談鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕和防護(hù)

史華偉

1 概述

在21世紀(jì)，鋼材是最重要的結(jié)構(gòu)材料之一，其應(yīng)用遍布于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。與鋼筋混凝土等傳統(tǒng)建材相比，鋼結(jié)構(gòu)具有力學(xué)性能好、承載性能強(qiáng)、制造簡易，易于工業(yè)化生產(chǎn)、施工安裝周期短等優(yōu)勢。另外，鋼材的可重復(fù)利用，也充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念。但鋼材的腐蝕現(xiàn)象普遍存在，腐蝕使鋼材的抗冷脆性能下降、疲勞強(qiáng)度降低，帶來的人員和財(cái)產(chǎn)損失也十分巨大。因此，對(duì)鋼材的腐蝕應(yīng)給予足夠的關(guān)注。

2 鋼材的腐蝕機(jī)理

2.1 腐蝕的基本過程

鋼材的腐蝕源于熱力學(xué)性質(zhì)的不穩(wěn)定。鋼是鐵制成的，而鐵是在高爐中用碳對(duì)赤鐵礦(Fe2O3)還原而得到的。這一過程可用一個(gè)簡單的化學(xué)反應(yīng)式表示如下:

上述反應(yīng)在極高溫度下發(fā)生，也需要大量的能量，生成的最終產(chǎn)物和最后的鋼是不穩(wěn)定的。當(dāng)暴露于潮濕及有氧的環(huán)境中時(shí)，鋼將趨向于恢復(fù)成原有的形態(tài):

鋼的表面只能形成極弱的保護(hù)層，在存在濕氣和氧的情況下，就會(huì)產(chǎn)生屬于電化學(xué)性的腐蝕，過程基本上和電解質(zhì)電池相同。在自然暴露的情況下通常可表示如下:

鐵離子和羥基離子反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氫氧化鐵，最終氧化成為鐵銹。

2.2 腐蝕環(huán)境

在潮濕的庫房中放置一塊鋼板，表面會(huì)生銹，但同樣的鋼板放置到土中，生銹的程度就會(huì)更迅速，也嚴(yán)重得多。可見腐蝕的程度和速度依賴于所處的環(huán)境。

2.2.1 大氣腐蝕

空氣中有足夠的氧，因此相對(duì)濕度和污染物對(duì)鋼材在大氣中腐蝕影響巨大。……