鐵路站房和雨棚鋼結構的腐蝕分析及防護探討

劉媚玥

摘要：鋼結構是高鐵站房和雨棚的重要結構，腐蝕問題影響了鋼結構的耐久性。文章主要通過對鋼結構的腐蝕現象進行科學地研究分析，闡述了合理的防腐方案，并提出了鋼結構防腐施工的質量保障措施，進而能夠有效的提高鋼結構的防腐效果以及質量。

關鍵詞：鐵路站房雨棚;鋼結構;防腐;提高質量

0引言

近年來，伴隨著當前我國社會經濟和國民經濟的不斷進步與工業飛速發展，鋼結構建筑尤其是大型高層鋼結構建筑的發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和應用。然而，鋼材在使用一段時間后，極易發生腐蝕現象，從而造成大量的鋼材浪費和經濟損失。據歷史資料顯示，全球每年因銹蝕造成的鋼材損失占年產量的1/4，而我國每年因金屬腐蝕造成的經濟損失約為GDP的4%。更重要的是，腐蝕現象不僅會嚴重影響整個建筑物的安全和穩定，還會縮整個短鋼結構建筑物的使用壽命。在美國，31.8%的不安全事故都是由于金屬腐蝕引起的。因此，為了保障經濟的發展和鐵路運輸的安全，對鋼結構站房和雨棚進行防腐與維護就顯得十分必要。

1鋼結構站房雨棚腐蝕現狀

鋼結構具有密度低、強度高、承載力好、安裝施工迅速、綠色環保等優點，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構。目前，許多車站在投入使用一段時間后，處于半開放或開放環境中的鋼結構，如露天橫梁桁架、頂部橫梁、雨棚柱、外接構件等均出現不同程度的銹蝕，其表面防護涂層出現粉化，開裂、起泡、脫落等現象，大大降低了結構的耐久性和穩定性。

2鋼結構腐蝕原因的分析

2.1電化學腐蝕機理

鋼結構受到周圍環境的作用會發生化學腐蝕或電化學腐蝕，一般常溫中，經常發生電化學腐蝕。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溶液，而鋼材內的各個成分之間會產生電位差，兩者相接觸會發生電化學反應的腐蝕，因此，鋼鐵在空氣潮濕的環境中更容易被腐蝕。不難發現，經常受到雨水作用的雨棚鋼結構腐蝕情況比站房鋼結構更為嚴重。

2.2應力腐蝕的機理

一定外部拉應力的作用會使鋼結構表面產生微小的裂紋，腐蝕介質進入裂紋中，在裂紋周圍和深處會形成腐蝕電池，加速了裂紋的擴散，而拉應力的存在，會進一步地促使裂紋開裂，應力與腐蝕共同作用會使裂紋迅速擴散，導致鋼材的損傷。

2.3涂裝因素的影響

防腐涂層能保護鋼材免受腐蝕介質的破壞。在施工過程中，如果出現基層表面處理不好、涂料配套體系不合理、涂料質量不合格、涂料施工工藝不規范等問題，就會導致防腐涂層在達到防腐時間前出現脫落現象，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

站房雨棚鋼結構腐蝕基本上都是局部性的腐蝕，嚴重時這種局部腐蝕會造成設備故障，產生突發性破壞。日本三菱化工機械公司10年中化工設備的破壞80%以上都是由局部腐蝕所引起的，由此可見，對站房雨棚鋼結構進行科學的防腐極為重要。

3.1做好防腐的設計方案

站房雨棚的鋼結構在實際使用過程中，由于外界的環境是變幻無窮的，濕度、降雨量、溫度、日照量、大氣污染物質均會對鋼結構腐蝕造成影響，比如往往都是沿海的車站比內陸的車站腐蝕更為嚴重，南方比北方腐蝕面積大，所以一定要針對性的做好鋼結構防腐方案的設計。要充分考慮到現實與理想的雙重因素，從而來對其施工工藝以及后期的維修保養形成一定程度上的便捷。對鋼結構進行防腐的設計時，可以通過采用優質鋼材結合涂層的方式，減少環境對鋼結構的腐蝕以及破壞，有效的降低外界環境因素對鋼結構耐久性的影響。

3.2選擇耐腐蝕的鋼材

因考慮到經濟因素且站房雨棚鋼結構需要獲得長效果的耐腐蝕性，在鋼結構材料上，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，使用時間越長，耐蝕性越突出，并且使用壽命可達80年，同時還具有強韌、延展性、抗疲勞等優點。耐候鋼其中含有一定量的銅以及磷、鉻等耐腐蝕元素，在表面開始發生銹蝕的同時會生成一種不透氣的密封層，保護鋼結構不發生腐蝕。在工程建設中，耐候鋼無需涂漆即可使用，因此是一種極好的結構材料，并且后期維護費用僅為普通鋼的一半，使鋼結構在使用壽命期內的總成本降到最低。耐候鋼在國外建筑中已經得到了廣泛的應用，例如2010年世博會澳大利亞館的外墻材料就廣泛采用耐候鋼。

3.4選擇高質量的鋼材

由于目前建筑結構中使用的鋼材存在不少有害物質，導致鋼材的不同區域存在著較大差別，這些差異為電化學腐蝕提供了先決條件。因此，需要選擇均勻性較高的鋼材，減少鋼材內部的差異，從根本上降低腐蝕發生的可能性，從而更好地達到防腐目的。

