钢结构腐蚀的危害防护及其探测技术
混凝土结构的钢筋腐蚀检测与防治

混凝土结构的钢筋腐蚀检测与防治随着城市化进程的不断加快,大量建筑物和基础设施采用混凝土结构。
然而,混凝土结构中的钢筋腐蚀问题成为我们需要高度关注和解决的难题。
本文将介绍混凝土结构中钢筋腐蚀的检测与防治方法,以保障建筑物和基础设施的安全与可持续发展。
一、钢筋腐蚀的危害钢筋是混凝土结构的主要承重构件,一旦发生腐蚀,将对结构的力学性能和使用寿命造成严重影响。
钢筋腐蚀导致计划外的维修和加固工作,不仅增加了经济成本,还可能引发安全事故。
因此,及早发现和处理钢筋腐蚀问题十分重要。
二、钢筋腐蚀的检测方法1. 目视检查:目视检查是最简单直观的方法,通过观察混凝土外表面的裂缝、剥落、起砂等现象,判断是否存在钢筋腐蚀问题。
然而,由于混凝土的封闭性,目视检查只能检测表面腐蚀,对于潜在的内部腐蚀难以发现。
2. 非破坏检测:利用超声波、电磁法等物理检测技术,对混凝土结构进行无损检测,以获取钢筋深部的腐蚀情况。
非破坏检测具有不破坏结构、快速准确、可大范围应用的特点,是目前常用的检测方法之一。
3. 电化学方法:通过将钢筋构成的电池系统连接到外部电源上,测量电流和电位的变化来判断钢筋腐蚀程度。
这种方法具有灵敏度高、准确性好的特点,但需要专业设备和人员进行操作,适用于大型工程项目。
三、钢筋腐蚀的防治方法1. 选择合适的材料:在混凝土施工中选择符合规范要求的优质钢筋和混凝土材料,以降低腐蚀的可能性。
此外,可以添加抗氯离子渗透的混凝土外加剂,形成紧密的混凝土微结构,减少氯离子侵入和钢筋腐蚀。
2. 防水处理:通过对混凝土结构进行防水处理,降低水分对钢筋的侵蚀。
常用的防水处理方法包括涂刷防水涂料、施工防水层等,可有效延长钢筋的使用寿命。
3. 优化设计:在混凝土结构的设计中,合理布置钢筋,尽量避免钢筋交叉和拥挤,以减少腐蚀点和局部浸泡的可能性。
此外,增加混凝土保护层的厚度,提高结构的耐久性。
4. 定期保养:定期检查和维护混凝土结构,及时清理周围环境中的腐蚀介质,如盐等。
建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨

建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨建筑钢结构是现代建筑中常见的一种结构形式,其具有承重能力强、使用寿命长、施工方便等优点。
由于建筑钢结构长期处于室外环境下,易遭受大气中的氧气、水、盐等腐蚀介质的侵蚀,因此对建筑钢结构的腐蚀问题进行研究和防护显得尤为重要。
本文将从腐蚀分析和防护探讨两个方面展开,以期为建筑钢结构的使用和维护提供一定的参考。
一、腐蚀分析(一)腐蚀的基本原理建筑钢结构腐蚀的根本是电化学腐蚀,其基本原理是在钢表面形成阳极和阴极区域,从而产生电化学反应。
具体而言,当金属表面暴露在腐蚀介质中时,金属表面形成阳极和阴极两个区域,阳极区域发生氧化反应,被腐蚀,而阴极区域则得到保护,未被侵蚀。
这一过程持续进行,金属表面产生腐蚀。
在大气环境中,氧气、水和盐是建筑钢结构腐蚀的主要元凶。
(二)腐蚀对建筑钢结构的影响建筑钢结构腐蚀会导致结构强度减弱、断裂、变形等问题,从而影响建筑物的使用寿命和安全性。
腐蚀还会使得建筑物的外观变得不美观,影响建筑物的整体形象。
(三)腐蚀现状分析随着城市建设的不断发展,建筑钢结构的使用越来越广泛,而腐蚀问题也日益突出。
