金屬材料表面耐久性預(yù)防措施及相關(guān)因素分析

梁怡弘

（江西水利職業(yè)學(xué)院，江西 南昌 330013）

作為現(xiàn)代建筑工程中最主要的材料之一，金屬材料在工程施工中的用量很大，因此金屬材料的性能很大程度上影響著建筑工程的整體質(zhì)量。金屬材料是由礦山開采后進(jìn)行冶煉制成的材料，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)建設(shè)、海洋、造船等多個(gè)領(lǐng)域的工程中。因此探究金屬材料耐久性的影響因素和預(yù)防措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 金屬材料耐久性的內(nèi)涵分析

在現(xiàn)代工程建設(shè)中，金屬材料往往和建筑框架共同使用，構(gòu)成鋼混結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在房屋工程、公路工程、橋梁工程中均廣泛應(yīng)用。金屬材料的耐久性設(shè)即是指在設(shè)計(jì)年限內(nèi)的正常養(yǎng)護(hù)下，金屬材料能夠保持正常使用、并抵抗自然環(huán)境的各類侵蝕，而不需要維修和加固。其內(nèi)容主要分為以下幾個(gè)方面：

其一，抗?jié)B性，金屬材料結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的致密性，具有一定的防水性能。

其二，抗凍性，即金屬材料在飽和狀態(tài)下抵抗凍融循環(huán)作用且保持強(qiáng)度和使用價(jià)值的能力。

其三，抗侵蝕性，金屬材料所具備的抵抗化學(xué)物質(zhì)或是介質(zhì)侵蝕的能力。

2 金屬材料耐久性的影響因素介紹

2.1 金屬材料合金

金屬材料是金屬冶煉與催化材料同構(gòu)成的混合合金材料，金屬復(fù)合材料當(dāng)中包含的堿性物質(zhì)能夠和空氣中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬材料表面組織和成分發(fā)生變化，進(jìn)而影響到其使用性能。隨著金屬材料碳化程度的增加，金屬材料的堿性不斷降低，其對(duì)鋼筋起到的保護(hù)作用也將得到大幅度的削弱，同時(shí)加劇金屬材料的收縮，最終引發(fā)裂縫問題。

2.2 金屬材料變質(zhì)

金屬材料變質(zhì)即是指因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使得金屬材料的性能發(fā)生概念，結(jié)合實(shí)踐來看，在兩種情況下，金屬材料會(huì)發(fā)生變質(zhì)：其一，金屬材料會(huì)與空氣中的水分經(jīng)金屬元素結(jié)構(gòu)的孔隙進(jìn)入其結(jié)構(gòu)內(nèi)部，一旦遭遇低溫環(huán)境，這部分水分結(jié)冰后體積膨脹，導(dǎo)致金屬材料表面出現(xiàn)裂縫。會(huì)造成金屬材料抗凍性能的降低，同時(shí)也會(huì)影響到其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其二，金屬材料因水分侵蝕，導(dǎo)致其成分中包含的氫氧化鈣等堿性物質(zhì)與水或是酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致金屬材料的內(nèi)部分子材料結(jié)構(gòu)遭到破壞，造成其耐久性的下降，如圖1所示。

圖1 金屬材料分子結(jié)構(gòu)

2.3 鋼筋銹蝕

鋼筋是建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，鋼筋銹蝕也會(huì)對(duì)建筑物的耐久性造成影響。通常情況下，造成鋼筋銹蝕的因素有四種，其一，鋼筋、在空氣環(huán)境的作用下，因點(diǎn)化反應(yīng)生成鐵銹，引發(fā)裂縫問題。之后一些腐蝕性物質(zhì)會(huì)經(jīng)由裂縫進(jìn)入其內(nèi)部，進(jìn)一步損害建筑物的耐久性。其二，鋼筋在腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下出現(xiàn)脆性斷裂。其三，鋼筋表面的保護(hù)膜被氯離子破壞，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕。其四，在微堿性和酸性環(huán)境下，建筑中的鋼筋因氫脆現(xiàn)象發(fā)生斷裂。

