鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量通病-分析與防治

第八章鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量通病分析與防治第五節(jié)鋼結(jié)構(gòu)工程防腐蝕一、鋼結(jié)構(gòu)腐蝕破壞

普通鋼材的抗腐蝕能力比較差，這一直是工程上關(guān)注的重要問題。腐蝕使鋼結(jié)構(gòu)桿件凈截面面積減損，降低結(jié)構(gòu)承載力和可靠度，腐蝕形成的“銹坑”使鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。

鋼結(jié)構(gòu)下列部位容易發(fā)生銹蝕：經(jīng)常干濕交替又未包混凝土的構(gòu)件；埋入地下的地面附近部位，如柱腳等；可能存積水或遭受水蒸汽侵蝕部位；組合截面凈空小于12mm，難于涂刷油漆部位；屋蓋結(jié)構(gòu)、柱下節(jié)點(diǎn)部位；易積灰又濕度大的構(gòu)件部位等。二、銹蝕類型及影響因素一般我們將鋼材由于和外界介質(zhì)相互作用而產(chǎn)生的損壞過程稱為“腐蝕”，也叫“鋼筋銹蝕”。1、大氣腐蝕：由于大氣中水和氧等物質(zhì)的作用引起的腐蝕。（1）、影響因素：濕度、降水量、溫度、日照量、大氣污染物質(zhì)。（2）、防治措施：采用乃是鋼材、使用涂層和金屬鍍層保護(hù)、降低大氣濕度。2、淡水腐蝕：是指不含鹽、堿和酸等水的腐蝕。

