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(ta)們同時(shi)求出了銹中的(de)(de)硫(liu)酸鹽的(de)(de)含有率(lv),判斷它的(de)(de)值(zhi)取決(jue)于試片(pian)表(biao)面流下(xia)(xia)的(de)(de)雨水(shui)量的(de)(de)多少。由于暴(bao)曬角度而(er)引起(qi)的(de)(de)下(xia)(xia)面的(de)(de)腐蝕(shi)的(de)(de)差(cha)異(yi)與(yu)硫(liu)酸鹽的(de)(de)量非(fei)常(chang)對應。不過(guo)他(ta)們認為對腐蝕(shi)量的(de)(de)變化影響最大的(de)(de)因子是降(jiang)雨后銹層的(de)(de)水(shui)分保持的(de)(de)時(shi)間和(he)量。
如上所述(shu),試片形(xing)狀(zhuang)受暴曬(shai)的影(ying)響耐候鋼(gang)雖然比碳素鋼(gang)小,可是下面的腐蝕(shi)比上面的大,腐蝕(shi)量增大60%~70%左(zuo)右,諸石(shi)等也(ye)認(ren)為在(zai)實際(ji)結構物(wu)應用耐候鋼(gang)時,在(zai)設計上必須(xu)考慮周到(dao)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。
為了具體地研(yan)究(jiu)(jiu)裸露耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)各(ge)(ge)部(bu)位有(you)什(shen)么樣的行為,以便作(zuo)為結構設計上的參考(kao),佐武等(deng)和松島等(deng)兩個研(yan)究(jiu)(jiu)組制作(zuo)了使(shi)用耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)的試(shi)驗(yan)房屋以及模型結構物佐武等(deng)于1966年(nian)(nian)(昭(zhao)和41年(nian)(nian))2月,在(zai)尼崎(qi)市住(zhu)友金屬(shu)工業中央(yang)技術研(yan)究(jiu)(jiu)所(當時(shi))院內,用耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)建造了有(you)H型柱、棟梁、框(kuang)格、平板門(men)的試(shi)驗(yan)房屋,研(yan)究(jiu)(jiu)了耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)銹(xiu)(xiu)層穩定化動態或由(you)于流出的銹(xiu)(xiu)液引起的各(ge)(ge)種外裝材(cai)的污(wu)損狀況。4年(nian)(nian)后發(fa)表了結果。
松島等(deng)于1967年(昭和42年)10月(yue),在川崎(qi)市的(de)(de)NKK技(ji)術研究所(suo)(當(dang)時)院內和川崎(qi)市住宅地的(de)(de)NKK新城(cheng)集合住宅院內,設置(zhi)了構件全部(bu)用耐候鋼制(zhi)作的(de)(de)高約3.7m、寬3m、深度2m的(de)(de)模型(xing)結構物(圖2-15)。
所(suo)用的(de)構(gou)(gou)件是H型(xing)柱、棟梁、頂棚、窗(chuang)(chuang)框、壁(bi)板(ban)、百葉窗(chuang)(chuang)、臺階(jie)等。除了(le)觀察銹層穩(wen)定(ding)化動態(tai)以外,為了(le)測定(ding)腐(fu)蝕量,以浮在(zai)構(gou)(gou)件表(biao)面(mian)上(shang)的(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)和黏(nian)附在(zai)構(gou)(gou)件表(biao)面(mian)上(shang)的(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)安裝了(le)很(hen)多小型(xing)試(shi)片(pian)。黏(nian)附的(de)試(shi)片(pian)是為了(le)了(le)解雨水流的(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。
最近工業地區(qu)的(de)二氧化硫(liu)濃度比(bi)進行這些試驗(yan)時已(yi)經明顯降低,這些數據在同(tong)地區(qu)雖(sui)然不能(neng)完全像原來那樣適用,可是(shi)已(yi)經成為20世(shi)紀70年(nian)代(dai)(dai)(昭和50年(nian)代(dai)(dai))中期(qi)以(yi)后,盛行設計(ji)建造耐候鋼橋(qiao)梁必(bi)須參考的(de)最早的(de)數據,就(jiu)現(xian)在成為最大問題(ti)的(de)海(hai)岸地區(qu)的(de)海(hai)鹽粒子的(de)影響來說,也可以(yi)采用同(tong)樣的(de)考慮方法。
關于裸露耐候(hou)鋼(gang)在(zai)橋梁上應用(yong)技術的(de)(de)進步,已經在(zai)2.2.3節敘述(shu)過,請參照。在(zai)那里所(suo)(suo)引用(yong)的(de)(de)建設省土木(mu)研究所(suo)(suo)、鋼(gang)材俱樂(le)部、日本橋梁建設協會制定的(de)(de)無涂漆耐候(hou)鋼(gang)橋梁的(de)(de)設計、施工要領(改(gai)訂案)(1993年(nian),平成5年(nian))或維修要領(案)(1991年(nian),平成3年(nian)),可以說是應用(yong)技術開(kai)發(fa)成果(guo)的(de)(de)結晶。
尤(you)其在調查海(hai)鹽粒子的影響后,在上述的設計、施工要領(改訂案(an))中確定了可以(yi)使用裸(luo)露耐(nai)候鋼的地(di)區,是(shi)應用技(ji)術的一大成(cheng)果(guo)(見(jian)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。
該項研究調查了1967年(nian)(昭(zhao)和42年(nian))架設的(de)(de)(de)(de)川崎制鐵知多(duo)制造(zao)的(de)(de)(de)(de)知多(duo)2號橋的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)層(ceng)(ceng)狀(zhuang)況,并得出結論。把(ba)用前節所述(shu)的(de)(de)(de)(de)交流阻抗法(fa)或銹(xiu)層(ceng)(ceng)斷面的(de)(de)(de)(de)偏光顯微(wei)鏡獲得的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察結果,和各(ge)種完(wan)全穩定化后的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)層(ceng)(ceng)數據(ju)進行比較后得出結論:“內梁的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)鋼(gang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)與(yu)外(wai)梁相比并不遜色。···屬(shu)于耐(nai)候(hou)性原來的(de)(de)(de)(de)穩定銹(xiu)層(ceng)(ceng)或者與(yu)其接(jie)近”。這(zhe)一結論的(de)(de)(de)(de)得出也是(shi)關(guan)于銹(xiu)層(ceng)(ceng)本質或測定方法(fa)的(de)(de)(de)(de)知識財富累計的(de)(de)(de)(de)成果。