探究建筑钢结构的防腐及耐火处理

探究建筑钢结构的防腐及耐火处理

许晓剑

江苏常虹钢结构工程有限公司，江苏 常州 213000

摘要：随着社会各行业的发展，目前，中国的钢结构比过去有了很大的改进。例如，一个典型的钢铁结构建筑——被称为“水立方”的中国国家游泳中心，其钢铁的总使用量约为6900吨。除了水立方，中国鸟巢国家体育场外的钢结构的座位建设，其钢铁用量约为42000吨，这些作为我们国家的标志性建筑，它们的结构形式都是钢结构。然而，由于钢结构长期暴露在空气和雨水中，可能会发生腐蚀和其他现象。此外，钢结构的耐火性能不高于钢筋混凝土结构，因此，钢结构施工需要对其着重进行防腐和防火的处理，只有这样才能使钢结构各方面性能有效提升。因此，研究钢结构的腐蚀与防火处理具有重要意义。

关键词：建筑；钢结构；耐腐蚀；耐火处理

引言

目前，随着我国建筑业的快速发展，钢结构仍然广泛应用于城市建设中。由此产生的防腐和防火设计已成为建筑行业的难题。本文针对如何对建筑钢结构进行有效的防火和防腐做出了浅析，希望能够为中国建筑业健康稳定发展做出贡献。

1 建筑钢结构现状的问题概况

钢结构若长时间接触大气，会被水，氧气及其它天然的污染物质所侵蚀。目前，由于钢材的侵蚀，全球的经济损害巨大。另外，钢筋腐蚀对人体健康构成了极大的危害，有许多事故的发生都是由建筑物腐蚀而引起的，其中最容易受到腐蚀的就是钢结构。

钢本身是不易燃的建筑材料，但由于其耐火性很低，且随着温度升高，材料的强度和各个方面的力学性能都会发生显著变化。一般来说，当温度超过260℃时，钢的屈服强度和最终强度会显著降低；当温度超过600℃时，钢材的强度几近消失，失去承载力，最终会使建筑物整个倒塌。目前，传统的钢结构抗火设计方法存在不足，通过试验确定钢结构在不同条件下的耐火时间及其耐火性能差的原因，以充分加强钢结构。

2 建筑钢结构的防腐处理措施

在对钢结构进行防腐时，不仅要采用相关的工艺技术，还要考虑其他方面。首先，钢结构的防腐工作必须考虑到自然和气候因素，对钢结构进行防腐处理。其次，根据钢材的防腐要求，采用不同的钢材防腐材料和防腐技术。毕竟，我们不仅要考虑钢结构作为建筑类型的耐腐蚀性，还应考虑钢结构的美观和装饰。采用的主要防腐技术如下：

2.1 热喷涂防腐处理

热喷涂防腐技术是将锌、铝、锌铝合金等镀层的材料在高温下进行热喷涂，最后形成熔融颗粒，然后雾化或喷涂。其中最著名的热喷涂防腐处理方式有：电弧喷涂、爆炸喷涂以及最经济的火焰喷涂工艺等。在钢结构的表层上，钢结构表面形成涂层的厚度大约1厘米，从而使其更好地附着于钢材的表层，镀锌、铝或锌铝合金等金属材料在钢材的表层上涂敷。对钢结构的物理绝缘性能和电化学性能都有了很大的提高，并起到了很好的保护作用。

为了验证这种防腐技术是否可靠和有效，首先需要将两块完全相同的钢材上分别喷涂上锌铝合金涂层和传统的锌、铝分离图层。在喷涂完成后，进行对比试验，即将这两种不同的喷涂材料的钢铁放进海水、空气以及模拟的各种户外环境内，由此来观察钢材在不同环境下腐化的程度有何不同。经过实验对比，可以发现喷涂过锌铝合金涂层的钢材不仅有着较好的防腐能力，还有着多层保护，例如电化学。

2.2 热浸锌防腐处理

对钢结构进行热浸锌的防腐处理也是十分常用的一种方法，该方法的原则是先对钢结构的表面进行除锈，当钢材表面的锈迹除去的差不多时，即没有较为明显的锈块或锈斑时，再将钢材放入到600摄氏度的锌溶液当中去，由此一来，锌能够全面地包裹着钢材表面，从而形成一层保护膜，防止钢结构的腐化。

