關(guān)于銅屋面腐蝕的幾點(diǎn)思考

關(guān)于銅屋面腐蝕的幾點(diǎn)思考長期的實(shí)踐表明，銅是經(jīng)濟(jì)上劃算又耐腐蝕的建筑用金屬之一。同不銹鋼和鈦一樣，銅常常用于要求耐腐蝕的場合。盡管沒有一種屋面材料是十全十美的，但是在壽命、經(jīng)濟(jì)、制作、維護(hù)以及環(huán)保等方面銅完全可以滿足業(yè)主、建筑師以及承包商的要求。長壽命的銅屋面系統(tǒng)和泛水比比皆是，有許多已經(jīng)使用了一個(gè)多世紀(jì)。眾所周知，許多因素可能會影響金屬屋面和泛水的潛在壽命，腐蝕就是其中之一。任何建筑物的金屬表面暴露在某種化學(xué)物質(zhì)環(huán)境中就會發(fā)生反應(yīng)。某種金屬怎樣和化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)取決于化學(xué)物種類，濃度以及暴露的時(shí)間。一定濃度的化學(xué)物對某種金屬可能會引起中等程度的腐蝕，對另一種可能會腐蝕得非常歷害，而對第3種金屬可能幾乎沒有作用。有些金屬腐蝕得相當(dāng)快，需要保護(hù)涂料（如油漆）或者“犧牲”涂層（如涂鋅鋼上的鋅涂層）。1氧化與大多數(shù)鋼的氧化不同（常稱銹蝕），銅的氧化是有利的，因?yàn)樗峁┝艘粚臃Q為銅綠的薄膜，起到保護(hù)作用使銅不受腐蝕。例如，美國自由女神像從1886年至今已經(jīng)形成一層非常漂亮的藍(lán)綠色銅綠，有效地保護(hù)了女神像的銅表面。測量結(jié)果表明，這座紀(jì)念像在如此長的時(shí)間內(nèi)表面只減薄了0.127mm。銅會與周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，這就是所謂的風(fēng)蝕（侵蝕）過程，其速率與水汽中所含鹽、大氣污染物（如硫）的多少有關(guān)。在干燥氣候條件下銅表面會形成褐色或?yàn)跄旧你~綠，而在沿?；虺睗竦貐^(qū)，銅綠會逐漸發(fā)生由淺灰色、淺藍(lán)色至綠色的轉(zhuǎn)變。通常在10~30年內(nèi)銅會達(dá)到侵蝕平衡，氧化膜趨于穩(wěn)定，顏色不再變化，其保護(hù)作用保持不變。2酸雨在某些極端情況下，銅（以及其他金屬）可能會在銅綠或保護(hù)氧化膜形成前就受到腐蝕，通常這種情況與酸雨有關(guān)。雨、雪、露、霧一般是酸性的，這主要是由于水與二氧化碳作用的結(jié)果。在沒有受到污染的空氣中雨水的ｐＨ值為5.6左右。酸性化學(xué)物濃度較高（ｐＨ小于5.5）的雨叫酸雨。它源于煤的燃燒、化學(xué)制造過程中產(chǎn)生的污染物以及會向空氣中釋放出硫和氮氧化物并和水汽結(jié)合的其他途徑。酸雨并不是什么新東西，早在150年前人們對此就已經(jīng)有所了解。上世紀(jì)20年代以后，酸雨成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。近來，世界大部分地區(qū)一直在采取各種措施遏制其惡化的勢頭，遺憾的是，酸雨仍然存在并產(chǎn)生各種問題，例如，酸雨的積累效應(yīng)使建筑用金屬發(fā)生腐蝕。酸雨的最終效果直接與水的ｐＨ值大小、酸性水與金屬接觸的長短（所謂滯雨時(shí)間）以及遮擋情況（擋住陽光會延長水分滯留時(shí)間）有關(guān)。美國國家大氣沉積項(xiàng)目組（NADP）在其網(wǎng)頁上示出了美國大陸各地的ｐＨ分布圖，與10余年前相比ｐＨ的水平?jīng)]有發(fā)生明顯的變化，似乎表明人們在減輕酸雨的努力方面充其量只是起到了抑制作用，并沒有大的改觀。NADP的資料對于大致判斷各地可能發(fā)生腐蝕的情況有所幫助，然而，建筑設(shè)計(jì)人員和施工承包商還應(yīng)當(dāng)評估建筑物所在地的實(shí)際環(huán)境狀況。