3 預(yù)防金屬材料耐久性降低的有效措施

3.1 預(yù)防金屬材料腐蝕現(xiàn)象

腐蝕現(xiàn)象不僅會(huì)降低金屬材料的耐久性，對(duì)其內(nèi)部鋼筋也會(huì)造成一定的不利影響。想要預(yù)防金屬材料腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，最有效的方法就是提高金屬材料的抗腐蝕性。具體方法如下：首先，增加鋼筋外部保護(hù)層的厚度，但這樣做僅僅只是能夠?qū)饘俨牧细g起到緩解作用。其次，強(qiáng)化金屬材料的密實(shí)性和抗?jié)B性，這樣做可以有效的防止二氧化碳對(duì)金屬材料的滲透，從根本上強(qiáng)化金屬材料抗腐蝕性能。

3.2 預(yù)防金屬材料發(fā)生變質(zhì)

從上文論述中我們已經(jīng)知道，金屬材料變質(zhì)主要表現(xiàn)為凍融或是腐蝕性介質(zhì)侵蝕等，對(duì)此，應(yīng)積極采取預(yù)防措施。

首先，針對(duì)凍融破壞，可以從金屬材料配合比設(shè)計(jì)入手，適當(dāng)?shù)慕档退冶龋蚴遣捎靡龤鈩?。但需注意的是，引氣劑的使用?huì)對(duì)金屬材料的強(qiáng)度造成一定影響，因此添加時(shí)一定要謹(jǐn)慎，避免出現(xiàn)金屬材料強(qiáng)度達(dá)不到要求的情況。其次，針對(duì)腐蝕性介質(zhì)侵蝕，可以采取限制金屬材料對(duì)比的方式，最大程度的削弱腐蝕介質(zhì)帶來的影響。

3.3 預(yù)防鋼筋銹蝕現(xiàn)象

其一，在鋼筋表面設(shè)置環(huán)氧涂層，以靜電噴涂的方式在鋼筋表面形成一層由環(huán)氧樹脂粉末構(gòu)成的防腐層，這樣可以有效的抵抗氯離子、氧離子的侵蝕。

其二，對(duì)金屬材料表面的保護(hù)層進(jìn)行優(yōu)化。這是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的一種方法，具體是通過使用耐堿性、耐老化的材料提高鋼筋對(duì)抗惡劣腐蝕環(huán)境條件的能力。

其三，降低金屬材料的堿集料反應(yīng)。隨著現(xiàn)代工程的不斷發(fā)展，工程建設(shè)對(duì)金屬材料強(qiáng)度的要求持續(xù)提升，這就需要對(duì)金屬材料中金屬元素的含量進(jìn)行提高，同時(shí)相較于過去，建筑工程中金屬材料混合料所占的比例也在減少，而且劣質(zhì)材料常常被應(yīng)用到工程建設(shè)中，這使得堿集料反應(yīng)得不到有效的抑制，對(duì)金屬材料的耐久性造成了較大的影響。對(duì)此，可以采取以下預(yù)防措施：合理設(shè)計(jì)金屬材料總堿量的配合比；在金屬材料中摻入冶金催化劑等能夠抑制堿集料反應(yīng)的材料，但應(yīng)注意用量；在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)一些含堿量較高的外加劑要慎用，且要在應(yīng)用時(shí)作出明確的要求，以此達(dá)到預(yù)防金屬材料表面的腐蝕反應(yīng)效果。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代工程建設(shè)中，金屬材料結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素十分多樣，若是不加預(yù)防，很可能會(huì)對(duì)工程整體質(zhì)量帶來不利影響。對(duì)此，施工單位在作業(yè)過程中，應(yīng)全面了解掌握各項(xiàng)影響因素，有針對(duì)性的選擇預(yù)防措施，金屬材料表面碳化、變質(zhì)、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象的發(fā)生，保障金屬材料的耐久性，促進(jìn)工程質(zhì)量的提升。

金屬材料的應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,更極大程度上促進(jìn)了我國輕工業(yè)及重工業(yè)的發(fā)展腳步。然而,金屬材料在實(shí)際的應(yīng)用中卻常常發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,嚴(yán)重影響金屬制品質(zhì)量或機(jī)械性能,因此,加強(qiáng)對(duì)金屬材料的腐蝕防護(hù)工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文重點(diǎn)分析了金屬材料表面腐蝕現(xiàn)象成因,同時(shí)針對(duì)金屬材料表面腐蝕成因提出相關(guān)防護(hù)措施,以為我國現(xiàn)代化建設(shè)提供更多技術(shù)支持。