關于某游泳館鋼網(wǎng)架銹蝕問題的原因分析

楊淑絨

摘 要：某游泳鋼結構網(wǎng)架，使用16年，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)銹蝕嚴重，存在嚴重安全隱患，經(jīng)對現(xiàn)場及相關資料調查研究后，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行分析，并提出預防措施。

關鍵詞：鋼結構網(wǎng)架;銹蝕;電化學腐蝕

1 前言

鋼結構網(wǎng)架因其具備的大跨度、質量輕、施工便捷等特點在建筑領域應用及其廣泛，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構的現(xiàn)象。本文結合某游泳館鋼結構網(wǎng)架的銹蝕問題，對銹蝕的原因進行分析，并提出防止措施。

2 工程概況

2.1 某游泳館網(wǎng)架工程結構形式為磚混、框架、網(wǎng)架多種結構形式。建筑面積2770m2，開工日期：1999.7.5，竣工日期：2000.8.15。該工程鋼結構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，參建相關方組織專家、專業(yè)人員實地查看、走訪了解，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架部分球體、桿件出現(xiàn)嚴重銹蝕，脫皮，局部銹蝕穿孔，存在局部貼板補焊現(xiàn)象;支座部分黑銹嚴重，桿件油漆掉落可見漆膜厚度達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，屋面板已由建設單位整體進行了更換，在營運期間建設單位曾多次組織進行維護，頻率約為每2～3年，維護方法為除銹并進行常規(guī)刷漆，至2014年進行大修維護時，發(fā)現(xiàn)除銹的銹渣多達十數(shù)袋之多，及個別管壁銹蝕穿孔等問題。。

3 對該游泳館處理意見及處理結果。

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

3.1 該游泳館鋼結構網(wǎng)架存在嚴重安全隱患，不能使用，應盡快拆除。

3.2 建議更換鋼結構網(wǎng)架，提高防腐設計等級并應在使用過程中由專業(yè)防腐公司進行維護。

后建設單位封閉該游泳館，并組織了網(wǎng)架的拆除，重新更換鋼結構網(wǎng)架。

4 同類型問題網(wǎng)架的案例

4.1 網(wǎng)絡上可查閱的案例

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)架銹蝕評價及原因探討。（某游泳館，焊接球網(wǎng)架，建于1986年，使用20年，嚴重銹蝕）

B、《全面腐蝕控制》2013年5月第五期某游泳館鋼結構網(wǎng)架失效分析及防腐方案設計。

（某游泳館，螺栓球網(wǎng)架，建于1996年，使用10年，嚴重銹蝕）

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

（某游泳館，焊接球網(wǎng)架，建于1996年，使用9年，嚴重銹蝕）

D、《建筑與結構設計》2009年第五期編號為l007—9467（2009）05—0024—03的西部游泳館設計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構網(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（銹蝕嚴重）。

D、長春格林夢戲水中心鋼結構網(wǎng)架。（螺栓球網(wǎng)架，使用時間5～6年后銹蝕嚴重拆除）。

5 原因分析

5.1 游泳館的鋼結構網(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，游泳館屬于內部典型環(huán)境C4與C5之間。在這種腐蝕環(huán)境下，鋼構件及建筑物不僅要承受高溫并伴有有害介質存在條件下的腐蝕，同時要承受電化學腐蝕。

室內游泳館鋼結構網(wǎng)架所處環(huán)境為高溫、高濕度且伴有有害介質氯，室內濕度能達到70%～100%，常規(guī)在春秋冬季運行時在要加溫，在北方冬季，室內外溫差較大，通風條件不良時極易產生結露現(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)架及彩鋼屋面設計，圍護結構及屋蓋保溫較差，游泳館內壁溫度低于露點溫度，特別是在高溫、高濕度且通風不好的條件下，屋面板內面、墻體內壁、窗內表及鋼網(wǎng)架球體及管件、支座部位結露非常嚴重。表面結露會造成鋼結構網(wǎng)架長期處于高溫且含有有害的氯離子的環(huán)境中，造成鋼結構網(wǎng)架表面保護層薄弱的地方首先發(fā)生銹蝕。

當防腐涂層原始存在缺陷或遭到破壞，濕度大且通風不良時，水通過涂層缺陷之處與金屬表面接觸，由于組成環(huán)境的介質中有凝聚態(tài)的水存在，金屬材料的腐蝕以電化學腐蝕的過程進行，金屬銹層的膨脹導致防腐涂層鼓起、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 游泳館鋼結構網(wǎng)架構件化學腐蝕機理

按照《游泳池和水上游樂池給水排水設計規(guī)程》CECS 14：2002，為抑制游泳池水中的細菌滋長，保證水質，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氧化劑，遇到金屬表面即發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，由此引起鋼結構網(wǎng)架腐蝕破壞的嚴重后果。

5.3 關于游泳館建設時建筑防腐規(guī)范的情況及現(xiàn)狀：

建筑防腐規(guī)范在該工程建設年代規(guī)定不明確，防腐蝕等級規(guī)定及防腐蝕保護層的設計使用年限的規(guī)定不清晰且認識不足，施工方法及材料的選用在當時也極為有限。

《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》GB 50212—91中2.2.2對鋼結構基層的要求，僅為鋼結構表面處理分兩級，一級鋼結構表面無可見的油脂、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、機械或人工除銹。

《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》GB 50212—2002版細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，火焰除銹或化學除銹。并給出噴射或拋射除銹的相關分級Sa1、Sa2、Sa2.5等分級要求。

防腐保護涂層的使用年限在2011年頒布的《建筑鋼結構防腐蝕技術規(guī)程》（JGJ/T251-2011）中有規(guī)定。防護防腐蝕保護涂層的使用年限，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)境防腐蝕保護層設計使用年限2～3年時保護層最小厚度為180μm。

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

6 結語

在特定的腐蝕環(huán)境下，鋼網(wǎng)架的銹蝕開展極為迅速。作為游泳館屋面結構的鋼網(wǎng)架在設計施工過程一般會被認為是普通的鋼結構而輕視其特殊的使用環(huán)境，從建設單位、設計及施工單位、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有效的專業(yè)的維護，使用壽命將會大幅降低。在涉及到腐蝕環(huán)境的鋼結構施工過程中，要深刻理解設計意圖，從鋼結構材料除銹、加工、安裝、防火、防腐涂裝等工序必須嚴把質量關，嚴格落實設計及規(guī)范要求，在建筑物投入使用后，應制定檢查保養(yǎng)、維護方案，組織專業(yè)隊伍定期維護保養(yǎng)，才能保證其使用壽命，不發(fā)生安全質量事故。