过程中，需特别注意对管形钢构件的清洗，要保证其两端保持在开敞的状态，使锌液在作用时能够保持流畅，达到较好的效果。

2.2 涂层法防腐处理

涂层法防腐的有效作用时间相对较短。当前，氟碳涂料防腐蚀的年限最高可以达到50年，所以这种方法一般常用在室内钢结构或是相对比较容易维护的室外钢结构中。其使用的一次性成本比较低，但在进行户外维护时成本比较高。选用这种方法，一般要先进行除锈。涂层防腐效果的好坏很大一部分程度上取决于是否能够进行彻底的除锈。所以，使用此方法一般要采用高效的除锈方法，除去所有的油污及锈迹，使钢结构的金属光泽得以显露。在选用涂层法进行防腐蚀处理时，要注意到周围的环境。不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般分为底漆和面漆。底漆的料含粉量比较多，基料含量较少，成膜相对粗糙，与钢材的粘附力比较强，与漆面的结合性较好。面漆的基料含量比较多，成膜相对光泽，能够保护底漆不受大气腐蚀，并具有一定的抗风化作用。此外，还要考虑到各种材料之间的相容性。施工要在粉尘较少的情况下进行，温度应在5～38℃之间，空气湿度要保持在≤85%。

2.3 热喷涂技术防腐

热喷涂技术，一般是指利用热源在对喷涂材料进行加热的过程中，将其熔融的粒子进行雾化的处理，喷射并作用到基材的表面上，使之形成一层特殊的保护膜，从而实现有效保护作用的方法。热喷涂的主要方法有：等离子喷涂法、火焰喷涂法、爆炸喷涂法、电弧喷涂法、激光喷涂法等。一般常用的方法是火焰喷涂法与电弧喷涂法。同热浸锌技术相比，这种方法的优点是在施工时不会受到物体体积的限制，操作也相对较为方便。

2.4 科学防腐要考虑的因素

在进行钢结构防腐处理的过程中，要根据实际情况选用科学合理的防腐方法。应考虑到以下几点因素：

（1）注意防腐的要求。其中包括：防腐年限的要求、装饰性的要求等。

（2）注意腐蚀的环境及将要施工的钢结构会处在怎样的环境当中，其中包括：一般大气环境、化工大气腐蚀环境、有无液体等，根据不同的环境选择不同的方法。

（3）要注意涂装的环境，如：涂装场所的温度、湿度、是否要在专门的涂装室内进行涂装等。钢结构的防腐处理是很重要的，如果处理得不好就有可能给人们的生命财产安全带来一定的隐患，要严肃对待。

3 建筑钢结构耐火性能改善的方法

高温有可能导致钢结构产生变形甚至是失效的现象，给建筑的安全带来隐患，所以要对建筑钢结构采取有效的防火措施，提高钢材料的耐火极限。经过研究表明，混合组织尤其是细小的、弥散分布的M-A组织，合金元素Mo等的固液强化作用，以及高温下MC、Mo2C的析出强化作用，能够为获得良好的抗高温性能提供重要支撑。所以在碳素钢中加入一些微合金元素：如：Mo、Cu、Ti等，就可以有效地提高钢材料的耐火性能。另外，钼、铌元素的含量对钢材料的组织和性能也有一定的影响。研究表明，随着钼含量的增加，钢材的抗拉强度、高温的屈服强度都会有所提高，但其韧性会有所下降。而稳定细小的铌的碳化物也可以有效地改善钢材在高温下的强度，所以，通常可以采用钼、铌复合加入的方法，改善钢材在高温下的各种不利性能。