劉媚玥

摘要：鋼結(jié)構(gòu)是高鐵站房和雨棚的重要結(jié)構(gòu)，腐蝕問(wèn)題影響了鋼結(jié)構(gòu)的耐久性。文章主要通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)地研究分析，闡述了合理的防腐方案，并提出了鋼結(jié)構(gòu)防腐施工的質(zhì)量保障措施，進(jìn)而能夠有效的提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果以及質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鐵路站房雨棚;鋼結(jié)構(gòu);防腐;提高質(zhì)量

0引言

近年來(lái)，伴隨著當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步與工業(yè)飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑尤其是大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展更是處于日新月異之中，在高鐵站房和雨棚中得到了廣泛體現(xiàn)和應(yīng)用。然而，鋼材在使用一段時(shí)間后，極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，從而造成大量的鋼材浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)歷史資料顯示，全球每年因銹蝕造成的鋼材損失占年產(chǎn)量的1/4，而我國(guó)每年因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為GDP的4%。更重要的是，腐蝕現(xiàn)象不僅會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)建筑物的安全和穩(wěn)定，還會(huì)縮整個(gè)短鋼結(jié)構(gòu)建筑物的使用壽命。在美國(guó)，31.8%的不安全事故都是由于金屬腐蝕引起的。因此，為了保障經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，?duì)鋼結(jié)構(gòu)站房和雨棚進(jìn)行防腐與維護(hù)就顯得十分必要。

1鋼結(jié)構(gòu)站房雨棚腐蝕現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)具有密度低、強(qiáng)度高、承載力好、安裝施工迅速、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此，在各高鐵車站的候車大廳、雨棚等大跨度的懸挑部分均采用了鋼結(jié)構(gòu)。目前，許多車站在投入使用一段時(shí)間后，處于半開(kāi)放或開(kāi)放環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)，如露天橫梁桁架、頂部橫梁、雨棚柱、外接構(gòu)件等均出現(xiàn)不同程度的銹蝕，其表面防護(hù)涂層出現(xiàn)粉化，開(kāi)裂、起泡、脫落等現(xiàn)象，大大降低了結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性。

2鋼結(jié)構(gòu)腐蝕原因的分析

2.1電化學(xué)腐蝕機(jī)理

鋼結(jié)構(gòu)受到周圍環(huán)境的作用會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕，一般常溫中，經(jīng)常發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鋼的表面吸附空氣中的水分，形成一層水膜，使得空氣中的SO2、CO2、NO2等溶解在水膜中形成電解質(zhì)溶液，而鋼材內(nèi)的各個(gè)成分之間會(huì)產(chǎn)生電位差，兩者相接觸會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕，因此，鋼鐵在空氣潮濕的環(huán)境中更容易被腐蝕。不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常受到雨水作用的雨棚鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況比站房鋼結(jié)構(gòu)更為嚴(yán)重。

2.2應(yīng)力腐蝕的機(jī)理

一定外部拉應(yīng)力的作用會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生微小的裂紋，腐蝕介質(zhì)進(jìn)入裂紋中，在裂紋周圍和深處會(huì)形成腐蝕電池，加速了裂紋的擴(kuò)散，而拉應(yīng)力的存在，會(huì)進(jìn)一步地促使裂紋開(kāi)裂，應(yīng)力與腐蝕共同作用會(huì)使裂紋迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致鋼材的損傷。

2.3涂裝因素的影響

防腐涂層能保護(hù)鋼材免受腐蝕介質(zhì)的破壞。在施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)基層表面處理不好、涂料配套體系不合理、涂料質(zhì)量不合格、涂料施工工藝不規(guī)范等問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致防腐涂層在達(dá)到防腐時(shí)間前出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，使得鋼材直接與空氣接觸，加速鋼材的腐蝕。

3站房雨棚的防腐措施

站房雨棚鋼結(jié)構(gòu)腐蝕基本上都是局部性的腐蝕，嚴(yán)重時(shí)這種局部腐蝕會(huì)造成設(shè)備故障，產(chǎn)生突發(fā)性破壞。日本三菱化工機(jī)械公司10年中化工設(shè)備的破壞80%以上都是由局部腐蝕所引起的，由此可見(jiàn)，對(duì)站房雨棚鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的防腐極為重要。

