鐵路橋梁鋼材的防銹與儲存管理

黃江進(jìn)

摘 要：金屬鋼具有強(qiáng)度高、自重輕、整體剛度好、變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)，一般用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物;材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載;其制作工期短，架構(gòu)簡便，可操作性強(qiáng)，其工業(yè)化程度高，在鐵路工務(wù)橋梁系統(tǒng)應(yīng)用中占有很大比例。由于鋼材極易受到影響導(dǎo)致生銹腐蝕，因此防銹和儲存管理成為了一個非常值得重視的問題。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁;鋼材;防銹

中圖分類號：U445.73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 鋼材的結(jié)構(gòu)特性

鋼，是對含碳量質(zhì)量百分比介于0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統(tǒng)稱。鋼以其低廉的價格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業(yè)、制造業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡某煞帧?/p>

鋼具有材料強(qiáng)度高，自身重量輕、鋼材韌性，塑性好，材質(zhì)均勻，結(jié)構(gòu)可靠性高、鋼結(jié)構(gòu)制造安裝機(jī)械化程度高、低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保，可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，同時其也具有鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火、耐腐蝕性差等劣性。

在鐵路橋梁中，橋梁的鋼梁、鋼支架、圍欄、上下墩臺蓋板，限高架、螺栓鉚釘、步行板內(nèi)鋼筋網(wǎng)等鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕，極易造成橋梁設(shè)備及人身安全隱患，國內(nèi)外由銹蝕導(dǎo)致的鋼結(jié)構(gòu)事故也時有發(fā)生。生銹腐蝕將會引起鋼構(gòu)件截面減小，承載力下降，嚴(yán)重地影響鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，使得鋼結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用昂貴，那么鋼材的防銹與儲存管理則具有重要意義。

2 鋼材銹蝕分析

2.1 本質(zhì)原因

鋼材銹蝕的本質(zhì)原因可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕兩類，而在實(shí)際情況中都是這兩種的綜合表現(xiàn)。

化學(xué)腐蝕是指鋼材直接與空氣或工業(yè)廢氣中含有的氧氣質(zhì)液體發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。

電化學(xué)腐蝕是由于鋼材內(nèi)部有其他金屬雜質(zhì)，它們具有不同的電極電位，在與電介質(zhì)或水、潮濕氣體接觸時，產(chǎn)生原電池氧化還原作用從而導(dǎo)致銹蝕。

2.2 影響因素

①濕度。濕度是決定大氣腐蝕類型和速度的基本因素，濕度越大，一般大氣的腐蝕性越強(qiáng)。

②降水量。雨水的沖刷，從沖掉腐蝕介質(zhì)而言，起有利作用，但雨水又能破壞腐蝕產(chǎn)物的保護(hù)層，促進(jìn)腐蝕的進(jìn)行。

③溫度。日氣溫變化越大，腐蝕越嚴(yán)重。

④日照量。日照使鋼材保護(hù)層涂料老化起間接的破壞作用。

3 橋梁鋼材、鋼結(jié)構(gòu)的防銹措施

3.1 鋼筋

在橋梁日常作業(yè)中，鋼筋主要是作為預(yù)制步行板等混凝土制品的內(nèi)部受力的結(jié)構(gòu)而存在。鋼筋關(guān)鍵在于儲存得當(dāng)，不應(yīng)將鋼筋或制好的鋼筋網(wǎng)暴露的隨意放置在戶外場所。應(yīng)存儲在材料庫內(nèi)，按照規(guī)格和種類分別堆放擺好，其中新舊鋼筋應(yīng)該分開，舊鋼筋已經(jīng)有銹蝕，銹蝕表面的物質(zhì)容易加快新鋼筋的銹蝕。材料間應(yīng)當(dāng)保持可通風(fēng)條件，避免強(qiáng)光日照，室內(nèi)的溫差會導(dǎo)致鋼筋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化加速銹蝕。在材料間可增加遮陽布，或在鋼筋表面覆蓋一層干燥的布，保持鋼筋不被空氣中的水分及雜質(zhì)直接接觸，在鋼筋的周圍可以撒放一些干燥劑使其降低空氣中的濕度，從而達(dá)到減緩銹蝕的目的。鋼筋網(wǎng)在混凝土內(nèi)部與空氣隔絕不易銹蝕和損壞，但是隨著混凝土的制作不當(dāng)或年限長久，可能會產(chǎn)生露筋的現(xiàn)象，所以在預(yù)制混凝土構(gòu)件的時候一定要按照規(guī)定保留相應(yīng)的保護(hù)層，遇到露筋問題要及時發(fā)現(xiàn)及時處理，進(jìn)行更換或者修補(bǔ)，避免露筋導(dǎo)致內(nèi)部腐爛產(chǎn)生安全隱患。

3.2 鐵質(zhì)工機(jī)具

在工具方面，鐵鍬、齒耙、錘子、斧頭、鋼鋸、除銹刀錘、扎鉤等，這些鐵質(zhì)的工具應(yīng)當(dāng)保持工具的清潔，做到工完料清，并保持干燥，儲存在室內(nèi)。防止生銹可以將工具定期進(jìn)行涂防銹油脂保養(yǎng)，防銹油脂可以起到和空氣的隔絕作用，且防銹油脂具有良好的耐硬水性能、熱穩(wěn)定性好，在高溫狀態(tài)時仍具有良好的防銹功能，在金屬表面形成疏水性薄膜，用于所有含鐵的材質(zhì)上，噴淋和浸漬，對環(huán)境無污染，使用安全。在機(jī)具方面，切割機(jī)、發(fā)電機(jī)、鉆孔機(jī)等，由于機(jī)具是電用，很少會與水接觸，生銹的幾率相對會小，但是保養(yǎng)工作還是不可忽視，在機(jī)具的鐵質(zhì)部分，通常是油漆涂層隔絕來防銹，但是隨著時間的推移，油漆薄膜會部分脫落，要經(jīng)常檢查和保養(yǎng)，一旦有部分暴露要及時補(bǔ)漆。在平時機(jī)具的使用過程中要謹(jǐn)慎小心，以防碰撞將漆膜表面損壞。