目前,一些老旧建筑钢结构因为缺乏有效的防护措施,已经受到不同程度的腐蚀。
由于腐蚀问题的存在,建筑物维护成本也在不断增加,给业主和管理者带来了较大的经济压力。
二、防护探讨(一)加强材料表面处理在建筑钢结构的生产和加工过程中,可以采用镀锌、喷涂、涂漆等方法对钢材进行表面处理,形成一层保护膜,起到抗氧化、防腐蚀的作用。
这些方法可以有效地延缓材料的腐蚀速度。
(二)使用防腐蚀材料在建筑钢结构的使用过程中,可以使用一些抗腐蚀的材料来进行保护。
可以在钢结构表面进行喷涂或涂刷防腐蚀涂料,形成一层保护膜,防止大气中的腐蚀物质对钢结构的侵蚀。
(三)定期进行维护和保养建筑钢结构的维护和保养是防止腐蚀的重要手段。
定期对建筑物进行检测,及时发现腐蚀迹象,采取相应的修复措施,可以有效地延长建筑物的使用寿命。
钢结构建筑的防护设计与抗腐蚀技术

钢结构建筑的防护设计与抗腐蚀技术钢结构建筑是现代建筑中常见的形式之一,其具有优越的性能和广泛的应用前景。
然而,由于钢结构容易受到腐蚀的侵蚀,为了保证钢结构建筑的安全和可持续性发展,防护设计与抗腐蚀技术成为至关重要的问题。
本文将深入探讨钢结构建筑的防护设计与抗腐蚀技术,以提高其寿命和使用价值。
一、防护设计的重要性钢结构建筑在使用过程中容易受到腐蚀的影响,因此,进行合理的防护设计对于保护钢结构的完整和稳定性具有重要意义。
1.1 腐蚀的根源钢结构遭受腐蚀的主要原因是环境中存在的潮湿、酸碱度高、化学物质等因素。
其中最主要的引起腐蚀的物质是氧气和水,它们会与钢材表面形成氧化物层,从而导致钢材的腐蚀。
1.2 防护设计的目标防护设计的目标是通过选择合适的防护方式和材料,降低钢结构腐蚀的风险。
有效的防护设计可以延长钢结构的使用寿命,减少维修和更换成本,提高整体建筑的可持续性。
二、防护设计方法针对钢结构建筑的腐蚀问题,有多种防护设计方法可供选择。
以下是常见的几种方法:2.1 表面保护涂层表面保护涂层是最常用的防护方法之一,它可以覆盖在钢结构表面,形成一层保护膜,防止钢材与外界环境接触。
常见的表面保护涂层包括防锈漆、环氧涂层等,这些涂层能够提供一定的保护,延缓钢结构的腐蚀速度。
2.2 电镀和电解处理电镀和电解处理是将钢材表面浸泡在电解液中,利用电流的作用将金属离子沉积在钢材表面,形成一层保护膜。
这种方法可以提高钢结构的耐腐蚀性能,增加其使用寿命。
2.3 阻隔膜防护阻隔膜防护是在钢结构的表面形成一层阻隔膜,有效隔离钢材与外界环境的接触。
常用的阻隔膜材料包括聚合物薄膜、石蜡等,这些材料能够阻挡氧气和水的侵蚀,实现钢材的保护。
三、抗腐蚀技术除了防护设计外,抗腐蚀技术也是保护钢结构的关键。
以下是几种常见的抗腐蚀技术:3.1 阳极保护阳极保护是利用外加电流的作用,在钢材表面形成一层保护膜,保护钢材免受腐蚀。
通过在钢结构上安装阳极介质,将钢材作为阴极,抗腐蚀物质作为阳极,形成电流,从而延缓钢结构的腐蚀速度。
建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨

建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨建筑钢结构在建筑工程中起着非常重要的作用,随着时间的推移,建筑钢结构会面临腐蚀的问题,这将严重影响建筑的安全和稳定性。
本文将从腐蚀的原因、影响及防护措施等方面进行探讨。
一、腐蚀的原因1. 大气腐蚀大气环境中的潮湿、盐分、酸雨等都会对建筑钢结构造成腐蚀。