重要影響因素：溫度、氧氣濃度等。3、酸腐蝕：是指在酸性條件下剛才的腐蝕。影響因素：氫離子濃度、酸的類型、溫度等。4、堿腐蝕：是指在堿性環(huán)境下鋼材的腐蝕。影響因素：溫度、壓力、ph值和堿性金屬種類等。5、鹽類腐蝕：是指在鹽類介質(zhì)中鋼材的腐蝕。影響因素：鹽的種類、濃度和溫度。6、海水腐蝕：海洋中的腐蝕介質(zhì)復(fù)雜，它包括有鹽類腐蝕、電化學(xué)腐蝕、海生物腐蝕等。影響因素：與海水介質(zhì)的接觸深度；海水流速；海生物；海水溫度。防治措施：正確確定腐蝕程度；減少水流的流度以避免沖擊腐蝕；盡可能消除不必要的縫隙；減少產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的條件；減少物件的應(yīng)力集中現(xiàn)象；注意焊接加工雜散電流的影響；涂覆防護(hù)；電化學(xué)保護(hù)。7、土壤腐蝕：鋼結(jié)構(gòu)埋入土壤中所受的腐蝕。影響因素：土壤性質(zhì)、雜散電流、微生物。防治措施：覆蓋層保護(hù)；陰極保護(hù)；改變土壤環(huán)境。8、有機(jī)系非水溶劑的腐蝕：分有機(jī)和無機(jī)系。防治措施：隔絕水的侵入；添加防止非水溶劑變成腐蝕介質(zhì)的外加劑。9、高溫腐蝕：在高溫時(shí)，有水分存在，鋼材黑皮的電位不同，從而構(gòu)成了原電池，使鋼材產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。防治措施：①根據(jù)使用壽命、環(huán)境介質(zhì)與溫度、負(fù)載狀態(tài)及成本選擇合適的合金鋼種；②改善高溫環(huán)境；③表面處理10、應(yīng)力腐蝕：是指鋼材在應(yīng)力狀態(tài)下腐蝕加速的現(xiàn)象。11、電腐蝕：是鋼結(jié)構(gòu)處于雜散電場(chǎng)中，在陽極區(qū)即電流通過鋼材的部位發(fā)生腐蝕三、鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理1、檢查銹蝕程度，選擇合適的處理方法。2、處理方法的應(yīng)用（鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝法）操作工藝1、工藝流程：基面清理→底漆涂裝→面漆涂裝→檢查驗(yàn)收基面處理（1）建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的油漆涂裝應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)制作或安裝驗(yàn)收合格后進(jìn)行。油漆涂刷前，應(yīng)將需涂裝部位的鐵銹、焊縫藥皮、焊接飛濺物、油污、塵土等雜物清理干凈。（2）為了保證涂裝質(zhì)量，根據(jù)不同需要可以分別選用以下除銹工藝。①、人工除銹：是由人工用一些比較簡單的工具，如刮刀、砂輪、砂布、鋼絲刷等工具清除鋼構(gòu)件上的鐵銹。這種方法工作效率低，勞動(dòng)條件差，除銹也不徹底。②、機(jī)械除銹：采用風(fēng)動(dòng)和電動(dòng)工具——磨光機(jī)、風(fēng)槍、風(fēng)動(dòng)針除銹機(jī)。③、噴砂除銹：它是利用壓縮空氣的壓力，連續(xù)不斷地用石英砂鐵砂沖擊鋼構(gòu)件的表面，把鋼材表面的鐵銹、油污等雜物清干凈，露出金屬鋼材本色的一種除銹方法。這種方法效率高，除銹徹底，是比較先進(jìn)的除銹工藝。④、酸洗除銹：它是把需涂裝的鋼構(gòu)件浸放在酸池內(nèi),用酸除去構(gòu)件表面的油污和鐵銹。采用酸洗工藝效率也高，除銹比較徹底，但是酸洗以后必須用熱水或清水沖洗構(gòu)件，如果有殘酸存在，構(gòu)件的銹蝕會(huì)更加厲害。底漆和面漆涂裝（1）、涂層材料的選擇：從材料的品種、性能、規(guī)格選擇符合施工設(shè)計(jì)要求的。底漆功能：是使漆膜與基層結(jié)合牢固，表面又易被面漆附著，它要滲水性小，底漆要有防銹蝕性能好的顏料和填料，阻止銹蝕發(fā)生。面漆功能：保護(hù)下層底漆。（2）、涂層結(jié)構(gòu)選擇（3）、涂層厚度確定（4）、施工（見書207頁）施工過程質(zhì)量控制：①、在涂刷涂料前必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行除銹，達(dá)到清潔程度后一般在4~6h內(nèi)涂第一道涂料。②、涂層時(shí)工作地點(diǎn)溫度應(yīng)為5~38℃之間，相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%。雨天或構(gòu)件表面結(jié)露時(shí)不宜涂刷。每道涂刷后應(yīng)按規(guī)定時(shí)間間隔干燥固化后再涂后道涂料。③、摩擦型高度螺栓連接點(diǎn)接面，施工圖中注明的不涂層部位，均不得涂刷。安裝焊縫處應(yīng)留出30~50mm寬的范圍暫時(shí)不涂。四、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)注意的質(zhì)量問題1、主控項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）涂裝前鋼材表面除銹應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。處理后的鋼材表面不應(yīng)有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。（2）涂料、涂裝遍數(shù)、涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)涂層厚度無要求時(shí)，涂層干漆膜總厚度：室外應(yīng)為150um，室內(nèi)應(yīng)為125um，其允許偏差為－25um。每層涂層干漆膜厚度的允許偏差為－5um。