3.1做好防腐的設(shè)計(jì)方案

站房雨棚的鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過(guò)程中，由于外界的環(huán)境是變幻無(wú)窮的，濕度、降雨量、溫度、日照量、大氣污染物質(zhì)均會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕造成影響，比如往往都是沿海的車站比內(nèi)陸的車站腐蝕更為嚴(yán)重，南方比北方腐蝕面積大，所以一定要針對(duì)性的做好鋼結(jié)構(gòu)防腐方案的設(shè)計(jì)。要充分考慮到現(xiàn)實(shí)與理想的雙重因素，從而來(lái)對(duì)其施工工藝以及后期的維修保養(yǎng)形成一定程度上的便捷。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐的設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)采用優(yōu)質(zhì)鋼材結(jié)合涂層的方式，減少環(huán)境對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕以及破壞，有效的降低外界環(huán)境因素對(duì)鋼結(jié)構(gòu)耐久性的影響。

3.2選擇耐腐蝕的鋼材

因考慮到經(jīng)濟(jì)因素且站房雨棚鋼結(jié)構(gòu)需要獲得長(zhǎng)效果的耐腐蝕性，在鋼結(jié)構(gòu)材料上，可以選用耐候鋼。研究表明，耐候鋼的耐候性是普通鋼的2～8倍，使用時(shí)間越長(zhǎng)，耐蝕性越突出，并且使用壽命可達(dá)80年，同時(shí)還具有強(qiáng)韌、延展性、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)。耐候鋼其中含有一定量的銅以及磷、鉻等耐腐蝕元素，在表面開(kāi)始發(fā)生銹蝕的同時(shí)會(huì)生成一種不透氣的密封層，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不發(fā)生腐蝕。在工程建設(shè)中，耐候鋼無(wú)需涂漆即可使用，因此是一種極好的結(jié)構(gòu)材料，并且后期維護(hù)費(fèi)用僅為普通鋼的一半，使鋼結(jié)構(gòu)在使用壽命期內(nèi)的總成本降到最低。耐候鋼在國(guó)外建筑中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如2010年世博會(huì)澳大利亞館的外墻材料就廣泛采用耐候鋼。

3.4選擇高質(zhì)量的鋼材

由于目前建筑結(jié)構(gòu)中使用的鋼材存在不少有害物質(zhì)，導(dǎo)致鋼材的不同區(qū)域存在著較大差別，這些差異為電化學(xué)腐蝕提供了先決條件。因此，需要選擇均勻性較高的鋼材，減少鋼材內(nèi)部的差異，從根本上降低腐蝕發(fā)生的可能性，從而更好地達(dá)到防腐目的。

3.3選擇優(yōu)質(zhì)的防腐涂層

就鋼結(jié)構(gòu)自身而言，其耐久性不光與鋼結(jié)構(gòu)本身的耐久性有關(guān)，還與防腐涂層的耐久性密切相關(guān)。在對(duì)于防腐涂料的選擇上，首先要對(duì)底漆進(jìn)行嚴(yán)格選擇，并且要保證中間漆、面漆都能夠與其互相配套結(jié)合，以相同品種的涂料為宜，同時(shí)還要綜合考慮到施工的便利性和經(jīng)濟(jì)性，選擇最優(yōu)質(zhì)的復(fù)合型防腐涂層。以南京南站為舉例，采用的防腐涂料主要能是有效對(duì)抗電化學(xué)腐蝕的環(huán)氧磷酸鋅防銹底漆/環(huán)氧富鋅底漆以及配套性優(yōu)良的環(huán)氧云鐵中間漆，并綜合考慮到抗老化性能與經(jīng)濟(jì)性，搭配使用丙烯酸聚硅氧烷面漆。底漆，中間漆和面漆均有其各自的特性，形成了復(fù)合涂層體系，每種涂料各負(fù)其責(zé)又相互配合，充分發(fā)揮防腐涂層的作用，有效的提高了防腐性能，延長(zhǎng)了鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3.4考慮腐涂料與防火涂料的兼容性