特别是在海边或者工业区域,大气中的盐分和化学物质更容易导致钢结构的腐蚀。
2. 土壤腐蚀建筑钢结构在地下或者与土壤接触的地方也容易发生腐蚀。
土壤中的水分和化学物质,以及土壤的酸碱程度都会对钢结构的腐蚀产生影响。
3. 化学腐蚀在工业生产中,一些化学品的腐蚀性也会对钢结构产生影响,特别是一些腐蚀性强的酸碱类化学品。
二、腐蚀的影响1. 钢结构变薄腐蚀会使得钢结构表面的金属逐渐消耗,从而导致钢结构的壁厚变薄,这将严重影响其承载能力。
2. 减小材料的强度和刚性腐蚀会使得钢结构的强度和刚性下降,导致其承载能力下降,最终影响建筑的使用寿命和安全性。
3. 减小连接部件的抗腐蚀能力腐蚀还会对钢结构的连接部件产生影响,使得连接部件的抗腐蚀能力下降,从而影响整个结构的稳定性。
三、防腐蚀措施1. 表面处理在钢结构制作完成后,可以采用一些表面处理方法来增加钢结构的抗腐蚀能力,比如喷涂防锈漆、镀锌等方法。
2. 使用抗腐蚀材料在一些腐蚀性条件较为严重的场所,可以采用一些抗腐蚀能力强的材料来替代普通的钢材,如不锈钢、耐蚀钢等。
3. 做好维护工作及时进行钢结构的检测和维护工作,及时清除腐蚀部位并进行防腐漆的补涂,可以延长钢结构的使用寿命。
4. 配合设计在设计阶段就要考虑到钢结构所处的环境条件,充分考虑腐蚀问题,从设计上做到合理避免腐蚀可能。
结语建筑钢结构的腐蚀问题对建筑工程的安全性和稳定性都有着非常大的影响,因此需要引起重视。
在建筑钢结构的设计、制作、安装和日常维护中,都应该充分考虑腐蚀问题,做好防腐蚀工作,以保障建筑的安全和稳定。
科研人员也应该继续深入探讨钢结构腐蚀问题的成因及对策,为建筑行业提供更好的技术支持。
钢结构的腐蚀与防护

钢结构的腐蚀与防护1. 引言钢结构是一种广泛应用于建筑、桥梁、船舶、塔架等工程领域的重要材料。
然而,长期在恶劣环境中使用,钢结构易受到腐蚀的影响。
因此,针对钢结构的腐蚀问题,进行有效的防护是至关重要的。
本文将重点介绍钢结构的腐蚀原因和常见的防护措施。
2. 钢结构的腐蚀原因钢结构的腐蚀主要是由于外界环境因素和金属本身的化学反应导致的。
以下是常见的钢结构腐蚀原因:2.1 大气腐蚀大气中的湿度、氧气、硫化物、氮氧化物等物质会与钢结构表面的金属发生化学反应,导致腐蚀的发生。
尤其是在潮湿、高温、高湿度和酸雨等气候条件下,钢结构的腐蚀速度会更加加快。
2.2 电化学腐蚀当钢结构处于电解质介质中(如水、土壤等),并与其他金属或有机物接触时,电化学腐蚀就会发生。
这种腐蚀形式包括:点蚀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等。
2.3 金属间腐蚀当钢结构的不同金属部件接触时,由于金属间的电位差异,会发生金属间腐蚀。
此时,电流将在接触点间流动,导致金属腐蚀和损坏。
3. 钢结构的防腐措施为了延长钢结构的使用寿命和确保结构的安全性,必须采取适当的防腐措施来防止腐蚀的发生。
下面是一些常见的钢结构防腐措施:3.1 防锈涂料的应用防锈涂料可应用于钢结构的表面,形成保护膜来防止钢结构与外界环境的直接接触。
可以选择不同种类的防锈涂料,如环氧涂料、聚氨酯涂料等,根据具体的使用环境和所需效果来进行选择。
3.2 电镀镀层通过电镀技术在钢结构的表面形成一层金属镀层,可以提供额外的保护。
常见的电镀镀层包括镀锌、镀镍等,具有很好的附着力和耐腐蚀性。
3.3 阴极保护通过阴极保护的方式来减缓钢结构的腐蚀速度。
阴极保护是利用电流从外部供应到钢结构上,使钢结构成为阴极,从而防止钢结构的腐蚀。