（3）構(gòu)件上不得有誤涂、漏涂，涂層應(yīng)無脫皮和返銹。2、一般項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)處在有腐蝕介質(zhì)環(huán)境或外露且設(shè)計(jì)有要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行涂層附著力測(cè)試，在檢測(cè)處范圍內(nèi)，當(dāng)涂層完整程度達(dá)到70%以上時(shí)，涂層附著力達(dá)到合格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。（2）涂裝完成后，構(gòu)件的標(biāo)志、標(biāo)記和編號(hào)應(yīng)清晰完整。3應(yīng)注意的質(zhì)量問題1）涂料、涂裝遍數(shù)、涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件和涂裝工藝的要求。2）配置好的涂料不宜存放過久，涂料應(yīng)在使用的當(dāng)天配置。稀釋劑的使用應(yīng)按說明書的規(guī)定執(zhí)行，不得隨意添加。3）涂裝時(shí)的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度應(yīng)符合涂料產(chǎn)品說明書的要求。4）施工圖中注明不涂裝的部位不得涂裝。安裝焊縫處應(yīng)留出30—50mm暫不涂裝飛機(jī)撞擊大樓的結(jié)構(gòu)分析飛機(jī)撞世貿(mào)大樓的沖擊力初步分析：1.基本條件：假設(shè)飛機(jī)重量為m=1000t=1000000(kg),

飛機(jī)撞擊大樓前的速度為v=250(m/s)

飛機(jī)與大樓的撞擊接觸時(shí)間為t=2s

飛機(jī)撞擊高度為h=240m

大樓結(jié)構(gòu)簡化為筒體結(jié)構(gòu)，平面尺寸為50×50m,

筒體厚1m。2.初步分析：由沖量定理可以求出撞擊力F=mv/t=125000kN，相當(dāng)于1/10個(gè)廣島原子彈結(jié)構(gòu)基底彎矩M=F×h=3.0×107kNm

結(jié)構(gòu)基底軸向最大應(yīng)力設(shè)為f

則f×S×b=Mf=12Mpa而此次恐怖事件中，飛機(jī)都是裝滿了航空汽油，在飛機(jī)與大樓相撞時(shí)，巨大的沖擊力引起油箱爆炸，受撞部位鋼材溫度急劇升高，應(yīng)當(dāng)超過700度，使得這部分結(jié)構(gòu)的鋼材退出工作,而結(jié)構(gòu)又為筒中筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的整體性要求非常高，破一角則整個(gè)筒結(jié)構(gòu)就不再成立。同時(shí)，撞擊帶來的巨大沖擊力是本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所沒有，也不可能考慮的，經(jīng)過詳細(xì)分析,飛機(jī)撞擊相當(dāng)于烈度12級(jí)的強(qiáng)烈地震，而大樓的抗震等級(jí)僅為8。通過計(jì)算機(jī)模擬分析和Ansys,algor有限元程序分析，結(jié)構(gòu)在撞擊工程中最大應(yīng)力是鋼材容許應(yīng)力的50倍。3.結(jié)論：按照我國設(shè)計(jì)規(guī)范，可以看出這棟大樓在這么大的沖擊力作用下在一個(gè)半小時(shí)后才倒塌，說明大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常成功，充分體現(xiàn)了延性設(shè)計(jì)抗震的特點(diǎn)，是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)成功典范。在這之中高溫、應(yīng)力導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)破壞。

一、背景

一汽車廠磨具生產(chǎn)車間，建筑面積17835㎡，采用先張法預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，主體2層，局部3層結(jié)構(gòu)，彩鋼板屋面及防護(hù)。施工中發(fā)生如下事件：事件一：部分鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)摩擦型高強(qiáng)螺栓連接點(diǎn)接觸面及安裝焊縫處均涂刷了防腐涂料。事件二：施工人員在39℃的工作地點(diǎn)把部分鋼材涂刷了防腐涂料。二、問題（1）事件一中的部分鋼構(gòu)件是否予以驗(yàn)收，為什么？（2）施工人員做的是否合理？防腐涂料施工過程質(zhì)量控制要點(diǎn)有那些？答：（1）不能予以驗(yàn)收。因?yàn)槟Σ列透叨嚷菟ㄟB接點(diǎn)接面，施工圖中注明的不涂層部位，均不得涂刷。安裝焊縫處應(yīng)留出30~50mm寬的范圍暫時(shí)不涂。（2）不合理。施工過程質(zhì)量控制①、在