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(le)銹(xiu)中的(de)(de)(de)硫酸鹽(yan)的(de)(de)(de)含有率,判斷它的(de)(de)(de)值(zhi)取決于試片表面(mian)流下(xia)(xia)的(de)(de)(de)雨(yu)水(shui)量的(de)(de)(de)多少。由(you)于暴曬角度(du)而引(yin)起的(de)(de)(de)下(xia)(xia)面(mian)的(de)(de)(de)腐蝕的(de)(de)(de)差異與硫酸鹽(yan)的(de)(de)(de)量非常對應。不過他們認為(wei)對腐蝕量的(de)(de)(de)變化影響最大的(de)(de)(de)因子是降雨(yu)后銹(xiu)層(ceng)的(de)(de)(de)水(shui)分保持的(de)(de)(de)時間(jian)和量。
如(ru)上(shang)所述,試片形狀受暴曬的影響耐候鋼雖(sui)然比碳素鋼小,可是下面(mian)的腐(fu)蝕(shi)比上(shang)面(mian)的大(da)(da),腐(fu)蝕(shi)量增大(da)(da)60%~70%左右,諸石等也認為在(zai)(zai)實際結構(gou)物(wu)應用耐候鋼時,在(zai)(zai)設計上(shang)必須(xu)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)(wei)了具體地研(yan)究(jiu)裸(luo)露耐候鋼各部位有(you)什么樣的(de)(de)行為(wei)(wei),以(yi)(yi)便作為(wei)(wei)結構設計上(shang)的(de)(de)參考,佐武等(deng)和(he)松島等(deng)兩個研(yan)究(jiu)組制作了使用耐候鋼的(de)(de)試(shi)驗房屋以(yi)(yi)及模型結構物(wu)佐武等(deng)于1966年(nian)(昭和(he)41年(nian))2月,在(zai)尼崎市住友金(jin)屬(shu)工(gong)業中央技術研(yan)究(jiu)所(當時)院內(nei),用耐候鋼建(jian)造了有(you)H型柱、棟梁、框格、平板門的(de)(de)試(shi)驗房屋,研(yan)究(jiu)了耐候鋼銹(xiu)(xiu)層穩(wen)定化動態或(huo)由于流出的(de)(de)銹(xiu)(xiu)液引(yin)起的(de)(de)各種外裝材的(de)(de)污(wu)損狀況(kuang)。4年(nian)后發表了結果。
松(song)島等于1967年(昭和42年)10月(yue),在川(chuan)崎市的NKK技術(shu)研究所(當時(shi))院內和川(chuan)崎市住宅地的NKK新城(cheng)集合住宅院內,設置了(le)構件全部用耐(nai)候鋼制作的高約3.7m、寬3m、深度2m的模型結(jie)構物(圖(tu)2-15)。
所用的(de)(de)(de)構(gou)(gou)件是(shi)H型柱、棟梁、頂(ding)棚、窗(chuang)框(kuang)、壁板(ban)、百葉窗(chuang)、臺階等。除了(le)(le)(le)觀(guan)察銹層(ceng)穩定化動態(tai)(tai)以外,為了(le)(le)(le)測定腐蝕量,以浮(fu)在構(gou)(gou)件表面上的(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)(tai)和(he)黏附在構(gou)(gou)件表面上的(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)(tai)安裝了(le)(le)(le)很多(duo)小型試片(pian)。黏附的(de)(de)(de)試片(pian)是(shi)為了(le)(le)(le)了(le)(le)(le)解雨水流(liu)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。
最(zui)近工業(ye)地(di)區(qu)的二氧化硫濃度比進行這些試驗時已經明顯(xian)降低,這些數據在同地(di)區(qu)雖然不能(neng)完全(quan)像(xiang)原來那(nei)樣適用,可是已經成為20世(shi)紀70年(nian)代(dai)(dai)(昭(zhao)和50年(nian)代(dai)(dai))中期(qi)以后,盛行設(she)計建造耐(nai)候(hou)鋼橋梁必須參(can)考的最(zui)早的數據,就現(xian)在成為最(zui)大問題的海岸地(di)區(qu)的海鹽粒子的影(ying)響來說,也可以采用同樣的考慮方法。
關(guan)于裸露耐(nai)候(hou)(hou)鋼在(zai)橋(qiao)梁(liang)上(shang)應(ying)(ying)用(yong)(yong)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)進步,已經(jing)在(zai)2.2.3節敘述過,請參照(zhao)。在(zai)那里所(suo)引用(yong)(yong)的(de)(de)(de)建設(she)省土木(mu)研究(jiu)所(suo)、鋼材俱樂(le)部(bu)、日本橋(qiao)梁(liang)建設(she)協會制定的(de)(de)(de)無涂漆耐(nai)候(hou)(hou)鋼橋(qiao)梁(liang)的(de)(de)(de)設(she)計、施工要領(改訂案)(1993年(nian),平成(cheng)5年(nian))或維修要領(案)(1991年(nian),平成(cheng)3年(nian)),可以說(shuo)是(shi)應(ying)(ying)用(yong)(yong)技術(shu)(shu)開發成(cheng)果的(de)(de)(de)結晶。
尤(you)其在(zai)調查海鹽粒子的(de)影(ying)響后,在(zai)上述的(de)設(she)計(ji)、施工(gong)要領(改(gai)訂案)中確(que)定(ding)了可以(yi)使用(yong)裸露耐(nai)候鋼的(de)地區(qu),是(shi)應用(yong)技術的(de)一(yi)大(da)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。
該項研(yan)究調(diao)查了1967年(昭和42年)架設(she)的(de)(de)川(chuan)崎制鐵知多制造(zao)的(de)(de)知多2號橋的(de)(de)銹(xiu)層狀況,并(bing)得出結(jie)論。把(ba)用前(qian)節所述的(de)(de)交流阻(zu)抗法或(huo)(huo)銹(xiu)層斷面的(de)(de)偏光顯微鏡獲得的(de)(de)觀察(cha)結(jie)果,和各種(zhong)完(wan)全穩定(ding)化后(hou)的(de)(de)銹(xiu)層數據進行(xing)比較后(hou)得出結(jie)論:“內(nei)梁的(de)(de)耐候(hou)(hou)鋼銹(xiu)層與(yu)外梁相比并(bing)不遜(xun)色(se)。···屬于(yu)耐候(hou)(hou)性原來的(de)(de)穩定(ding)銹(xiu)層或(huo)(huo)者與(yu)其接近”。這一結(jie)論的(de)(de)得出也是(shi)關(guan)于(yu)銹(xiu)層本質或(huo)(huo)測定(ding)方(fang)法的(de)(de)知識財富累計的(de)(de)成果。