鐵路車站雨棚鋼結(jié)構(gòu)除了對(duì)其有一定的防腐性能要求以外，還有一定的防火性能要求，如果防火涂料與防腐涂料的相容性不好，就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致涂層附著力降低，產(chǎn)生開(kāi)裂或者脫落現(xiàn)象，因此，在選擇防腐涂料時(shí)，要綜合考慮其與防火涂料之間是否具有良好的兼容性。特別是對(duì)于面漆，除了要與防火涂料具有良好的配套性外，還需要其具有良好的柔韌性和附著力，為防火涂層提供保護(hù)。

3.5探究新材料新技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕中不可忽略的一點(diǎn)是應(yīng)力腐蝕機(jī)制，科學(xué)研究表明，船體振動(dòng)引起的交變應(yīng)力會(huì)促進(jìn)局部腐蝕，那么，高鐵進(jìn)出站臺(tái)雨棚引起的震動(dòng)，是否也會(huì)產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)加速腐蝕的現(xiàn)象，需要探索。此外，國(guó)外在建筑鋼結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)上比國(guó)內(nèi)成熟，在防腐涂料選擇上，可以充分借鑒國(guó)外的技術(shù)，比如美國(guó)陶氏公開(kāi)了一種新型雙組分環(huán)氧防腐蝕涂料，具有良好的熱穩(wěn)定性和良好的防腐蝕性，適用于建筑領(lǐng)域。美國(guó)PPG公司發(fā)現(xiàn)了一種用于改善金屬基材耐腐蝕性的方法，其電泳涂層與面漆配套性好。

4防腐施工質(zhì)量的控制

4.1施工前的準(zhǔn)備工作

站房雨棚鋼結(jié)構(gòu)的防腐施工是一項(xiàng)具有一定綜合性和專業(yè)性的工程，因此，在工程開(kāi)工前，要做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。首先要做好工程技術(shù)交底，講解鋼結(jié)構(gòu)防腐施工的相關(guān)施工方法、要求和注意事項(xiàng)，以便于科學(xué)的組織施工，確保施工過(guò)程的高效開(kāi)展。其次，施工前要嚴(yán)格對(duì)材料進(jìn)行驗(yàn)收，涂料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后要進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢查，通過(guò)對(duì)涂料的粘度、細(xì)度、硬度、干燥時(shí)間等指標(biāo)的檢測(cè)，確保涂料各項(xiàng)性能指標(biāo)符合規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)

溫度和濕度是影響鋼結(jié)構(gòu)防腐施工質(zhì)量的重要因素。在施工過(guò)程中，必須對(duì)環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。涂層施工應(yīng)在5-38 ℃，相對(duì)濕度不超過(guò)85%的環(huán)境中進(jìn)行。另外，要保證鋼表面溫度至少比露點(diǎn)溫度高3℃，且氣溫不低于涂層干燥所規(guī)定的最低溫度，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，可以通過(guò)采取多加低溫固化劑和催化劑的方式來(lái)控制涂料的活性和狀態(tài)。溫度太高容易導(dǎo)致涂裝間隙的問(wèn)題產(chǎn)生，因此，如果環(huán)境溫度超出40℃，則不應(yīng)進(jìn)行涂裝施工。雨、霧、雪、6級(jí)以上的大風(fēng)等天氣也不宜進(jìn)行室外施工。只有施工的過(guò)程中注意這些環(huán)境因素的控制，才能夠有效的使施工質(zhì)量達(dá)到要求，從而使站房雨棚鋼結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和安全。

4.3施工工藝的控制

4.3.1涂裝前的表面處理。涂裝前對(duì)金屬底材的表面處理是影響鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料涂刷質(zhì)量的的重要環(huán)節(jié)，具科學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，表面處理不理想占涂層失敗的40%。表面處理是否滿足防腐層的施工要求，在相同的施工條件下，防腐層的使用壽命可能會(huì)相差3-5倍。由此可以看出，涂裝前的表面處理非常重要，一般應(yīng)控制其粗糙度不超過(guò)涂裝系統(tǒng)總干膜厚度的1/3。