3.4 发挥特殊金属在钢结构的设计中,可以考虑使用具有良好耐腐蚀性的特殊金属来替代普通钢材。
例如,不锈钢在抗腐蚀性方面具有明显优势,可以有效延长钢结构的使用寿命。
3.5 定期维护和检查定期对钢结构进行维护和检查是防止腐蚀的重要措施。
建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨

建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨建筑钢结构是现代建筑中常见的结构形式,它具有高强度、抗震能力强、施工周期短等优点,因此被广泛应用于各种建筑项目中。
钢结构在长期使用过程中,也会受到各种外部因素的影响,其中腐蚀是最为常见的问题之一。
腐蚀不仅会影响建筑钢结构的使用寿命,还会对建筑的安全性产生严重影响。
对建筑钢结构的腐蚀分析及防护探讨显得尤为重要。
一、腐蚀的类型及原因分析建筑钢结构的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
1. 化学腐蚀化学腐蚀又称为通用腐蚀,它是由于钢材表面受到空气中氧气、水蒸气和二氧化碳等介质的影响,导致钢材表面发生氧化、脱碳、硫化等化学反应,从而造成钢材表面形成氧化皮、锈蚀等现象。
化学腐蚀是由于外部介质的化学性质和钢材表面的微观结构不合适导致的,是一种静态的腐蚀过程。
电化学腐蚀是由于钢材表面和周围介质形成了电池,在外加电流的作用下,发生阳极溶解和阴极还原两个相互依存的电化学反应。
电化学腐蚀是一种动态的腐蚀过程,它受到环境条件、介质性质、钢材质地等因素的影响。
腐蚀的原因主要可以归结为以下几点:1. 环境因素:空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等气体以及土壤中的盐分等都是引起钢材腐蚀的主要因素。
2. 动电位差:建筑钢结构内部的各个部位,由于材料和形状的不同,可能会形成不同的动电位,导致在不同部位之间出现电化学腐蚀。
3. 腐蚀介质:腐蚀介质的酸碱性、含盐量等物理化学性质对腐蚀的影响非常大。
4. 温度和湿度:高温和潮湿的环境会加剧钢材的腐蚀速度。
二、腐蚀防护探讨为了有效防止建筑钢结构的腐蚀,需要进行有效的防护措施,主要包括以下几个方面:1. 表面处理建筑钢结构在使用前需要进行表面处理,一般采用喷丸清理、喷涂防锈漆等方式对钢结构进行防腐蚀处理。
表面处理不仅能够有效地防止化学腐蚀,还能够提高钢材的抗蚀性能。
2. 缓蚀剂在建筑钢结构的表面涂层中添加缓蚀剂,可以有效减缓腐蚀速度,延长钢结构的使用寿命。
钢桥梁腐蚀检测与防护方案

钢桥梁腐蚀检测与防护方案随着工业化进程的推进,钢桥梁作为重要的交通基础设施,承担着连接城市之间的重要纽带作用。
然而,由于长期受到外界环境的侵蚀,钢桥梁表面可能会产生腐蚀,进而影响其结构安全性和使用寿命。
因此,针对钢桥梁的腐蚀问题进行检测并采取相应的防护方案就显得尤为重要。
本文将介绍钢桥梁腐蚀检测的方法以及相应的防护方案。
一、钢桥梁腐蚀检测方法1.外观检测法外观检测是一种常用的检测方法,通过对钢桥梁表面进行目测和触摸,判断是否存在明显的腐蚀迹象。
外观检测可以通过裸眼观察、手触实地摸索等方式进行,检测员可以通过触摸钢桥梁表面是否存在凹陷、锈迹和溶解等情况,来判断桥梁的腐蚀程度。
2.非破坏性检测法非破坏性检测是一种无需破坏样本的检测方法,通过利用超声波、磁粉等技术来探测钢桥梁内部是否存在腐蚀现象。
