（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

淺析鋼結(jié)構(gòu)的保護措施

郎穎嫻 李 姣

（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

21世紀，鋼結(jié)構(gòu)仍作為主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。目前的許多大跨度、超高、超重型的建筑物，大都采用鋼結(jié)構(gòu)，而鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕和耐火性較差也是誘導(dǎo)事故發(fā)生的原因。因此，鋼結(jié)構(gòu)的保護措施應(yīng)予以高度重視。

鋼結(jié)構(gòu)；涂層；保護

1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

在我國，鋼材市場的穩(wěn)定供給使得鋼材的價格比較穩(wěn)定。并且因為鋼結(jié)構(gòu)施工較快，縮短了資金的周轉(zhuǎn)期，加快了資金的流動速度，從另一層面來講降低了成本。另外一點，鋼材可以循環(huán)利用，符合當(dāng)今建筑材料選用的主流。鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材可以在工廠大規(guī)模生產(chǎn)，現(xiàn)場拼裝，從而提高了施工效率。鋼結(jié)構(gòu)使用的材料之間用螺釘和釘子連接，不使用任何焊接及粘合劑，因此在建設(shè)工地也不會產(chǎn)生大量灰塵及噪音對周圍環(huán)境造成噪音、環(huán)境污染。但是，鋼結(jié)構(gòu)的造價相對于傳統(tǒng)磚混、鋼混結(jié)構(gòu)較高，且因鋼材具有易腐蝕性，必須采用鍍鋁鋅鋼，才能最大程度的防腐，因此提高了造價。

2 危害鋼結(jié)構(gòu)安全的因素

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能

鋼材決定了鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能。雖然鋼結(jié)構(gòu)自身不可燃燒，但是鋼結(jié)構(gòu)在受高溫時，強度會明顯降低，與此同時變形增大。實驗研究表明，當(dāng)溫度在200℃以內(nèi)時，不會影響到鋼材的性能；當(dāng)溫度升高到430℃～540℃之間時，其強度會急劇下降；繼續(xù)升高到600℃，其強度會低到不能承擔(dān)荷載。因此，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，當(dāng)溫度達到450℃～650℃時鋼結(jié)構(gòu)就會失去承載能力，不能正常工作，甚至倒塌。隨著科技的發(fā)展，國外專家通過開發(fā)和試驗利用Mo等金屬元素的添加，可以提高鋼材的耐火性，但是，要想達到規(guī)定耐火極限的同時還應(yīng)做適當(dāng)外部防護處理。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕

鋼結(jié)構(gòu)因為暴露在大氣中，長期接受陽光、雨雪、霜露的作用，造成了鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，因此需要進行保護措施。（1）空氣中含有足夠的氧氣，因此，鋼材在空氣中的腐蝕主要取決于空氣濕度的多少。（2）隨著工業(yè)化的發(fā)展，近幾年來向大氣中排放的二氧化硫、二氧化碳等有害氣體也急劇增多。雖然這些氣體在空氣中的含量很少，但是其腐蝕作用不容小視。（3）鋼結(jié)構(gòu)在腐蝕環(huán)境中，所受的力的作用會加速其腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕受到三方面的影響：力的作用、電化學(xué)、結(jié)構(gòu)的材料。（4）細菌腐蝕的特性和腐蝕程度主要取決于微生物的活性。

3 鋼結(jié)構(gòu)的保護措施

3.1 防火涂料

為使鋼結(jié)構(gòu)達到防火要求，采用的最簡易的方法之一是在鋼材表面涂抹防火涂料。（1）厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的主要成分為無機絕熱材料，其表面呈現(xiàn)粒狀面，導(dǎo)熱率很低，并且密度較小，受熱不膨脹。因為涂層固有的良好絕熱性，所以在火災(zāi)發(fā)生時，防火涂料的涂層本身是不可燃燒的，這就使得火焰的溫度直接傳到鋼材上面，起到屏障和保護的作用。（2）薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要成分是脫水劑、基料、發(fā)泡劑、成碳劑等。隔熱原理是當(dāng)外界環(huán)境溫度升高到一定程度的時候，外層防火涂料膨脹產(chǎn)生泡沫狀物質(zhì)，其膨脹倍數(shù)可達到十幾倍甚至幾十倍。這些泡沫不僅可以阻止熱量的擴散，而且可以吸收一部分的熱量，有利于降低溫度從而起到防火保護作用。

3.2 外包防火層法

外包防火層法是在鋼材表面添加外包層。外包層分為現(xiàn)澆成型和噴涂法兩種。現(xiàn)澆成型法可以防止收縮裂縫的產(chǎn)生，增加了外殼的強度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹石灰水泥或石膏砂漿以形成保護層，還可以在里面摻入珍珠巖、石膏、石棉或石棉水泥、輕混凝土做成預(yù)制板，采用膠黏劑、釘子、螺栓固定在鋼結(jié)構(gòu)上。

3.3 熱浸鋅

熱浸鋅法是將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，在鋼材表面附著一層鋅，從而達到防腐蝕的目的。這種方法不僅耐久年限長，而且生產(chǎn)工業(yè)化程度高，質(zhì)量穩(wěn)定，因而被大量用于受環(huán)境腐蝕較嚴重且不易維修的室外鋼結(jié)構(gòu)中。

3.4 陰極保護法

陰極保護法的基本原理是利用化學(xué)原理，因為不同的金屬在溶液中具有不同的電位，金屬之間的電位差就是電化學(xué)腐蝕的動力。當(dāng)腐蝕發(fā)生時，陽極會遭到腐蝕，陰極會得到保護。陰極保護法根據(jù)提供電流方式的不同，分為犧牲陽極法和外加電流法。前者是將一種電位更負的金屬(如鎂、鋁、鋅等)與被保護的金屬結(jié)構(gòu)物電性連接，通過電負性金屬或合金的不斷溶解消耗，向被保護物提供保護電流，使鋼材結(jié)構(gòu)物獲得保護。外加電流保護法將鋼結(jié)構(gòu)作為陰極，外加電流后，大量的電子會在鋼鐵表面形成堆積，從而阻止了金屬腐蝕產(chǎn)生的原電池電流的輸送，防止了鋼鐵的腐蝕。

3.5 涂層法

涂層法是在鋼材表面刷底漆、中間漆、面漆從而達到防腐功效的方法。涂層法防腐的重要前期工作是除銹工作的徹底進行。但涂層法也有兩個需要注意的方面：（1）因為在不同的條件下涂層有不同的耐久性，所以周圍環(huán)境對涂層的影響巨大。（2）在不同的涂料之間，還存在著是否相容的問題。

4 總結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)是土木工程建筑形式中的主要形式之一。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在各個建筑類型中，為了發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，克服鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，以適應(yīng)社會的不斷發(fā)展，必須更進一步的研究高性能的鋼結(jié)構(gòu)保護技術(shù)。

[1]李志明.鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展對高性能鋼材的需求[J].新材料產(chǎn)業(yè),2004.

TU7

A

1003-5168(2014)06-0069-01

郎穎嫻，女，河南新鄉(xiāng)人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2011級本科生，土木工程專業(yè)。