鐵路橋梁鋼材的防銹與儲存管理

黃江進

摘 要：金屬鋼具有強度高、自重輕、整體剛度好、變形能力強等特點，一般用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物;材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載;其制作工期短，架構簡便，可操作性強，其工業化程度高，在鐵路工務橋梁系統應用中占有很大比例。由于鋼材極易受到影響導致生銹腐蝕，因此防銹和儲存管理成為了一個非常值得重視的問題。

關鍵詞：鐵路橋梁;鋼材;防銹

中圖分類號：U445.73 文獻標識碼：A

1 鋼材的結構特性

鋼，是對含碳量質量百分比介于0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統稱。鋼以其低廉的價格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業、制造業和人們日常生活中不可或缺的成分。

鋼具有材料強度高，自身重量輕、鋼材韌性，塑性好，材質均勻，結構可靠性高、鋼結構制造安裝機械化程度高、低碳、節能、綠色環保，可重復利用等優點，同時其也具有鋼結構耐熱不耐火、耐腐蝕性差等劣性。

在鐵路橋梁中，橋梁的鋼梁、鋼支架、圍欄、上下墩臺蓋板，限高架、螺栓鉚釘、步行板內鋼筋網等鋼結構的銹蝕，極易造成橋梁設備及人身安全隱患，國內外由銹蝕導致的鋼結構事故也時有發生。生銹腐蝕將會引起鋼構件截面減小，承載力下降，嚴重地影響鋼結構的耐久性，使得鋼結構的保養維護費用昂貴，那么鋼材的防銹與儲存管理則具有重要意義。

2 鋼材銹蝕分析

2.1 本質原因

鋼材銹蝕的本質原因可分為化學腐蝕、電化學腐蝕兩類，而在實際情況中都是這兩種的綜合表現。

化學腐蝕是指鋼材直接與空氣或工業廢氣中含有的氧氣質液體發生表面化學反應而產生的腐蝕。

電化學腐蝕是由于鋼材內部有其他金屬雜質，它們具有不同的電極電位，在與電介質或水、潮濕氣體接觸時，產生原電池氧化還原作用從而導致銹蝕。

2.2 影響因素

①濕度。濕度是決定大氣腐蝕類型和速度的基本因素，濕度越大，一般大氣的腐蝕性越強。

②降水量。雨水的沖刷，從沖掉腐蝕介質而言，起有利作用，但雨水又能破壞腐蝕產物的保護層，促進腐蝕的進行。

③溫度。日氣溫變化越大，腐蝕越嚴重。

④日照量。日照使鋼材保護層涂料老化起間接的破壞作用。

3 橋梁鋼材、鋼結構的防銹措施

3.1 鋼筋

在橋梁日常作業中，鋼筋主要是作為預制步行板等混凝土制品的內部受力的結構而存在。鋼筋關鍵在于儲存得當，不應將鋼筋或制好的鋼筋網暴露的隨意放置在戶外場所。應存儲在材料庫內，按照規格和種類分別堆放擺好，其中新舊鋼筋應該分開，舊鋼筋已經有銹蝕，銹蝕表面的物質容易加快新鋼筋的銹蝕。材料間應當保持可通風條件，避免強光日照，室內的溫差會導致鋼筋內部的結構發生變化加速銹蝕。在材料間可增加遮陽布，或在鋼筋表面覆蓋一層干燥的布，保持鋼筋不被空氣中的水分及雜質直接接觸，在鋼筋的周圍可以撒放一些干燥劑使其降低空氣中的濕度，從而達到減緩銹蝕的目的。鋼筋網在混凝土內部與空氣隔絕不易銹蝕和損壞，但是隨著混凝土的制作不當或年限長久，可能會產生露筋的現象，所以在預制混凝土構件的時候一定要按照規定保留相應的保護層，遇到露筋問題要及時發現及時處理，進行更換或者修補，避免露筋導致內部腐爛產生安全隱患。

3.2 鐵質工機具

在工具方面，鐵鍬、齒耙、錘子、斧頭、鋼鋸、除銹刀錘、扎鉤等，這些鐵質的工具應當保持工具的清潔，做到工完料清，并保持干燥，儲存在室內。防止生銹可以將工具定期進行涂防銹油脂保養，防銹油脂可以起到和空氣的隔絕作用，且防銹油脂具有良好的耐硬水性能、熱穩定性好，在高溫狀態時仍具有良好的防銹功能，在金屬表面形成疏水性薄膜，用于所有含鐵的材質上，噴淋和浸漬，對環境無污染，使用安全。在機具方面，切割機、發電機、鉆孔機等，由于機具是電用，很少會與水接觸，生銹的幾率相對會小，但是保養工作還是不可忽視，在機具的鐵質部分，通常是油漆涂層隔絕來防銹，但是隨著時間的推移，油漆薄膜會部分脫落，要經常檢查和保養，一旦有部分暴露要及時補漆。在平時機具的使用過程中要謹慎小心，以防碰撞將漆膜表面損壞。