例如,通过超声波探测仪可以检测钢板表面是否存在腐蚀层,从而评估钢桥梁的腐蚀程度,并做出相应的处理措施。
3.电化学检测法电化学检测法是一种通过测量钢桥梁表面电流和电位变化的方法来评估腐蚀情况的检测方法。
通过在钢桥梁表面放置电极,并加入一定电流,可以测得钢材表面在电化学环境下的腐蚀电流和电位,从而确定腐蚀的程度和类型。
二、钢桥梁腐蚀防护方案1.防腐涂层防腐涂层是一种常用的腐蚀防护方式,通过在钢桥梁表面施加防腐涂层来隔离钢材与外界环境的接触,阻止腐蚀的发生。
常见的防腐涂层材料有环氧树脂涂层、聚氨酯涂层等,可以根据桥梁的具体情况选择适当的涂料材料。
2.金属阴极保护金属阴极保护是通过对钢桥梁施加负电压,使其成为阴极,从而减缓钢材的腐蚀速度的一种防护方式。
常见的金属阴极保护材料有铝和锌等,可以将这些金属与钢桥梁连接,形成一种电池体系,从而实现对钢材的保护。
3.缓蚀剂缓蚀剂是一种能够与金属表面形成保护膜的化学物质,通过涂覆在钢桥梁表面来防止腐蚀的发生。
常见的缓蚀剂有有机化合物和无机盐等,可以根据具体情况选择合适的缓蚀剂,并根据腐蚀的程度进行定期维护和施工。
钢结构施工中的结构腐蚀防护

钢结构施工中的结构腐蚀防护钢结构作为一种重要的建筑材料,在现代建筑中得到了广泛的应用。
然而,在钢结构施工中,结构腐蚀成为了需要重点关注的问题之一。
结构腐蚀不仅会降低钢结构的强度和耐久性,还可能对建筑安全产生严重的影响。
因此,在钢结构施工中,采取有效的结构腐蚀防护措施势在必行。
一、认识结构腐蚀的原因和危害结构腐蚀的主要原因有氧化、电化学作用、化学腐蚀等。
特别是在建筑工地中,常见的结构腐蚀形式有大气腐蚀、水腐蚀和化学腐蚀。
这些腐蚀形式会造成钢结构表面的物理和化学性能的变化,从而降低钢结构的抗腐蚀性能和使用寿命。
结构腐蚀会给建筑工程带来诸多危害,包括但不限于以下几个方面:1. 结构性能丧失:腐蚀会使钢结构的强度和刚度降低,从而导致建筑物的整体结构性能丧失,甚至可能引发结构失稳的风险。
2. 安全隐患:结构腐蚀会破坏钢结构的负荷承载能力,导致建筑物的安全隐患增加,可能引发事故风险。
3. 经济损失:由于结构腐蚀带来的建筑物维修和更换成本较高,会给建设单位带来巨大的经济损失。
二、常见的结构腐蚀防护措施为了有效防止结构腐蚀带来的危害,钢结构施工中需采取一系列结构腐蚀防护措施。
以下是几种常见的结构腐蚀防护措施:1. 表面涂层防护:在钢结构表面进行专用的防腐涂层涂装,形成一层保护膜,隔绝氧化物和腐蚀介质,防止腐蚀物质侵蚀钢结构。
2. 阴极保护:采用阴极保护技术,通过施加外加电流或利用阳极材料降低钢结构的电位,从而减缓钢结构腐蚀的速度。
3. 金属涂层防护:在钢结构表面进行金属镀层处理,如镀锌、镀铝等,形成一层耐腐蚀的金属膜,提高钢结构的抗腐蚀性能。
4. 密封保护:采用密封技术对钢结构进行保护,使其与周围环境隔离,有效防止腐蚀介质的侵蚀。
5. 环境控制:通过控制施工环境,减少腐蚀介质的接触,如采取通风、降低湿度等措施,来保护钢结构。
三、结构腐蚀防护的质量管理和检测手段在钢结构施工中,除了采取结构腐蚀防护措施外,质量管理和检测也是非常重要的环节。
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基于腐蚀对钢结构造成的危害极其严重,分析了钢结构腐蚀的原因,针对其原因提出了钢结构防腐蚀的处理措施,以确保钢结构建筑在使用中不因腐蚀损坏而引起质量问题。
