關(guān)于建筑幕墻防腐設(shè)計(jì)思路的探索

佟 克 龍

(中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

1 概述

伴隨著國家現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，當(dāng)代建筑越來越主張發(fā)展新建筑美學(xué)，要求創(chuàng)造新的建筑藝術(shù)美感。因超高層建筑幕墻更能體現(xiàn)建筑現(xiàn)代美感，才能適應(yīng)人們對(duì)現(xiàn)代建筑幕墻多功能的需求。建筑幕墻的龍骨和連接系統(tǒng)大部分是金屬材料，長時(shí)間的使用過程中，因?yàn)闀r(shí)間、空間、環(huán)境等因素容易遭到腐蝕破壞，而幕墻構(gòu)件又是長期受力，特別是轉(zhuǎn)接件系統(tǒng)，通常是位于建筑幕墻隱蔽部位，無法定期進(jìn)行檢查與維護(hù)，一旦破壞或失效將造成極大的危害。如何控制和減緩幕墻轉(zhuǎn)接件及其轉(zhuǎn)接件與幕墻龍骨之間因?yàn)殡娀瘜W(xué)作用引起材料本身性質(zhì)的腐蝕變化成為關(guān)鍵。在眾多的防腐蝕方法中，如何恰當(dāng)合理地選用合適防腐方式是很困難的。現(xiàn)今經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展階段，建筑幕墻腐蝕的目的是為了確保結(jié)構(gòu)安全，使材料的力學(xué)性能得到充分的利用，實(shí)現(xiàn)安全效益和經(jīng)濟(jì)效益共同發(fā)展。幕墻結(jié)構(gòu)防腐蝕的基本功能是節(jié)約資源、合理利用資源、提高資源利用率，對(duì)幕墻的安全也起著重要的作用。因此結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，需要我們工程技術(shù)人員對(duì)建筑幕墻防腐功能的實(shí)施方案、構(gòu)造原理、材料選用、工藝方法等進(jìn)行學(xué)習(xí)和反思，有利于幕墻工程防腐更優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

2 幕墻防腐蝕設(shè)計(jì)的意義

在幕墻工程全生命周期中，為確保建筑幕墻的使用壽命，要充分考慮幕墻構(gòu)件腐蝕速率，設(shè)計(jì)時(shí)要最大限度的減少幕墻構(gòu)件之間的腐蝕，在確保絕對(duì)安全的前提下，采用合適型材壁厚，使得建筑幕墻工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)相平衡，實(shí)現(xiàn)建筑幕墻防腐設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，約為地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害總和的6倍[1]。減少腐蝕損失對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)有重大意義。當(dāng)代先進(jìn)防腐蝕技術(shù)能充分在幕墻工程防腐蝕設(shè)計(jì)中得到采用，那么因腐蝕造成的維護(hù)費(fèi)用及經(jīng)濟(jì)損失可以大大降低。不能不說材料之間防腐蝕設(shè)計(jì)是與國計(jì)民生息息相關(guān)的，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有重大實(shí)際意義。

3 我國現(xiàn)行規(guī)范對(duì)建筑幕墻防腐的基本要求

幕墻的主要材料有鋼型材、鋁型材、各面材和粘結(jié)材料。幕墻支撐龍骨材料和連接材料絕大部分是金屬材料。在使用過程中因?yàn)闀r(shí)間、環(huán)境等因素常常遭到腐蝕破壞，而幕墻構(gòu)件又是長期受力，一旦破壞將造成很大危害。建筑幕墻工程的防腐蝕設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下規(guī)范：GB/T 20186—2007建筑幕墻對(duì)建筑幕墻材料防腐規(guī)定如下：幕墻工程所用的材料必須滿足國家和行業(yè)的規(guī)范：如JGJ 102，JGJ 133和GB/T 21086的規(guī)定，具有抗腐蝕能力，符合國家節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)要求，性能應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求[5]。

幕墻處于建筑外表面，在幕墻的全生命使用周期中，經(jīng)常受到風(fēng)吹日曬雨淋等各種不利因素的破壞。由此，要求幕墻的構(gòu)件要有足夠的耐腐蝕性和安全性，所以幕墻材料要有良好的耐腐蝕性能或者做到優(yōu)秀的耐腐蝕處理。

4 建筑幕墻的防腐設(shè)計(jì)思路

1)在幕墻設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮在不同材料接觸位置要采取絕緣措施，避免不同金屬的直接接觸。鋁合金框架幕墻的轉(zhuǎn)接系統(tǒng)宜采用不銹鋼掛件和不銹鋼轉(zhuǎn)接件。考慮到節(jié)約資源也可以采用碳鋼件，但是碳鋼構(gòu)件表面要采用合適的防腐處理和在接觸位置采用防腐隔離措施。幕墻中常采用尼龍或者橡膠墊片等材料。框架式幕墻龍骨防腐蝕設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)示意圖如圖1所示。

2)鋁制件與鋼制件連接的固定件，宜采用不銹鋼折彎件，不宜采用鋼制件。當(dāng)采用鋼制件時(shí)，必須防腐處理且采用尼龍墊片隔離。單元式幕墻龍骨防腐蝕設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。