3.3選擇優質的防腐涂層

就鋼結構自身而言，其耐久性不光與鋼結構本身的耐久性有關，還與防腐涂層的耐久性密切相關。在對于防腐涂料的選擇上，首先要對底漆進行嚴格選擇，并且要保證中間漆、面漆都能夠與其互相配套結合，以相同品種的涂料為宜，同時還要綜合考慮到施工的便利性和經濟性，選擇最優質的復合型防腐涂層。以南京南站為舉例，采用的防腐涂料主要能是有效對抗電化學腐蝕的環氧磷酸鋅防銹底漆/環氧富鋅底漆以及配套性優良的環氧云鐵中間漆，并綜合考慮到抗老化性能與經濟性，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，形成了復合涂層體系，每種涂料各負其責又相互配合，充分發揮防腐涂層的作用，有效的提高了防腐性能，延長了鋼結構的使用壽命。

3.4考慮腐涂料與防火涂料的兼容性

鐵路車站雨棚鋼結構除了對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，就會產生化學反應，導致涂層附著力降低，產生開裂或者脫落現象，因此，在選擇防腐涂料時，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。

3.5探究新材料新技術

鋼結構腐蝕中不可忽略的一點是應力腐蝕機制，科學研究表明，船體振動引起的交變應力會促進局部腐蝕，那么，高鐵進出站臺雨棚引起的震動，是否也會產生鋼結構加速腐蝕的現象，需要探索。此外，國外在建筑鋼結構的防腐技術上比國內成熟，在防腐涂料選擇上，可以充分借鑒國外的技術，比如美國陶氏公開了一種新型雙組分環氧防腐蝕涂料，具有良好的熱穩定性和良好的防腐蝕性，適用于建筑領域。美國PPG公司發現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防腐施工質量的控制

4.1施工前的準備工作

站房雨棚鋼結構的防腐施工是一項具有一定綜合性和專業性的工程，因此，在工程開工前，要做好施工前的各項準備工作。首先要做好工程技術交底，講解鋼結構防腐施工的相關施工方法、要求和注意事項，以便于科學的組織施工，確保施工過程的高效開展。其次，施工前要嚴格對材料進行驗收，涂料到達現場后要進行隨機抽樣檢查，通過對涂料的粘度、細度、硬度、干燥時間等指標的檢測，確保涂料各項性能指標符合規范及標準要求。

4.2施工現場的環境監測

溫度和濕度是影響鋼結構防腐施工質量的重要因素。在施工過程中，必須對環境溫度和濕度進行監測。涂層施工應在5-38 ℃，相對濕度不超過85%的環境中進行。另外，要保證鋼表面溫度至少比露點溫度高3℃，且氣溫不低于涂層干燥所規定的最低溫度，根據施工現場情況，可以通過采取多加低溫固化劑和催化劑的方式來控制涂料的活性和狀態。溫度太高容易導致涂裝間隙的問題產生，因此，如果環境溫度超出40℃，則不應進行涂裝施工。雨、霧、雪、6級以上的大風等天氣也不宜進行室外施工。只有施工的過程中注意這些環境因素的控制，才能夠有效的使施工質量達到要求，從而使站房雨棚鋼結構更加穩定和安全。

4.3施工工藝的控制

4.3.1涂裝前的表面處理。涂裝前對金屬底材的表面處理是影響鋼結構防腐涂料涂刷質量的的重要環節，具科學數據統計，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，一般應控制其粗糙度不超過涂裝系統總干膜厚度的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境產生污染，因此一般選用涂刷與滾涂相結合的方式。涂刷第一道底漆志前，必須將鋼結構表面清理，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。每道油漆涂刷結束后，應安排專人對涂層厚度進行檢測，確保涂層厚度符合施工設計要求。

4.3.3必須保證必要的涂料厚度。要想達到理想的防腐蝕效果，涂層的厚度必須大于其臨界厚度，一般應為120-200μm。雖然從理論上來說，，防腐涂層越厚，其防腐蝕能力也就越強。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，在涂裝過程中出現發泡現象，另一方面，涂層太厚容易開裂。刷涂過程中，一般要保證面漆的厚度不得超過120μm。

4.4現場施工人員的管理

人的素質和能力直接影響著工程質量。因此，為提高施工質量，必須選擇具有一定專業技術和素質優良的施工隊伍，在工程開工前，加強對施工人員和管理人員的專業技術培訓，對施工人員要落實相關施工責任，從而提高施工人員的責任心，發揮“干一行愛一行”的主動性，為鋼結構防腐施工質量提供保障。

4.5施工過程的監管

施工過程的監管不到位容易導致鋼結構防腐施工質量不過關。防腐施工中存在的問題，如果不能被及時的發現并整改，特別是“隱蔽工程”的施工，就會留下了許多隱患。因此，在鋼結構防腐施工時，必須加強現場的管理。在每一施工環節完成后必須嚴格檢查，直至驗收合格后才能開始下一道工序，確保施工質量過關。

5鋼結構的維護保養

鋼結構建筑物的使用壽命與鋼結構建筑物的維護保養技術有著直接的關系，因此，對于車站站房雨棚設備而言，做好維護與保養工作，能夠更好的提高鋼結構的耐久性。在日常巡檢中，只有對鋼結構可能出現的問題定期進行安全檢測、評估，了解鋼結構所處狀態及腐蝕程度，才能對涂層及時進行維護保養，確保鋼結構能夠長期地處于正常工作的狀態，保障運輸服務安全。

結束語

鐵路站房和雨棚鋼結構的防腐設計要從方案設計、材料選擇、過程管理等各個方面去綜合考慮，同時要兼顧施工項目的工期、經濟性和施工便利性。在設計上要綜合考慮鋼結構應用到實際中的現場情況，制定優良的建設方案和防腐方案，延長鋼結構的使用壽命。在管理上要注意質量控制和定期安全評估保養，確保施工質量過關，保障運輸安全。對于鋼結構構件的時效性也要非常重視，避免鐵路站房雨棚局部零件失靈所導致的整體結構遭到破壞。

參考文獻：

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