地下金属管及建筑物中的钢筋发生腐蚀不仅导致重大经济损失,而且还可引发环境污染,并孕育安全事故隐患。
为此,必须要对金属物体发生腐蚀的区段实施防腐工程。
为做到准确施工,必须在施工前查明腐蚀区段的分布,并确定其位置。
物探中的许多方法,如电化学方法、电阻率法和电磁法等均可在不破坏介质的情况下,快速探测出金属物体的腐蚀区段,为防腐工程提供腐蚀定位资料。
此外,还介绍了由上述物探方法演变而成的金属腐蚀探测技术及其在国外的应用实例。
关键词:钢结构;腐蚀;处理措施;钢材;氧化膜;金属腐蚀;金属管;自然电场;极化阻抗;电阻率1前言 (3)2钢结构腐蚀的危害与防护 (4)2.1钢结构的腐蚀与危害 (4)2.1.1水引起涂膜的起泡脱落 (4)2.2漆膜中溶剂引起的起泡脱落 (4)2.2.1腐蚀的危害性 (5)2.3钢结构的防腐蚀处理措施 (6)2.3.1降低水剥离的方法 (6)2.3.2降低溶剂起泡的方法 (6)2.3.3加强设计选择和施工质量的控制 (7)3金属腐蚀探测技术 (8)3.1自然电场法 (8)3.1.1金属管复试探测 (8)3.1.2钢筋腐蚀探测 (9)3.2极化阻抗探测技术 (9)3.3充电法探测技术 (10)3.3.1电位差测量 (11)3.3.2磁场测量 (12)3.4电阻探测技术 (13)4金属腐蚀探测技术的应用 (14)4.1探测石油管道腐蚀 (14)4.2探测金属管涂层模拟破损试验 (14)4.3充电法电位测量探测煤气管道涂层破损 (15)4.4码头桥钢筋腐蚀探测 (16)4.5极化抗阻法的应用试验 (16)5结论 (18)钢结构腐蚀的危害防护及其探测技术 1 前言1前言金属腐蚀,即金属与其相接触的介质(作为电解质的水)发生电化学作用引起金属的破坏。
金属腐蚀的范围相当广泛,几乎涉及国民经济所有部门。
腐蚀的危害已涉及到各行各业,全世界每90 s就有1 t钢铁腐蚀成铁锈,而炼制1 t钢所需的能源则可供一个家庭用3个月。
由此可见,腐蚀实际上是对自然资源的极大浪费,腐蚀破损或断裂不仅引起有害物质的泄漏,污染了环境,还会引起突发的灾难性事故,危及人类的安全,给国民经济带来极大的损失和危害。
在钢结构工程中,钢结构构件的防腐蚀非常重要,一个小腐蚀坑常常会造成应力集中,引起裂纹折断,从而造成结构整体的失效,可见对钢结构的防护是非常重要的,应引起高度重视。
腐蚀监测被认为是实现现代工业文明生产的重要手段。
腐蚀监测技术是由实验室腐蚀试验方法和设备的无损检测技术发展而来的,其目的在于揭示腐蚀过程以及了解腐蚀控制的应用情况和控制效果。
当地下输送石油、天然气等流体物质的金属管和建筑物中的钢筋发生腐蚀时,不仅使被输送的流体物质大量泄漏,导致重大经济损失,而且还会引发环境污染并孕育安全事故隐患。
为此,必须对金属物体的腐蚀区段实施防腐工程,达到防患于未然。
这就需要在施工前查明腐蚀区段的分布,并确定其位置,为防腐工程提供准确的腐蚀区段定位资料。
物探方法是探测金属腐蚀的有效方法之一,世界上一些工业发达国家很早就应用物探方法探测金属腐蚀,如前苏联在20世纪30年代就开始应用自然电场法和电阻率法探测石油管道腐蚀。
时至今日,物探中的许多方法,如充电法、瞬变电磁法、探地雷达法等均获得了有效应用,并在测量方法、信息提取与处理和资料的解释等方面得到前所未有的发展。
从而形成了由物探方法组成的金属腐蚀系列探测技术。
