钢材防护：提高抗腐蚀能力，保护建筑材料

钢材的腐蚀既有内因（材质），又有外因（环境介质）的作用，因此要防止或减少钢材的腐蚀可以从改变钢材本身的易腐蚀性、隔离环境中侵蚀性介质或改变钢材表面的电化学腐蚀等入手。

（一）保护层法

通常的方法是采用在表面施加保护层，使钢材与周围介质隔离。保护层可分为金属保护层和非金属保护层两类。

非金属保护层常用的是在钢材表面刷漆，常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，面漆有调和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等，该方法简单易行，但不耐久。此外，还可以采用塑料保护层、沥青保护层、搪瓷保护层等。

金属保护层是用耐蚀性较好的金属，以电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面，如镀锌、镀锡、镀铬等。薄壁钢材可采用热浸镀锌或镀锌后加涂塑料涂层等措施。

混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境条件等考虑混凝土的质量要求，主要是保证混凝土的密实度（控制最大水比和最小水泥用量、加强振捣）、保证足够的保护层厚度、限制氯盐外加剂的掺和量和保证混凝土一定的碱度等；还可掺用阻锈剂（如亚硝酸钠等）。国外有采用钢筋镀锌、镀镍等方法。对于预应力钢筋，一般含碳量较高，又多系经过变形加工或冷加工，因而对锈蚀破坏较敏感，特别是高强度热处理钢筋，容易产生应力锈蚀现象。故重要的预应力承重结构，除禁止掺用氯盐外，应对原材料进行严格检验。

（二）制成合金

钢材的组织及化学成分是引起腐蚀的内因。通过调整钢的基本组织或加入某些合金元素，可有效地提高钢材的抗腐蚀能力。例如，在钢中加入一定量的合金元素铬、镍、钛等，制成耐候钢。这种钢在大气作用下，能在表面形成一种致密的防腐保护层，起到耐腐蚀作用。耐候钢的强度级别与常用碳素钢和低合金钢一致，技术指标也相近，但其耐腐蚀能力却高出数倍。

（三）混凝土用钢筋的防锈(www.xing528.com)

在正常的混凝土中pH 值约为12，这时钢材表面能形成碱性氧化膜（钝化膜），对钢筋起保护作用。若混凝土碳化后，由于碱度降低（中性化）会失去对钢筋的保护作用。此外，混凝土中氯离子达到一定浓度，也会严重破坏钢筋表面的钝化膜。

为防止钢筋锈蚀，应保证混凝土的密实度以及钢筋外侧混凝土保护层的厚度，在二氧化碳浓度高的工业区采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，限制含氯盐外加剂掺量并使用混凝土用钢筋防锈剂。预应力混凝土应禁止使用含氯盐的集料和外加剂。钢筋涂覆环氧树脂或镀锌也是一种有效的防锈措施。

【工程案例8-2】

【现象】　为了防止冰雪对汽车行驶造成的事故危害，20 世纪50—60 年代，以美国为主的西方国家开始大量使用防冰盐。到了70—80 年代，防冰盐所带来的腐蚀破坏大量表现出来，美国56.7 万座高速公路桥已有半数以上遭腐蚀和需要修复。

【原因分析】　氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，当接触到钢铁表面，会迅速破坏钢铁表面的钝化层，即使在强碱性环境中，氯离子引起的点锈依然会发生。当氯离子渗透到达钢筋表面，氯离子浓度较高的局部保护膜被破坏，成为活化态，在氧和水充足的条件下，活化的钢筋表面形成一个小阳极，未活化的钢筋表面成为阴极，结果阳极金属铁溶解，形成腐蚀坑，一般称这种腐蚀为点腐蚀。

【工程案例8-3】

【现象】　2001 年9 月11 日，美国纽约世贸大厦、五角大楼相继遭到被恐怖分子劫持的飞机的撞击，有110 层、高410 米的纽约世贸大厦在“隆隆”巨响中化作了尘烟。

【原因分析】　两座建筑物均为钢结构，钢材有一个致命的缺点，就是遇高温变软，丧失原有的强度。一般的钢材超过300 ℃，强度就急降一半；500℃左右的燃烧温度就足以让无防护的钢结构建筑物完全垮塌。耐火性差，成为超高层建筑物无法回避的固有缺陷，使纽约世贸大楼这样由美国高强度的建筑材料、高水平的结构设计技术建成的大楼还是未能躲过被大火毁灭的命运。