關(guān)于某游泳館鋼網(wǎng)架銹蝕問題的原因分析

楊淑絨

摘 要：某游泳鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，使用16年，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)銹蝕嚴(yán)重，存在嚴(yán)重安全隱患，經(jīng)對現(xiàn)場及相關(guān)資料調(diào)查研究后，確定處置措施并對類似使用條件的鋼網(wǎng)架的銹蝕問題成因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架;銹蝕;電化學(xué)腐蝕

1 前言

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架因其具備的大跨度、質(zhì)量輕、施工便捷等特點(diǎn)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用及其廣泛，主要用于采光屋面、游泳館、廠房等需求大空間建筑物。但是由于鋼材本身的腐蝕的問題，加之使用過程中的維護(hù)保養(yǎng)方面的缺位，造成使用年限不能滿足等同于混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。本文結(jié)合某游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的銹蝕問題，對銹蝕的原因進(jìn)行分析，并提出防止措施。

2 工程概況

2.1 某游泳館網(wǎng)架工程結(jié)構(gòu)形式為磚混、框架、網(wǎng)架多種結(jié)構(gòu)形式。建筑面積2770m2，開工日期：1999.7.5，竣工日期：2000.8.15。該工程鋼結(jié)構(gòu)形式為焊接球正方四角錐網(wǎng)架。網(wǎng)架長度為59.72 m，寬度為35.72 m，屋蓋面積2160 m2。截止2016年該工程已使用16年。

.2 發(fā)現(xiàn)存在銹蝕問題后，參建相關(guān)方組織專家、專業(yè)人員實(shí)地查看、走訪了解，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架部分球體、桿件出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕，脫皮，局部銹蝕穿孔，存在局部貼板補(bǔ)焊現(xiàn)象;支座部分黑銹嚴(yán)重，桿件油漆掉落可見漆膜厚度達(dá)2～3mm，多層漆膜之間明顯夾雜銹跡;據(jù)了解游泳館使用的塑料座椅老化速度極快，每年更換一次，屋面板已由建設(shè)單位整體進(jìn)行了更換，在營運(yùn)期間建設(shè)單位曾多次組織進(jìn)行維護(hù)，頻率約為每2～3年，維護(hù)方法為除銹并進(jìn)行常規(guī)刷漆，至2014年進(jìn)行大修維護(hù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)除銹的銹渣多達(dá)十?dāng)?shù)袋之多，及個(gè)別管壁銹蝕穿孔等問題。。

3 對該游泳館處理意見及處理結(jié)果。

建設(shè)方組織參建方及相關(guān)專業(yè)專家，對現(xiàn)場情況及相關(guān)圖片、資料進(jìn)行查驗(yàn)，對銹蝕的原因進(jìn)行了分析，確定處理的意見為：

3.1 該游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架存在嚴(yán)重安全隱患，不能使用，應(yīng)盡快拆除。

3.2 建議更換鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，提高防腐設(shè)計(jì)等級并應(yīng)在使用過程中由專業(yè)防腐公司進(jìn)行維護(hù)。

后建設(shè)單位封閉該游泳館，并組織了網(wǎng)架的拆除，重新更換鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架。

4 同類型問題網(wǎng)架的案例

4.1 網(wǎng)絡(luò)上可查閱的案例

A、《山西建筑》2009年5月第13期發(fā)表的某游泳館焊接空心球網(wǎng)架銹蝕評價(jià)及原因探討。（某游泳館，焊接球網(wǎng)架，建于1986年，使用20年，嚴(yán)重銹蝕）

B、《全面腐蝕控制》2013年5月第五期某游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架失效分析及防腐方案設(shè)計(jì)。

（某游泳館，螺栓球網(wǎng)架，建于1996年，使用10年，嚴(yán)重銹蝕）

C、《施工技術(shù)》2010年8月第39卷增刊某游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架鑒定分析。

（某游泳館，焊接球網(wǎng)架，建于1996年，使用9年，嚴(yán)重銹蝕）

D、《建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》2009年第五期編號為l007—9467（2009）05—0024—03的西部游泳館設(shè)計(jì)存在問題及其整改措施。文中的塔里木石油勘探開發(fā)公司游泳館、烏魯木齊鐵路游泳館、烏魯木齊市電信游泳館、卡拉瑪依市政游泳館、烏魯木齊市紅山游泳館、石化游泳館及獨(dú)山子游泳館、卡拉瑪依采油二廠游泳館等。（銹蝕程度不同）

E、溫州“優(yōu)質(zhì)工程”體育中心游泳館大修。

4.2 據(jù)了解的同期或相近年份游泳館網(wǎng)架工程問題案例。（拆除或銹蝕嚴(yán)重，使用均不足20年，10年至15年之間）

A、大同鐵路游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架。（拆除）

B、太原市新建路游泳館。（拆除）

C、忻州市頓村游泳館（銹蝕嚴(yán)重）。

D、長春格林夢戲水中心鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架。（螺栓球網(wǎng)架，使用時(shí)間5～6年后銹蝕嚴(yán)重拆除）。

5 原因分析

5.1 游泳館的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架所處環(huán)境是銹蝕的根本原因

根據(jù)腐蝕定義和環(huán)境（ISO 129 44 -2）中規(guī)定，游泳館屬于內(nèi)部典型環(huán)境C4與C5之間。在這種腐蝕環(huán)境下，鋼構(gòu)件及建筑物不僅要承受高溫并伴有有害介質(zhì)存在條件下的腐蝕，同時(shí)要承受電化學(xué)腐蝕。

