淺析鋼結構的保護措施

（鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450001）

淺析鋼結構的保護措施

郎穎嫻 李 姣

（鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450001）

21世紀，鋼結構仍作為主要的建筑結構類型之一。目前的許多大跨度、超高、超重型的建筑物，大都采用鋼結構，而鋼結構易腐蝕和耐火性較差也是誘導事故發生的原因。因此，鋼結構的保護措施應予以高度重視。

鋼結構；涂層；保護

1 鋼結構的優缺點

在我國，鋼材市場的穩定供給使得鋼材的價格比較穩定。并且因為鋼結構施工較快，縮短了資金的周轉期，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，鋼材可以循環利用，符合當今建筑材料選用的主流。鋼結構所用的鋼材可以在工廠大規模生產，現場拼裝，從而提高了施工效率。鋼結構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，因此在建設工地也不會產生大量灰塵及噪音對周圍環境造成噪音、環境污染。但是，鋼結構的造價相對于傳統磚混、鋼混結構較高，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 危害鋼結構安全的因素

2.1 鋼結構的耐火性能

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

2.2 鋼結構的腐蝕

鋼結構因為暴露在大氣中，長期接受陽光、雨雪、霜露的作用，造成了鋼結構的腐蝕，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）隨著工業化的發展，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）鋼結構在腐蝕環境中，所受的力的作用會加速其腐蝕。鋼結構的應力腐蝕受到三方面的影響：力的作用、電化學、結構的材料。（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 鋼結構的保護措施

3.1 防火涂料

為使鋼結構達到防火要求，采用的最簡易的方法之一是在鋼材表面涂抹防火涂料。（1）厚型鋼結構防火涂料的主要成分為無機絕熱材料，其表面呈現粒狀面，導熱率很低，并且密度較小，受熱不膨脹。因為涂層固有的良好絕熱性，所以在火災發生時，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）薄型和超薄型鋼結構防火涂料主要成分是脫水劑、基料、發泡劑、成碳劑等。隔熱原理是當外界環境溫度升高到一定程度的時候，外層防火涂料膨脹產生泡沫狀物質，其膨脹倍數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。外包層分為現澆成型和噴涂法兩種。現澆成型法可以防止收縮裂縫的產生，增加了外殼的強度。噴涂法可以在施工現場對鋼結構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、輕混凝土做成預制板，采用膠黏劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

3.3 熱浸鋅

熱浸鋅法是將鋼結構構件浸入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，而且生產工業化程度高，質量穩定，因而被大量用于受環境腐蝕較嚴重且不易維修的室外鋼結構中。

3.4 陰極保護法

陰極保護法的基本原理是利用化學原理，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腐蝕的動力。當腐蝕發生時，陽極會遭到腐蝕，陰極會得到保護。陰極保護法根據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)與被保護的金屬結構物電性連接，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，使鋼材結構物獲得保護。外加電流保護法將鋼結構作為陰極，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

鋼結構是土木工程建筑形式中的主要形式之一。隨著我國經濟的迅速發展，鋼結構出現在各個建筑類型中，為了發揮鋼結構的優點，克服鋼結構的缺陷，以適應社會的不斷發展，必須更進一步的研究高性能的鋼結構保護技術。

[1]李志明.鋼結構發展對高性能鋼材的需求[J].新材料產業,2004.

TU7

A

1003-5168(2014)06-0069-01

郎穎嫻，女，河南新鄉人，鄭州大學土木工程學院2011級本科生，土木工程專業。