通過對當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有建筑物的調(diào)研可以獲得該地區(qū)是否存在有害酸雨的線索。金屬表面的斑點(diǎn)以及脫皮現(xiàn)象是判別是否腐蝕的主要特征，但實(shí)驗(yàn)室分析仍然可能是必要的。黑色或變色的銅一般是大氣作用或者是與其他材料化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，并不一定說明已經(jīng)腐蝕。經(jīng)常與金屬板打交道的建筑師和承包商都知道如果使用不當(dāng)任何金屬都會加快腐蝕。在可能有腐蝕問題的地區(qū)，最好的辦法就是盡可能使用最耐腐蝕的建筑用金屬，如銅、不銹鋼和鈦。應(yīng)當(dāng)記住，只有當(dāng)金屬表面是潮濕的，腐蝕才變得活躍起來。酸雨只有在始終保持與金屬表面接觸的情況下才會產(chǎn)生腐蝕問題。因而，不論建筑物的地理位置如何，建議都應(yīng)采用一些謹(jǐn)慎的做法，例如，適當(dāng)?shù)男顾O(shè)計(jì)和細(xì)部處理，以減少酸雨在金屬表面的滯留時(shí)間等，就能防止大部分大氣腐蝕的問題。多年來，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)識到當(dāng)酸雨集中在銅或其他金屬的小范圍內(nèi)時(shí)，腐蝕便可能發(fā)生。例如，當(dāng)雨水降落在大面積的某些屋面材料上，（如瓦、石板瓦、木材或?yàn)r青）并且往下流，這種情況就可能發(fā)生。因?yàn)樗嵊暝谶@些材料上流動(dòng)，不可能被中和，當(dāng)水經(jīng)面積較小的銅泛水分流或銅水槽接收時(shí)，銅在生成保護(hù)性銅綠前就可能變壞。相反，經(jīng)石灰石或花崗石的集中逕流就不會發(fā)生此類問題，因?yàn)檫@些材料往往會中和水的酸度。另一種腐蝕可能發(fā)生在將雨水導(dǎo)入銅水槽和銅天溝的相對惰性的屋面材料滴水邊，如果瀝青瓦直接安裝在金屬泛水上，腐蝕作用就更大，因?yàn)橛捎诿?xì)作用水分保留在邊緣，形成“線狀腐蝕”。3屋面坡度銅開發(fā)協(xié)會（CDA）建議銅屋面板系統(tǒng)及銅泛水應(yīng)有一定的坡度，使水能很快從結(jié)構(gòu)物流走，從而不會滲入接縫或形成積水。因?yàn)榉e水蒸發(fā)時(shí)，會使水中酸度提高到對金屬產(chǎn)生有害作用的程度并導(dǎo)致腐蝕。簡單的解決辦法就是使金屬板易于泄水或排水，甚至墻的壓頂也應(yīng)有一定的坡度。壓頂越寬，坡度越小，積聚酸性水的危險(xiǎn)越大。水槽應(yīng)有坡度以利排水并能容納預(yù)定數(shù)量的逕流，逕流的大小與屋頂面積、坡度以及當(dāng)?shù)亟涤炅坑嘘P(guān)。在有可能出問題的地方則要使用較厚的銅板。建筑師或承包商有時(shí)對細(xì)部考慮不周，因?yàn)樵S多時(shí)候會錯(cuò)誤地認(rèn)為這樣可以省時(shí)、省錢，也有些時(shí)候是因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)。例如那些經(jīng)常與涂層鋼或鋁產(chǎn)品打交道的人常常依賴密封膏進(jìn)行細(xì)部處理。在多數(shù)情況下，對設(shè)計(jì)到位的銅結(jié)構(gòu)，密封膏不是必須的；在一般情況下應(yīng)當(dāng)用釬焊而不是粘結(jié)劑或密封膏；在要求高的地方，接縫應(yīng)當(dāng)是防水的，例如內(nèi)部排水槽要用釬焊焊接。另外，其他一些常用金屬要么很難焊牢，要