金属材料表面耐久性预防措施及相关因素分析

梁怡弘

（江西水利职业学院，江西 南昌 330013）

作为现代建筑工程中最主要的材料之一，金属材料在工程施工中的用量很大，因此金属材料的性能很大程度上影响着建筑工程的整体质量。金属材料是由矿山开采后进行冶炼制成的材料，广泛应用于基础建设、海洋、造船等多个领域的工程中。因此探究金属材料耐久性的影响因素和预防措施具有重要的现实意义。

1 金属材料耐久性的内涵分析

在现代工程建设中，金属材料往往和建筑框架共同使用，构成钢混结构，这种结构在房屋工程、公路工程、桥梁工程中均广泛应用。金属材料的耐久性设即是指在设计年限内的正常养护下，金属材料能够保持正常使用、并抵抗自然环境的各类侵蚀，而不需要维修和加固。其内容主要分为以下几个方面：

其一，抗渗性，金属材料结构具有较强的致密性，具有一定的防水性能。

其二，抗冻性，即金属材料在饱和状态下抵抗冻融循环作用且保持强度和使用价值的能力。

其三，抗侵蚀性，金属材料所具备的抵抗化学物质或是介质侵蚀的能力。

2 金属材料耐久性的影响因素介绍

2.1 金属材料合金

金属材料是金属冶炼与催化材料同构成的混合合金材料，金属复合材料当中包含的碱性物质能够和空气中的CO2发生化学反应，导致金属材料表面组织和成分发生变化，进而影响到其使用性能。随着金属材料碳化程度的增加，金属材料的碱性不断降低，其对钢筋起到的保护作用也将得到大幅度的削弱，同时加剧金属材料的收缩，最终引发裂缝问题。

2.2 金属材料变质

金属材料变质即是指因发生化学反应使得金属材料的性能发生概念，结合实践来看，在两种情况下，金属材料会发生变质：其一，金属材料会与空气中的水分经金属元素结构的孔隙进入其结构内部，一旦遭遇低温环境，这部分水分结冰后体积膨胀，导致金属材料表面出现裂缝。会造成金属材料抗冻性能的降低，同时也会影响到其结构稳定性。其二，金属材料因水分侵蚀，导致其成分中包含的氢氧化钙等碱性物质与水或是酸性物质发生反应，导致金属材料的内部分子材料结构遭到破坏，造成其耐久性的下降，如图1所示。

图1 金属材料分子结构

2.3 钢筋锈蚀

钢筋是建筑结构的重要组成部分，钢筋锈蚀也会对建筑物的耐久性造成影响。通常情况下，造成钢筋锈蚀的因素有四种，其一，钢筋、在空气环境的作用下，因点化反应生成铁锈，引发裂缝问题。之后一些腐蚀性物质会经由裂缝进入其内部，进一步损害建筑物的耐久性。其二，钢筋在腐蚀介质和拉应力的共同作用下出现脆性断裂。其三，钢筋表面的保护膜被氯离子破坏，导致钢筋出现锈蚀。其四，在微碱性和酸性环境下，建筑中的钢筋因氢脆现象发生断裂。

3 预防金属材料耐久性降低的有效措施

3.1 预防金属材料腐蚀现象

腐蚀现象不仅会降低金属材料的耐久性，对其内部钢筋也会造成一定的不利影响。想要预防金属材料腐蚀现象发生，最有效的方法就是提高金属材料的抗腐蚀性。具体方法如下：首先，增加钢筋外部保护层的厚度，但这样做仅仅只是能够对金属材料腐蚀起到缓解作用。其次，强化金属材料的密实性和抗渗性，这样做可以有效的防止二氧化碳对金属材料的渗透，从根本上强化金属材料抗腐蚀性能。

3.2 预防金属材料发生变质

从上文论述中我们已经知道，金属材料变质主要表现为冻融或是腐蚀性介质侵蚀等，对此，应积极采取预防措施。

首先，针对冻融破坏，可以从金属材料配合比设计入手，适当的降低水灰比，或是采用引气剂。但需注意的是，引气剂的使用会对金属材料的强度造成一定影响，因此添加时一定要谨慎，避免出现金属材料强度达不到要求的情况。其次，针对腐蚀性介质侵蚀，可以采取限制金属材料对比的方式，最大程度的削弱腐蚀介质带来的影响。

3.3 预防钢筋锈蚀现象

其一，在钢筋表面设置环氧涂层，以静电喷涂的方式在钢筋表面形成一层由环氧树脂粉末构成的防腐层，这样可以有效的抵抗氯离子、氧离子的侵蚀。

其二，对金属材料表面的保护层进行优化。这是建筑工程中应用最广泛的一种方法，具体是通过使用耐碱性、耐老化的材料提高钢筋对抗恶劣腐蚀环境条件的能力。

其三，降低金属材料的碱集料反应。随着现代工程的不断发展，工程建设对金属材料强度的要求持续提升，这就需要对金属材料中金属元素的含量进行提高，同时相较于过去，建筑工程中金属材料混合料所占的比例也在减少，而且劣质材料常常被应用到工程建设中，这使得碱集料反应得不到有效的抑制，对金属材料的耐久性造成了较大的影响。对此，可以采取以下预防措施：合理设计金属材料总碱量的配合比；在金属材料中掺入冶金催化剂等能够抑制碱集料反应的材料，但应注意用量；在设计过程中，对一些含碱量较高的外加剂要慎用，且要在应用时作出明确的要求，以此达到预防金属材料表面的腐蚀反应效果。

4 结语

综上所述，在现代工程建设中，金属材料结构耐久性的影响因素十分多样，若是不加预防，很可能会对工程整体质量带来不利影响。对此，施工单位在作业过程中，应全面了解掌握各项影响因素，有针对性的选择预防措施，金属材料表面碳化、变质、钢筋锈蚀等现象的发生，保障金属材料的耐久性，促进工程质量的提升。

金属材料的应用在各个行业领域中都发挥着至关重要的作用,更极大程度上促进了我国轻工业及重工业的发展脚步。然而,金属材料在实际的应用中却常常发生腐蚀现象,严重影响金属制品质量或机械性能,因此,加强对金属材料的腐蚀防护工作具有十分重要的现实意义。本文重点分析了金属材料表面腐蚀现象成因,同时针对金属材料表面腐蚀成因提出相关防护措施,以为我国现代化建设提供更多技术支持。