3.3 限高防撞架

在鐵路橋梁中，限高防撞架是一個容易銹蝕的橋梁構(gòu)筑物，每年因為銹蝕嚴(yán)重導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，整體的穩(wěn)定性下降，成為一個危險的隱患，在限高架的通道，底下有行人車輛川流，這就造就了限高架是一個定時的“炸彈”，其維修養(yǎng)護(hù)則是鐵路橋梁外部環(huán)境中一個重中之重的事情。一般會從廠家制作或者自行焊制，運(yùn)輸?shù)侥康牡剡M(jìn)行安裝。專業(yè)的工廠有品質(zhì)的保障，自行焊制的時候就要注意時間問題，要在盡可能快的時間點(diǎn)內(nèi)完成，將其拼接焊制好，第一時間將底面兩漆涂好。在涂裝之前，應(yīng)將鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行除銹，用鋼絲刷在表面涂刷，接著用砂紙精細(xì)打磨，然后用棉紗沾少許松香水擦拭。松香水能除去氧化物，保持金屬焊接面清潔而潤滑性佳，以進(jìn)行優(yōu)良的焊接。在限高架的底部與地表面連接，容易受到積水或土地草木的水分接觸，因此可以在限高架底部澆筑一個混凝土立方基礎(chǔ)，有效保護(hù)底部的牢固根基。如遇到不平的地基，可以沿著地平線做一個排水坡，防止被積水接觸銹蝕，延長使用壽命。

3.4 角鋼、圓鋼

這些鋼結(jié)構(gòu)一般是工廠定制，通常是使用表面鍍鋅的工藝來進(jìn)行保護(hù)。因為鋅在干燥的空氣中幾乎不發(fā)生變化。在潮濕的空氣中，鋅表面會生成致密的堿式碳酸鋅膜。其具有較厚致密的純鋅層覆蓋在鋼鐵緊固件表面上，它可以避免鋼鐵基體與任何腐蝕溶液的接觸，保護(hù)鋼鐵緊固件基體免受腐蝕。在一般大氣中，鋅層表面形成一層很薄而密實(shí)的氧化鋅層表面。它很難溶于水，故對鋼鐵緊固件基體起著一定保護(hù)作用。如果氧化鋅與大氣中其它成分生成不溶性鋅鹽后，則防腐蝕作用更理想。由于雨水、大氣中含有各種強(qiáng)酸、堿霧氣，所以鍍鋅能有效的抵抗這種強(qiáng)腐蝕環(huán)境，從而達(dá)到防銹蝕的目的。

3.5 人行道欄桿、托架

人行道欄桿、托架除銹油漆是橋梁工經(jīng)常保養(yǎng)的工作，通常的流程是先除銹，再上漆。應(yīng)將鋼料表面的污泥、油垢、鐵銹、舊漆皮和氧化皮徹底清除干凈。清除方法應(yīng)根據(jù)鋼表面清理等級要求分別采用噴砂、噴丸，手工清理和溶劑擦洗。由于是在橋面上作業(yè)，通常是采用手工除銹。一般是用除銹刀、錘進(jìn)行，但是不可過分用力，這樣可能會損傷鋼表面，適得其反[1]。嚴(yán)禁在雨、雪、凝露和相對濕度大于80%及風(fēng)沙天氣進(jìn)行，鋼表面清理應(yīng)達(dá)到St3級。但是其勞動強(qiáng)度大，效率低，質(zhì)量難以保障，因此可以采用高效率的機(jī)械除銹。鋼結(jié)構(gòu)表面清理后應(yīng)在4小時內(nèi)涂裝第一道底漆，涂裝涂料涂層需在上一道涂層實(shí)干后，方可涂裝下一道漆，底漆、中間漆最長暴露時間不超過7天。兩道面漆間隔若超過7天時，需要用細(xì)砂紙打磨涂層表面成細(xì)微毛面后方能涂下一道漆。

3.6 鋼立柱、扶手

在人行道欄桿的鋼立柱和扶手部分，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜焊接部位多，角鋼彎曲面。橋上作業(yè)，立柱的內(nèi)部除銹操作起來較為困難，因此可以采用改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行防銹蝕。如制成合金制造各種耐腐蝕的合金，或在普通鋼鐵中加入Cr、Ni等容易在鋼材表面形成致密、堅硬、耐腐蝕的氧化層，從而起到保護(hù)作用。

4 鋼材的儲存管理

鋼材的場地或倉庫，應(yīng)選擇在清潔干凈、排水通暢的地方，遠(yuǎn)離產(chǎn)生有害氣體或粉塵的廠礦。在場地上要清除雜草及一切雜物，保持鋼材干凈;不得與酸、堿、鹽、水泥等對鋼材有侵蝕性的材料堆放在一起。不同品種的鋼材應(yīng)分別堆放，防止混淆，防止接觸腐蝕，合理堆碼、先進(jìn)先用。

一般采用普通封閉式倉庫，即有房頂有圍墻、門窗嚴(yán)密、設(shè)有通風(fēng)裝置，晴天注意通風(fēng)，雨天注意關(guān)閉防潮，經(jīng)常保持適宜的儲存環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》（鐵運(yùn)〔2010〕38號）（中國鐵道出版社出版，書號15113.3247）.