5 常用幕墻材料防腐蝕方法

5.1 鋁合金龍骨防腐方法

鋁合金龍骨材料的防腐是幕墻工程設(shè)計(jì)、施工以及全生命周期使用中必須注意和防范的問題，鋁型材防腐涉及到鋁合金玻璃幕墻的耐久性、適用性、安全性、維護(hù)性等諸多方面。現(xiàn)在建筑幕墻鋁合金型材常用的防腐處理方式有粉末噴涂、氟碳噴涂、陽極氧化、電泳涂漆等。還有基于粉末噴涂的木紋轉(zhuǎn)印技術(shù)，處理效果比較多樣多彩。粉末噴涂、氟碳噴涂、陽極氧化、電泳涂漆防腐處理時(shí)，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5237鋁合金建筑型材規(guī)定的質(zhì)量要求[6]。

5.2 不銹鋼的防腐蝕方法

不銹鋼材料本身的耐腐蝕性取決于鉻，在鉻的添加量達(dá)到一定量時(shí)，鋼的耐大氣腐蝕性能顯著增加。原因是用鉻對(duì)鋼進(jìn)行合金化處理，在金屬上形成的表面氧化物。這層致密的氧化能夠牢固的依附在鋼材表面，并且能夠進(jìn)一步的阻止氧化的進(jìn)行，起到很好的防腐作用。

5.3 鋼件防腐蝕方法(熱浸鍍鋅)

幕墻系統(tǒng)宜采用不銹鋼橫豎龍骨、不銹鋼掛件和不銹鋼轉(zhuǎn)接件。但是考慮實(shí)際情況也可以采用碳鋼件，但是碳鋼構(gòu)件表面要采用熱浸鍍鋅處理。幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，熱浸鍍鋅的厚度可采用下式計(jì)算:

D=1.1×N×S。

其中，D為構(gòu)件熱鍍鋅層的厚度，μm；N為構(gòu)件設(shè)計(jì)使用年限，年；1.1為保護(hù)系數(shù)；S為構(gòu)件鋅層在所處環(huán)境中的腐蝕速度，μm/年，可查數(shù)據(jù)得到；

D=1.1×N×S=1.1×25×2.1=57.75 μm<70 μm。

N=25年(幕墻設(shè)計(jì)年限)；S=2.1(構(gòu)件鋅層在所處環(huán)境中的腐蝕損耗取值：C3中等環(huán)境城市和工業(yè)大氣)經(jīng)過計(jì)算結(jié)果為57.75 μm,實(shí)際損耗量要小于規(guī)范規(guī)定的70 μm，即規(guī)范中的規(guī)定[2]完全滿足工程的實(shí)際要求。

注：目前我國規(guī)范(GB/T 28699—2012鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂裝通用技術(shù)條件)有關(guān)腐蝕速度的參數(shù)均可查有腐蝕速度數(shù)據(jù)[4]。并且根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范，其鍍鋅層厚度應(yīng)大于70 μm[2]。

6 建筑幕墻防腐設(shè)計(jì)總結(jié)

1)整個(gè)工程的全局防腐蝕設(shè)計(jì)始于方案論證，初步設(shè)計(jì)階段即應(yīng)考慮如何通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善介質(zhì)接觸環(huán)境的防腐蝕設(shè)計(jì)，以延長工程壽命、降低工程造價(jià)，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的。在整個(gè)工程項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)中，把防腐蝕設(shè)計(jì)作為一個(gè)不可缺少的因素去考慮。

2)在材料選定、防腐蝕方案確定后，在進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要充分考慮幕墻結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的同時(shí)，也要滿足幕墻系統(tǒng)防腐蝕性的要求。

3)在工程設(shè)計(jì)之初和工程完工驗(yàn)收后，在交付使用方運(yùn)行使用同時(shí)，也要在使用說明書中包含防腐蝕條文。如在進(jìn)行幕墻清洗時(shí)，選用的清洗劑使用要求等，在采用不同材料時(shí)提醒使用者參照執(zhí)行，從而保證整個(gè)工程各部都能達(dá)到預(yù)想的防腐蝕設(shè)計(jì)要求，并獲得整個(gè)工程良好的同步使用壽命。

4)通過對(duì)此幕墻防腐構(gòu)造的詳細(xì)分析，能夠從中掌握幕墻防腐的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，給出了一些具體的做法、措施，加深對(duì)現(xiàn)行規(guī)范的理解，試圖解決困擾部分設(shè)計(jì)師的幕墻防腐問題。隨著建筑幕墻技術(shù)不斷發(fā)展，一大批新材料、新工藝涌現(xiàn)。如硬質(zhì)陽極氧化及瓷質(zhì)陽極氧化防腐性能、裝飾性是鋁型材表面處理中新工藝，但是相對(duì)來說新工藝的成本也較高。我們應(yīng)該在建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)注意防腐蝕措施，不要在工程中留下隱患。文章中表達(dá)不妥不周之處，敬請各位同行和專家批評(píng)指正。