本论文将先介绍钢结构表面腐蚀的危害以及防护措施,然后介绍几种腐蚀探测技术及其应用,以对金属腐蚀研究领域的成果做一简明的展示。
2钢结构腐蚀的危害与防护2.1钢结构的腐蚀与危害钢材在环境下的腐蚀属电化学过程,它的腐蚀速度与环境、湿度、温度及有害介质的存在有关,其中湿度是—个决定性的因素。
2.1.1水引起涂膜的起泡脱落通过化学或机械处理的钢材表面接触空气时,立即生成一层氧化膜。
其厚度为1 mm~3 mm,氧化物多以三价状态存在。
如钢暴露在湿度大的环境或水中时,阳离子铁与羟基在表面上沉积。
当钢表面与水接触时,少量钙和钠离子以表面杂质存在;当钢与含有氟化物水接触时,钢表面会含氟;当钢暴露到海水或表面有含氯溶液时,钢表面含有氯;另外钢表面也有一定的镁及少量的硫和硅,但钢表面最大的环境杂质是碳类物质。
在钢材表面涂刷有机涂料,因表面存在许多有角度的缝隙和微小空穴,高分子聚合物和低表面涂刷不能完全湿润这些缝隙。
这样金属与有机涂膜之间存在有非粘结处。
水通过扩散或涂膜中的毛细管或孔隙,迁移通过涂膜到达金属底材表面,聚积在那些非粘结处,在一定水压下涂膜就起泡。
随着聚集水的增多,压力增大,涂膜和金属的粘结处施加一个剥离力,使积聚水向侧面扩展引起更多的界面失去粘结。
一般情况下,相对湿度在65%~80%时,粘结力开始下降;在湿度达到90%时,就迅速降低。
2.2漆膜中溶剂引起的起泡脱落(1) 泡胀引起的起泡。
所有的有机漆膜浸渍在水中或暴露在湿度环境下都会吸水,防腐蚀用的有机潦膜的吸水率为3%左右,有填料的漆比清漆吸水更多,水位于填料与粘结料的界面上。
由于吸水漆膜泡胀引起相对于金属底材的横向变形,但仍能维持相对稳定。
当漆膜与底材界面上的应力带来的变形使漆膜失去粘结时,就会产生漆膜起泡。
(2) 渗透起泡。
在钢材表面上的保护漆膜起泡可以通过渗透机理分析。
当漆膜暴露在湿环境时,水分子可以通过漆膜到达涂膜与底材界面,并溶解水可溶的组分,如漆膜、底材上的盐或亲水溶剂。
水聚积在膜内,直至体积增至漆膜不能再容纳时,漆膜失去粘结力起泡。
如果涂了漆膜的钢结构开始受到腐蚀时,由于受腐蚀区(低电位)和保护区(高电位)之间电位梯度的作用,湿气更容易被吸收起泡。
(3) 漆膜形成过程中引起的起泡剥落。
保护膜不是多孔的,但掺入的溶剂不能完全溶解树脂时,会形成微孔结构。
如在漆膜中的挥发性溶剂先挥发,留下难挥发的非溶剂的稀释剂;当树脂涂料的浓度接近100%时,树脂在溶剂中的溶解度较低;当聚合物发生化学交联以及聚合物的分子量在固化的后期急增时,树脂溶解度变得较低。
对漆膜形态结构在溶剂与非溶剂平衡作用的试验表明,当留在漆膜中易挥发的物质是非溶剂占主导作用时,可以在漆膜中形成小孔或微孔。
在底材界面附近存在的微孔可以作为溶剂吸附的地方,如溶剂是亲水的,在渗入漆膜的位置会形成气泡。
(4) 金属基体引起的起泡。
涂膜在实际运行中还会因金属基体的腐蚀过程、产物的积聚、阴极反应形成的碱,而导致涂膜的鼓泡、裂缝和脱落,在海洋环境中生物的污损作用也可加速涂膜的失效。
2.2.1腐蚀的危害性钢结构的腐蚀危害性在于它是一种不均匀的破坏。
损伤发生在阳极表面,一旦出现腐蚀坑,多会向纵深发展。
有腐蚀产物的腐蚀坑的底部位是小阳极,而暴露在大气中的金属表面是大阴极,阳极表面积小,电流密度大,造成的腐蚀速度快。
腐蚀坑底部由于缺氧而酸化,形成自催化作用,加快向坑底纵深发展的速度。
这就是所谓的闭塞电池的现象。
引起应力集中,又促使腐蚀坑底电位变负,加快腐蚀进程。