对钢材进行热浸渍、抗腐蚀的处理，具有很好的稳定性和耐久性，能使其在常温环境下保持十年左右的抗腐蚀性能。为进一步证实钢构件热浸渍技术能否确保其在不同的环境条件下的抗腐蚀性能，应将其置于高温、高湿度或自然盐源区，其暴露在大气中的质量损耗要比用热锌包覆的钢板试件的质量损耗要大得多。通过长期观测，结果表明，从自然盐源制得的钢样中，并未与其他含盐成份的元素相混。研究发现，采用热浸镀锌法对钢铁材料的防腐性能较好。

2.3 涂刷油漆防腐处理

涂刷油漆这种防腐的使用寿命短，现在的氟碳防腐可以达到将近50年的使用年限。因而该工艺在室内外钢结构都得到了普遍的使用，而且维护起来也比较方便。这种方法的花费比较少，但是在室外的时候比较贵。对高温保护和防锈性的影响主要在于其是否能够完全除锈。所以，使用这种方法通常需要有效的除锈方法来清除所有油和锈，展示钢结构的金属光泽，选择防腐涂层时，考虑环境因素。

不同的涂层取决于腐蚀条件。涂层通常由底漆和表面清漆组成。该底漆粉末含量高，基体含量低，清漆粗糙，与钢材粘度高，与清漆结合良好。表面涂层具有高基质含量和光泽层，可保护土壤免受大气腐蚀。它对天气有一定的影响。此外，还考虑了材料的相容性。工作时粉尘较少，防腐涂料的工作原理是：首先先对刚才进行表面的去污处理，当表面的污迹全部处理干净后，然后在钢结构表面涂上一层防腐防锈的漆料，这种底漆中的粉末含量高于基材含量，所以会与钢结构结合的很好，但生成后的薄膜较为粗糙。其次，当底漆成膜变干后，再涂上中等厚度的油漆，以增加油漆的厚度。中间漆相对较薄，可形成两层保护膜。最后，在钢表面上漆，该表面涂层具有漆膜光滑、耐腐蚀性强的特点，能有效防止腐蚀性介质进入钢中。

2.4 科学防腐要考虑的因素

在对钢结构进行防腐处理时，应结合具体情况选用科学、合理的施工工艺。应该将下列要素纳入考量：（1）对防腐的各方面要求需要了解清晰，包括：防腐寿命要求、装修要求等。（2）应留钢结构的腐蚀性环境和建筑环境，包括一般大气环境和大气腐蚀性化学环境。如有液体，应按环境选用不同的防腐蚀方法。油漆的湿度、油漆是否以特殊颜色喷涂等，这对人民的人身、财产的安全造成了很大的威胁，必须引起足够的注意。

3 建筑钢结构的耐火处理措施

由于钢结构高温强度较低，在高温或火源的作用下，钢结构会发生变形和断裂。这可能会构成安全威胁。为了提高钢结构的耐火性能，常用的耐火钢一般是在原碳钢中加入钼和铜进行加工。钛和其他金属或合金元素使钢和钢结构更加炽热。将这些不同比例的金属或合金添加到碳钢中也会改变钢的性能。

例如，当钼钢的添加比例较大时，钢的高温强度和抗拉强度会显著提高，但韧性会降低。铌的加入也提高了钢的高温强度。此外，由于铌相对较小且其化学性质相对稳定，因此添加了钼和铌钢。它不仅保证了钢的高温强度和拉伸性能，而且降低了钢的韧性。它是一种常见且稳定的钢结构防火处理技术。随着科学技术的不断发展，耐火钢结构的加工方法将更加多样化和完善。许多正在开发的耐火材料也将用于加工钢结构耐火材料。进一步提高钢结构的安全性。

4 结束语

建筑安全越来越受到人们的重视，只有采取有效措施提高钢结构的耐腐蚀性和耐火性，才能有效规避风险。钢结构的腐蚀或高温都会使其失去自己本身的性能。因此，应重视钢结构构件的防腐和防火处理，并不断研究和开发新材料和新技术。

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