3.3 限高防撞架

在鐵路橋梁中，限高防撞架是一個容易銹蝕的橋梁構筑物，每年因為銹蝕嚴重導致結構損壞，整體的穩定性下降，成為一個危險的隱患，在限高架的通道，底下有行人車輛川流，這就造就了限高架是一個定時的“炸彈”，其維修養護則是鐵路橋梁外部環境中一個重中之重的事情。一般會從廠家制作或者自行焊制，運輸到目的地進行安裝。專業的工廠有品質的保障，自行焊制的時候就要注意時間問題，要在盡可能快的時間點內完成，將其拼接焊制好，第一時間將底面兩漆涂好。在涂裝之前，應將鋼結構表面進行除銹，用鋼絲刷在表面涂刷，接著用砂紙精細打磨，然后用棉紗沾少許松香水擦拭。松香水能除去氧化物，保持金屬焊接面清潔而潤滑性佳，以進行優良的焊接。在限高架的底部與地表面連接，容易受到積水或土地草木的水分接觸，因此可以在限高架底部澆筑一個混凝土立方基礎，有效保護底部的牢固根基。如遇到不平的地基，可以沿著地平線做一個排水坡，防止被積水接觸銹蝕，延長使用壽命。

3.4 角鋼、圓鋼

這些鋼結構一般是工廠定制，通常是使用表面鍍鋅的工藝來進行保護。因為鋅在干燥的空氣中幾乎不發生變化。在潮濕的空氣中，鋅表面會生成致密的堿式碳酸鋅膜。其具有較厚致密的純鋅層覆蓋在鋼鐵緊固件表面上，它可以避免鋼鐵基體與任何腐蝕溶液的接觸，保護鋼鐵緊固件基體免受腐蝕。在一般大氣中，鋅層表面形成一層很薄而密實的氧化鋅層表面。它很難溶于水，故對鋼鐵緊固件基體起著一定保護作用。如果氧化鋅與大氣中其它成分生成不溶性鋅鹽后，則防腐蝕作用更理想。由于雨水、大氣中含有各種強酸、堿霧氣，所以鍍鋅能有效的抵抗這種強腐蝕環境，從而達到防銹蝕的目的。

3.5 人行道欄桿、托架

人行道欄桿、托架除銹油漆是橋梁工經常保養的工作，通常的流程是先除銹，再上漆。應將鋼料表面的污泥、油垢、鐵銹、舊漆皮和氧化皮徹底清除干凈。清除方法應根據鋼表面清理等級要求分別采用噴砂、噴丸，手工清理和溶劑擦洗。由于是在橋面上作業，通常是采用手工除銹。一般是用除銹刀、錘進行，但是不可過分用力，這樣可能會損傷鋼表面，適得其反[1]。嚴禁在雨、雪、凝露和相對濕度大于80%及風沙天氣進行，鋼表面清理應達到St3級。但是其勞動強度大，效率低，質量難以保障，因此可以采用高效率的機械除銹。鋼結構表面清理后應在4小時內涂裝第一道底漆，涂裝涂料涂層需在上一道涂層實干后，方可涂裝下一道漆，底漆、中間漆最長暴露時間不超過7天。兩道面漆間隔若超過7天時，需要用細砂紙打磨涂層表面成細微毛面后方能涂下一道漆。

3.6 鋼立柱、扶手

在人行道欄桿的鋼立柱和扶手部分，由于結構復雜焊接部位多，角鋼彎曲面。橋上作業，立柱的內部除銹操作起來較為困難，因此可以采用改變金屬內部結構的方式進行防銹蝕。如制成合金制造各種耐腐蝕的合金，或在普通鋼鐵中加入Cr、Ni等容易在鋼材表面形成致密、堅硬、耐腐蝕的氧化層，從而起到保護作用。

4 鋼材的儲存管理

鋼材的場地或倉庫，應選擇在清潔干凈、排水通暢的地方，遠離產生有害氣體或粉塵的廠礦。在場地上要清除雜草及一切雜物，保持鋼材干凈;不得與酸、堿、鹽、水泥等對鋼材有侵蝕性的材料堆放在一起。不同品種的鋼材應分別堆放，防止混淆，防止接觸腐蝕，合理堆碼、先進先用。

一般采用普通封閉式倉庫，即有房頂有圍墻、門窗嚴密、設有通風裝置，晴天注意通風，雨天注意關閉防潮，經常保持適宜的儲存環境。

參考文獻：

[1]《鐵路橋隧建筑物修理規則》（鐵運〔2010〕38號）（中國鐵道出版社出版，書號15113.3247）.