这种相互反馈的连锁反应是应力腐蚀的典型形式,引起钢材抗冷脆性能下降,在无明显变形征兆的情况下,突然发生脆性断裂,尤其在冲击荷载作用下危险性更大。
因此,钢结构如不重视环境及采取必要防护,必将加速锈蚀速度,忽视日常的维护保养同样会发生由于严重锈蚀而引起承重构件丧失承载能力,造成钢结构的安全使用隐患。
2.3钢结构的防腐蚀处理措施2.3.1降低水剥离的方法(1) 增加金属表面的粗糙度。
铝和钢分别经脱酯和喷砂处理后各自涂刷两种不同涂料,在干燥相同时问后,将试件放入水中,然后测定粘附力变化,测得数据见表2-1。
从表2-1中可以看出,在暴露到水中前,喷砂处理的粘附力比脱酯处理的好得多。
两种涂膜到水后的变化基本相似,铝稍高一些,而钢明显降低,但喷砂除锈比脱酯的附着力要高。
表2-1 和钢经不同表面处理粘附力变化情况(2) 在涂膜前对金属表面进行预处理,也能在很大程度上提高涂料与金属的粘结和防腐性能。
预处理的作用是:代替金属表面常见的氧化物,为有机涂膜提供具有不同化学特性的转化物,使金属和有机涂层之间的界面对氧气的阴极还原反应更弱,使金属和有机涂膜的界面区具有较低的导电性,可显著减弱界面上阳极和阴极反应。
(3) 对钢材表面用硅烷进行处理。
会使涂膜的阴极剥离灵敏度降低。
2.3.2降低溶剂起泡的方法以溶剂为主的油漆涂膜在较长时间内残留一些溶剂,常会高于涂膜的使用时间。
有机漆膜防止腐蚀失去保护作用的第一个标志是漆膜起泡,认真选择涂料的配方可以显著减少气泡的生成,以延长涂膜的时间。
选择涂料的溶剂挥发必须保持平衡,在烘烤漆膜时,溶剂挥发的不平衡,有时会在涂膜中产生气泡;溶剂的亲水和疏水也会影响漆膜的耐起泡能力,亲水溶剂有利于加快气泡的形成,特别是渗透起泡;在油漆中使用活性溶剂,在水中的溶解度和漆膜的耐起泡能力之间有相反的关系,亲水性溶剂易引起起泡。
所以选择疏水性溶剂亦能减少气泡的生成。
现已生产的低挥发性烷基醋酸酯作为高性能保护油漆优选疏水性溶剂,这种高沸点的烷基醋酸酯溶剂具有能为漆膜耐起泡能力所需的特性,为合成油漆树脂提供良好溶解能力的醋酸酯。
2.3.3加强设计选择和施工质量的控制钢结构的防腐蚀是钢结构设计、施工和使用要重点解决的问题,它涉及安全使用的耐久性,腐蚀是一种自然现象。
显然要消除钢材表面的腐蚀是非常困难的,但如果使用绝缘性的保护层把钢结构与腐蚀介质隔开,腐蚀原电池不能产生,可达到防腐蚀目的。
除上述的防腐蚀方法外,钢结构的防腐蚀还应采用:钢材本身的抗腐蚀,即采用具有抗腐蚀能力的钢材;长效防腐蚀方法,即采用热镀锌、热镀铝复合涂层进行钢材表面处理,使钢材的防腐蚀年限达30年或更长;对地下及水中钢结构采用阴极保护。
即电化学保护方法;涂层保护,即刷防护膜保护。
依靠简单的屏蔽作用的涂层难以有效地阻止腐蚀的发生,一旦水和氧通过漆层缝隙进人金属表面,锈蚀依然发生。
因此,为了长效防腐的目的,常采用电化学的保护方法,即阴极保护。
在大气环境中,由于腐蚀介质(水膜)的不连续性,不能形成回路,无法应用普通电化学保护方法。
只有采用牺牲阳极功能的涂层,才能达到保护阴极的作用。
普通油漆只具备屏蔽功能,保护时间很短,锈蚀会在漆膜下发生,引起漆层起泡脱落。
加上漆层为有机物,在大气中易老化丧失保护能力。
对于大气环境中长期使用的钢结构,国外多采用锌或铝金属涂层保护,除了有一定的屏蔽功能外,更具有阴极保护作用。
但随着锌、铝的消耗,保护性能会降低。
为此,采用同时兼备阴极保护、屏蔽、缓蚀三大功能,老化寿命长的无机涂层是钢结构在大气环境中最好的防腐方法。