室內(nèi)游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架所處環(huán)境為高溫、高濕度且伴有有害介質(zhì)氯，室內(nèi)濕度能達(dá)到70%～100%，常規(guī)在春秋冬季運(yùn)行時(shí)在要加溫，在北方冬季，室內(nèi)外溫差較大，通風(fēng)條件不良時(shí)極易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

由于游泳館建筑功能需求大跨度、大空間，通用采用鋼網(wǎng)架及彩鋼屋面設(shè)計(jì)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)及屋蓋保溫較差，游泳館內(nèi)壁溫度低于露點(diǎn)溫度，特別是在高溫、高濕度且通風(fēng)不好的條件下，屋面板內(nèi)面、墻體內(nèi)壁、窗內(nèi)表及鋼網(wǎng)架球體及管件、支座部位結(jié)露非常嚴(yán)重。表面結(jié)露會造成鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架長期處于高溫且含有有害的氯離子的環(huán)境中，造成鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架表面保護(hù)層薄弱的地方首先發(fā)生銹蝕。

當(dāng)防腐涂層原始存在缺陷或遭到破壞，濕度大且通風(fēng)不良時(shí)，水通過涂層缺陷之處與金屬表面接觸，由于組成環(huán)境的介質(zhì)中有凝聚態(tài)的水存在，金屬材料的腐蝕以電化學(xué)腐蝕的過程進(jìn)行，金屬銹層的膨脹導(dǎo)致防腐涂層鼓起、破裂和呈塊狀剝離等狀態(tài)。在干濕交替的條件下，銹層加速鋼的腐蝕過程。

5.2 游泳館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)件化學(xué)腐蝕機(jī)理

按照《游泳池和水上游樂池給水排水設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS 14：2002，為抑制游泳池水中的細(xì)菌滋長，保證水質(zhì)，我國目前普遍采用向池水中加投液氯的方法，投放量約為1～3mg/L。按照測試池水中的余氯量維持在0.2～0.5mg/L（一般為0.4mg/L）左右。

由于游泳池水溫較高，及水面蒸發(fā)，次氯酸和鹽酸隨同水蒸氣不斷向空氣中散發(fā)，水蒸汽中的次氯酸和鹽酸均為強(qiáng)氧化劑，遇到金屬表面即發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，由此引起鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架腐蝕破壞的嚴(yán)重后果。

5.3 關(guān)于游泳館建設(shè)時(shí)建筑防腐規(guī)范的情況及現(xiàn)狀：

建筑防腐規(guī)范在該工程建設(shè)年代規(guī)定不明確，防腐蝕等級規(guī)定及防腐蝕保護(hù)層的設(shè)計(jì)使用年限的規(guī)定不清晰且認(rèn)識不足，施工方法及材料的選用在當(dāng)時(shí)也極為有限。

《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50212—91中2.2.2對鋼結(jié)構(gòu)基層的要求，僅為鋼結(jié)構(gòu)表面處理分兩級，一級鋼結(jié)構(gòu)表面無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物，任何殘留的痕跡只能是點(diǎn)狀或條紋狀輕微色斑。2.2.3表面處理方法，可采用干法噴砂、酸洗處理、機(jī)械或人工除銹。

《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50212—2002版細(xì)化為表面處理可采用噴射或拋射除銹，手工和動力工具除銹，火焰除銹或化學(xué)除銹。并給出噴射或拋射除銹的相關(guān)分級Sa1、Sa2、Sa2.5等分級要求。

防腐保護(hù)涂層的使用年限在2011年頒布的《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T251-2011）中有規(guī)定。防護(hù)防腐蝕保護(hù)涂層的使用年限，按照2011年頒布的規(guī)范要求，最長為十年至十五年之間，對于腐蝕性等級為Ⅴ級的環(huán)境防腐蝕保護(hù)層設(shè)計(jì)使用年限2～3年時(shí)保護(hù)層最小厚度為180μm。

目前，涉及游泳館消毒有《CJ 244 游泳池水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，其中《CECS 14：游泳池和水上游樂池給水排水設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定氯消毒的要求為投加量（以有效氯計(jì)）宜按照1～3mg/L設(shè)計(jì)。

6 結(jié)語

在特定的腐蝕環(huán)境下，鋼網(wǎng)架的銹蝕開展極為迅速。作為游泳館屋面結(jié)構(gòu)的鋼網(wǎng)架在設(shè)計(jì)施工過程一般會被認(rèn)為是普通的鋼結(jié)構(gòu)而輕視其特殊的使用環(huán)境，從建設(shè)單位、設(shè)計(jì)及施工單位、監(jiān)理單位等五方主體不能引起足夠的重視，可能在施工過程中形成初始缺陷，如不能在使用過程中采取及時(shí)有效的專業(yè)的維護(hù)，使用壽命將會大幅降低。在涉及到腐蝕環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，要深刻理解設(shè)計(jì)意圖，從鋼結(jié)構(gòu)材料除銹、加工、安裝、防火、防腐涂裝等工序必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格落實(shí)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在建筑物投入使用后，應(yīng)制定檢查保養(yǎng)、維護(hù)方案，組織專業(yè)隊(duì)伍定期維護(hù)保養(yǎng)，才能保證其使用壽命，不發(fā)生安全質(zhì)量事故。