在標準暴曬試驗上,與水平呈不同角度影響腐蝕量的問題以前已被注意到。然而比這更大的問題是在試片的上面和下面腐蝕明顯不同。這些問題正如在上節中所敘述的那樣限制了大氣暴曬試驗數據的價值,可是更成為問題的是耐候鋼在實際結構物上以各種暴露形狀使用時,它的形狀對耐候鋼的功能如何影響的問題。非常不利的形狀在結構設計上必須回避。


 關于對標準暴曬試驗的角度的影響雖然有幾篇報告,但是最早在組織上進行研究的人是諸石等。他們把耐候鋼及碳素鋼試片(100mm×60mm×3mm)的一面進行涂漆,把留下的一面作為上面或者下面,在上面向東以及向南兩個方向,設置成與水平呈0°、30°、60°、90°,暴曬時間為6個月、9個月及24個月.兩種鋼試片都是下面的腐蝕比上面的大,暴曬角度越陡腐蝕越小。就上面來說,與水平及垂直位置相比,中間角度的試片腐蝕小。暴曬角度對碳素鋼試片的影響大,并且隨時間增長而增大。耐候鋼不太受時間的影響。


 他們同時求出了銹中的(de)(de)硫酸鹽的(de)(de)含(han)有率,判斷它的(de)(de)值取決于試片表(biao)面流下的(de)(de)雨水(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)多少。由(you)于暴曬角度(du)而引起的(de)(de)下面的(de)(de)腐(fu)蝕的(de)(de)差異與(yu)硫酸鹽的(de)(de)量(liang)非常對應。不(bu)過他們認(ren)為對腐(fu)蝕量(liang)的(de)(de)變化影響(xiang)最大的(de)(de)因子是降(jiang)雨后(hou)銹層的(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)保持(chi)的(de)(de)時間和量(liang)。


 如上所述(shu),試片形狀受(shou)暴曬(shai)的影響耐候鋼雖然比(bi)碳(tan)素鋼小,可是下(xia)面(mian)的腐(fu)(fu)蝕(shi)比(bi)上面(mian)的大(da),腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)增大(da)60%~70%左右,諸(zhu)石等也認為在(zai)實際結構物應用耐候鋼時,在(zai)設計(ji)上必須考慮周到細致。


很早以前 Larrabee或Schikor就已經指出,遮蔽雨水對暴曬試片下面的腐蝕會有較大的影響,那時雖然還沒有把耐候鋼進行裸露使用,但在設定碳素鋼等腐蝕試驗條件上被認為是重要的。1965年(昭和40年)日本在建筑物上開始裸露使用耐候鋼,那時由于SOχ引起的大氣污染正處在相當高的時期,遮蔽面由于沒有受到雨水的洗凈作用對腐蝕的影響很大,有時裸露耐候鋼的遮蔽面銹層產生了沒有穩定化的部位。


 為(wei)了(le)具體地研(yan)究(jiu)裸露(lu)耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)各部位有什么(me)樣(yang)的(de)行為(wei),以(yi)便(bian)作為(wei)結(jie)構設計上的(de)參考,佐(zuo)(zuo)武等和松(song)島等兩個研(yan)究(jiu)組制作了(le)使用耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)的(de)試驗房(fang)(fang)屋以(yi)及模型(xing)結(jie)構物佐(zuo)(zuo)武等于(yu)1966年(昭和41年)2月(yue),在尼崎市住友金屬(shu)工業中央技術研(yan)究(jiu)所(當時)院內,用耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)建造了(le)有H型(xing)柱、棟梁、框格、平板門的(de)試驗房(fang)(fang)屋,研(yan)究(jiu)了(le)耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)銹層穩定化動態或(huo)由于(yu)流出的(de)銹液(ye)引起的(de)各種(zhong)外(wai)裝材的(de)污損狀(zhuang)況。4年后(hou)發表了(le)結(jie)果(guo)。


 松(song)島等于1967年(昭(zhao)和(he)42年)10月,在川(chuan)崎(qi)市的(de)NKK技術研究所(當時(shi))院內(nei)和(he)川(chuan)崎(qi)市住宅地的(de)NKK新(xin)城集合(he)住宅院內(nei),設(she)置了構件全部(bu)用耐候鋼制作的(de)高(gao)約(yue)3.7m、寬3m、深度2m的(de)模型結構物(圖2-15)。


所用的(de)(de)(de)構件是H型柱、棟梁、頂棚、窗(chuang)(chuang)框(kuang)、壁(bi)板、百葉窗(chuang)(chuang)、臺階(jie)等。除了觀察銹層穩定化動態以(yi)外,為了測定腐蝕量,以(yi)浮在構件表面上的(de)(de)(de)狀(zhuang)態和黏附在構件表面上的(de)(de)(de)狀(zhuang)態安裝(zhuang)了很多小型試片。黏附的(de)(de)(de)試片是為了了解雨水流的(de)(de)(de)影響。