4.3.2油漆的施工處理。油漆施工工藝主要有涂刷法、滾涂法和噴涂法，由于噴涂法容易給雨棚及周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，因此一般選用涂刷與滾涂相結(jié)合的方式。涂刷第一道底漆志前，必須將鋼結(jié)構(gòu)表面清理，待第一道底漆基本固化后，再刷第二道油漆，第二道漆固化后，才能涂刷第三道油漆。每道油漆涂刷結(jié)束后，應(yīng)安排專人對(duì)涂層厚度進(jìn)行檢測(cè)，確保涂層厚度符合施工設(shè)計(jì)要求。

4.3.3必須保證必要的涂料厚度。要想達(dá)到理想的防腐蝕效果，涂層的厚度必須大于其臨界厚度，一般應(yīng)為120-200μm。雖然從理論上來(lái)說(shuō)，，防腐涂層越厚，其防腐蝕能力也就越強(qiáng)。但是，如果防腐層太厚，一方面由于涂料的干燥速度不一樣，有可能部分地方干了，部分地方底下潮濕，在涂裝過(guò)程中出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，另一方面，涂層太厚容易開(kāi)裂。刷涂過(guò)程中，一般要保證面漆的厚度不得超過(guò)120μm。

4.4現(xiàn)場(chǎng)施工人員的管理

人的素質(zhì)和能力直接影響著工程質(zhì)量。因此，為提高施工質(zhì)量，必須選擇具有一定專業(yè)技術(shù)和素質(zhì)優(yōu)良的施工隊(duì)伍，在工程開(kāi)工前，加強(qiáng)對(duì)施工人員和管理人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，對(duì)施工人員要落實(shí)相關(guān)施工責(zé)任，從而提高施工人員的責(zé)任心，發(fā)揮“干一行愛(ài)一行”的主動(dòng)性，為鋼結(jié)構(gòu)防腐施工質(zhì)量提供保障。

4.5施工過(guò)程的監(jiān)管

施工過(guò)程的監(jiān)管不到位容易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)防腐施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)。防腐施工中存在的問(wèn)題，如果不能被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并整改，特別是“隱蔽工程”的施工，就會(huì)留下了許多隱患。因此，在鋼結(jié)構(gòu)防腐施工時(shí)，必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的管理。在每一施工環(huán)節(jié)完成后必須嚴(yán)格檢查，直至驗(yàn)收合格后才能開(kāi)始下一道工序，確保施工質(zhì)量過(guò)關(guān)。

5鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)

鋼結(jié)構(gòu)建筑物的使用壽命與鋼結(jié)構(gòu)建筑物的維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)有著直接的關(guān)系，因此，對(duì)于車站站房雨棚設(shè)備而言，做好維護(hù)與保養(yǎng)工作，能夠更好的提高鋼結(jié)構(gòu)的耐久性。在日常巡檢中，只有對(duì)鋼結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的問(wèn)題定期進(jìn)行安全檢測(cè)、評(píng)估，了解鋼結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)及腐蝕程度，才能對(duì)涂層及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保鋼結(jié)構(gòu)能夠長(zhǎng)期地處于正常工作的狀態(tài)，保障運(yùn)輸服務(wù)安全。

結(jié)束語(yǔ)

鐵路站房和雨棚鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)要從方案設(shè)計(jì)、材料選擇、過(guò)程管理等各個(gè)方面去綜合考慮，同時(shí)要兼顧施工項(xiàng)目的工期、經(jīng)濟(jì)性和施工便利性。在設(shè)計(jì)上要綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用到實(shí)際中的現(xiàn)場(chǎng)情況，制定優(yōu)良的建設(shè)方案和防腐方案，延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。在管理上要注意質(zhì)量控制和定期安全評(píng)估保養(yǎng)，確保施工質(zhì)量過(guò)關(guān)，保障運(yùn)輸安全。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的時(shí)效性也要非常重視，避免鐵路站房雨棚局部零件失靈所導(dǎo)致的整體結(jié)構(gòu)遭到破壞。

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