钢结构工程质量通病-分析与防治

第八章钢结构工程质量通病分析与防治第五节钢结构工程防腐蚀一、钢结构腐蚀破坏

普通钢材的抗腐蚀能力比较差，这一直是工程上关注的重要问题。腐蚀使钢结构杆件净截面面积减损，降低结构承载力和可靠度，腐蚀形成的“锈坑”使钢结构脆性破坏的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。

钢结构下列部位容易发生锈蚀：经常干湿交替又未包混凝土的构件；埋入地下的地面附近部位，如柱脚等；可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位；组合截面净空小于12mm，难于涂刷油漆部位；屋盖结构、柱下节点部位；易积灰又湿度大的构件部位等。二、锈蚀类型及影响因素一般我们将钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏过程称为“腐蚀”，也叫“钢筋锈蚀”。1、大气腐蚀：由于大气中水和氧等物质的作用引起的腐蚀。（1）、影响因素：湿度、降水量、温度、日照量、大气污染物质。（2）、防治措施：采用乃是钢材、使用涂层和金属镀层保护、降低大气湿度。2、淡水腐蚀：是指不含盐、碱和酸等水的腐蚀。

重要影响因素：温度、氧气浓度等。3、酸腐蚀：是指在酸性条件下刚才的腐蚀。影响因素：氢离子浓度、酸的类型、温度等。4、碱腐蚀：是指在碱性环境下钢材的腐蚀。影响因素：温度、压力、ph值和碱性金属种类等。5、盐类腐蚀：是指在盐类介质中钢材的腐蚀。影响因素：盐的种类、浓度和温度。6、海水腐蚀：海洋中的腐蚀介质复杂，它包括有盐类腐蚀、电化学腐蚀、海生物腐蚀等。影响因素：与海水介质的接触深度；海水流速；海生物；海水温度。防治措施：正确确定腐蚀程度；减少水流的流度以避免冲击腐蚀；尽可能消除不必要的缝隙；减少产生电化学腐蚀的条件；减少物件的应力集中现象；注意焊接加工杂散电流的影响；涂覆防护；电化学保护。7、土壤腐蚀：钢结构埋入土壤中所受的腐蚀。影响因素：土壤性质、杂散电流、微生物。防治措施：覆盖层保护；阴极保护；改变土壤环境。8、有机系非水溶剂的腐蚀：分有机和无机系。防治措施：隔绝水的侵入；添加防止非水溶剂变成腐蚀介质的外加剂。9、高温腐蚀：在高温时，有水分存在，钢材黑皮的电位不同，从而构成了原电池，使钢材产生电化学腐蚀。防治措施：①根据使用寿命、环境介质与温度、负载状态及成本选择合适的合金钢种；②改善高温环境；③表面处理10、应力腐蚀：是指钢材在应力状态下腐蚀加速的现象。11、电腐蚀：是钢结构处于杂散电场中，在阳极区即电流通过钢材的部位发生腐蚀三、钢结构锈蚀处理1、检查锈蚀程度，选择合适的处理方法。2、处理方法的应用（钢结构防腐涂装法）操作工艺1、工艺流程：基面清理→底漆涂装→面漆涂装→检查验收基面处理（1）建筑钢结构工程的油漆涂装应在钢结构制作或安装验收合格后进行。油漆涂刷前，应将需涂装部位的铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。（2）为了保证涂装质量，根据不同需要可以分别选用以下除锈工艺。①、人工除锈：是由人工用一些比较简单的工具，如刮刀、砂轮、砂布、钢丝刷等工具清除钢构件上的铁锈。这种方法工作效率低，劳动条件差，除锈也不彻底。②、机械除锈：采用风动和电动工具——磨光机、风枪、风动针除锈机。③、喷砂除锈：它是利用压缩空气的压力，连续不断地用石英砂铁砂冲击钢构件的表面，把钢材表面的铁锈、油污等杂物清干净，露出金属钢材本色的一种除锈方法。这种方法效率高，除锈彻底，是比较先进的除锈工艺。④、酸洗除锈：它是把需涂装的钢构件浸放在酸池内,用酸除去构件表面的油污和铁锈。采用酸洗工艺效率也高，除锈比较彻底，但是酸洗以后必须用热水或清水冲洗构件，如果有残酸存在，构件的锈蚀会更加厉害。底漆和面漆涂装（1）、涂层材料的选择：从材料的品种、性能、规格选择符合施工设计要求的。底漆功能：是使漆膜与基层结合牢固，表面又易被面漆附着，它要渗水性小，底漆要有防锈蚀性能好的颜料和填料，阻止锈蚀发生。面漆功能：保护下层底漆。（2）、涂层结构选择（3）、涂层厚度确定（4）、施工（见书207页）施工过程质量控制：①、在涂刷涂料前必须对钢结构表面进行除锈，达到清洁程度后一般在4~6h内涂第一道涂料。②、涂层时工作地点温度应为5~38℃之间，相对湿度不应大于85%。雨天或构件表面结露时不宜涂刷。每道涂刷后应按规定时间间隔干燥固化后再涂后道涂料。③、摩擦型高度螺栓连接点接面，施工图中注明的不涂层部位，均不得涂刷。安装焊缝处应留出30~50mm宽的范围暂时不涂。四、质量标准及应注意的质量问题1、主控项目质量标准（1）涂装前钢材表面除锈应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。处理后的钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。（2）涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150um，室内应为125um，其允许偏差为－25um。每层涂层干漆膜厚度的允许偏差为－5um。