結果反映出當時工業地區處于高SOχ狀態,雨被遮蔽的部分穩定化較慢。郊外比工業地區遮蔽部分的狀況好。


根據松島等的結果歸納的要點加表2-11。所示雨被遮避的部分穩定化緩慢,并且知道在SOχ影響大的地區其傾向大。


表 11.jpg


 最近工業地(di)區的(de)二氧化硫濃(nong)度(du)比進行這(zhe)些試驗時(shi)已(yi)經明顯(xian)降低,這(zhe)些數據在(zai)同地(di)區雖然(ran)不能完全像原來(lai)那樣(yang)適用,可是已(yi)經成(cheng)為20世紀70年(nian)代(dai)(昭和50年(nian)代(dai))中期(qi)以后,盛行設計建造耐候鋼橋梁必須參考的(de)最早的(de)數據,就現在(zai)成(cheng)為最大問題(ti)的(de)海(hai)岸(an)地(di)區的(de)海(hai)鹽粒子(zi)的(de)影響來(lai)說,也(ye)可以采用同樣(yang)的(de)考慮方法。


 關(guan)于裸露耐候(hou)鋼在橋梁上應用技(ji)術的進步,已經在2.2.3節(jie)敘述過,請(qing)參照。在那里所引用的建設(she)(she)省土木(mu)研究所、鋼材(cai)俱樂(le)部、日(ri)本橋梁建設(she)(she)協會(hui)制定的無涂漆(qi)耐候(hou)鋼橋梁的設(she)(she)計(ji)、施(shi)工要領(改訂案(an))(1993年(nian),平成5年(nian))或維修要領(案(an))(1991年(nian),平成3年(nian)),可以說是應用技(ji)術開發(fa)成果的結晶(jing)。


 尤其在調查海鹽粒子(zi)的影響后,在上述的設計(ji)、施工要領(ling)(改(gai)訂(ding)案)中確定了可以使用裸(luo)露耐候鋼(gang)的地區,是應用技術的一大成果(見表2-7)。


 關于把可以使用地區定為飛來鹽分量0.05mdd(mg/d㎡/day)以下的地點,9年間41座橋梁暴曬試驗結果起了非常有效的作用。也就是說,從圖2-16可以清楚地看出,以該飛來鹽分量為界,低于該鹽分量,銹層能夠穩定化;可是一旦超過銹層就不能穩定化,而且腐蝕量很大。省略表2-7中的飛來鹽分量測定可以裸露使用耐候鋼的地區,可以根據該項共同研究以及以前土木研究所對鋼筋混凝土的鹽害所調查的各地區的飛來鹽分量的值求出來,可以認為這些地區是鹽分量在0.05mdd以下的地區。另外,以設計、施工要領(修訂版)作為基礎的暴曬試驗,是在已有橋梁的內梁部分安裝了試片,在對耐候鋼穩定化不利的遮蔽了雨的條件下進行的,所以所獲得的數據是實用安全的。但是,那時,像在橋梁內梁那樣完全遮蔽雨的條件下的耐候鋼的長期穩定化動態的研究報告幾乎沒有。因此,鋼材俱樂部防銹特別委員會設置了耐候鋼特別研究組,就這一問題進行了研究。


圖 16.jpg


該項研究調(diao)查了(le)1967年(昭和42年)架設的(de)(de)(de)川崎制鐵知多(duo)制造的(de)(de)(de)知多(duo)2號橋的(de)(de)(de)銹(xiu)層狀況(kuang),并(bing)得出(chu)結(jie)論(lun)。把用前(qian)節(jie)所述(shu)的(de)(de)(de)交流阻(zu)抗法或銹(xiu)層斷面的(de)(de)(de)偏光(guang)顯微鏡獲得的(de)(de)(de)觀察(cha)結(jie)果(guo),和各種完全穩(wen)定化后的(de)(de)(de)銹(xiu)層數據進行比較后得出(chu)結(jie)論(lun):“內梁(liang)的(de)(de)(de)耐候鋼銹(xiu)層與外(wai)梁(liang)相(xiang)比并(bing)不遜色。···屬于耐候性原來(lai)的(de)(de)(de)穩(wen)定銹(xiu)層或者(zhe)與其接近”。這一結(jie)論(lun)的(de)(de)(de)得出(chu)也(ye)是關于銹(xiu)層本質(zhi)或測定方法的(de)(de)(de)知識財(cai)富累計的(de)(de)(de)成果(guo)。