（3）构件上不得有误涂、漏涂，涂层应无脱皮和返锈。2、一般项目质量标准（1）当钢结构处在有腐蚀介质环境或外露且设计有要求时，应进行涂层附着力测试，在检测处范围内，当涂层完整程度达到70%以上时，涂层附着力达到合格质量标准的要求。（2）涂装完成后，构件的标志、标记和编号应清晰完整。3应注意的质量问题1）涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计文件和涂装工艺的要求。2）配置好的涂料不宜存放过久，涂料应在使用的当天配置。稀释剂的使用应按说明书的规定执行，不得随意添加。3）涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求。4）施工图中注明不涂装的部位不得涂装。安装焊缝处应留出30—50mm暂不涂装飞机撞击大楼的结构分析飞机撞世贸大楼的冲击力初步分析：1.基本条件：假设飞机重量为m=1000t=1000000(kg),

飞机撞击大楼前的速度为v=250(m/s)

飞机与大楼的撞击接触时间为t=2s

飞机撞击高度为h=240m

大楼结构简化为筒体结构，平面尺寸为50×50m,

筒体厚1m。2.初步分析：由冲量定理可以求出撞击力F=mv/t=125000kN，相当于1/10个广岛原子弹结构基底弯矩M=F×h=3.0×107kNm

结构基底轴向最大应力设为f

则f×S×b=Mf=12Mpa而此次恐怖事件中，飞机都是装满了航空汽油，在飞机与大楼相撞时，巨大的冲击力引起油箱爆炸，受撞部位钢材温度急剧升高，应当超过700度，使得这部分结构的钢材退出工作,而结构又为筒中筒结构，结构的整体性要求非常高，破一角则整个筒结构就不再成立。同时，撞击带来的巨大冲击力是本身结构设计所没有，也不可能考虑的，经过详细分析,飞机撞击相当于烈度12级的强烈地震，而大楼的抗震等级仅为8。通过计算机模拟分析和Ansys,algor有限元程序分析，结构在撞击工程中最大应力是钢材容许应力的50倍。3.结论：按照我国设计规范，可以看出这栋大楼在这么大的冲击力作用下在一个半小时后才倒塌，说明大楼结构设计非常成功，充分体现了延性设计抗震的特点，是一个很好的设计成功典范。在这之中高温、应力导致了钢结构破坏。

一、背景

一汽车厂磨具生产车间，建筑面积17835㎡，采用先张法预应力管桩基础，主体2层，局部3层结构，彩钢板屋面及防护。施工中发生如下事件：事件一：部分钢结构进场时，发现摩擦型高强螺栓连接点接触面及安装焊缝处均涂刷了防腐涂料。事件二：施工人员在39℃的工作地点把部分钢材涂刷了防腐涂料。二、问题（1）事件一中的部分钢构件是否予以验收，为什么？（2）施工人员做的是否合理？防腐涂料施工过程质量控制要点有那些？答：（1）不能予以验收。因为摩擦型高度螺栓连接点接面，施工图中注明的不涂层部位，均不得涂刷。安装焊缝处应留出30~50mm宽的范围暂时不涂。（2）不合理。施工过程质量控制①、在