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(xiu)(xiu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)含有率,判斷它的(de)(de)(de)(de)值取決于試片表(biao)面(mian)流下的(de)(de)(de)(de)雨水量(liang)的(de)(de)(de)(de)多少。由于暴曬角度而引起的(de)(de)(de)(de)下面(mian)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)差異與硫酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)量(liang)非(fei)常對應。不過他(ta)們認為對腐蝕(shi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)變化影響(xiang)最大的(de)(de)(de)(de)因子是降雨后銹(xiu)(xiu)層的(de)(de)(de)(de)水分保持的(de)(de)(de)(de)時(shi)間和(he)量(liang)。


 如上所(suo)述,試(shi)片形狀受暴(bao)曬的(de)影響(xiang)耐候鋼雖然比碳素(su)鋼小,可是下面的(de)腐(fu)蝕比上面的(de)大(da),腐(fu)蝕量增大(da)60%~70%左右,諸(zhu)石等也認為在(zai)(zai)實際(ji)結構(gou)物應(ying)用耐候鋼時(shi),在(zai)(zai)設(she)計上必須考慮周到細致(zhi)。


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(le)(le)(le)具體地(di)研(yan)究(jiu)(jiu)裸露耐(nai)候(hou)鋼(gang)各部位有(you)什么(me)樣的(de)(de)行為,以便作(zuo)為結(jie)構設(she)計(ji)上的(de)(de)參考,佐(zuo)(zuo)武等和松島(dao)等兩個研(yan)究(jiu)(jiu)組制作(zuo)了(le)(le)(le)使用耐(nai)候(hou)鋼(gang)的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)房屋以及模型結(jie)構物佐(zuo)(zuo)武等于(yu)1966年(nian)(昭和41年(nian))2月,在尼崎市住友金屬工業中央技術研(yan)究(jiu)(jiu)所(當時)院內(nei),用耐(nai)候(hou)鋼(gang)建造了(le)(le)(le)有(you)H型柱、棟梁、框(kuang)格、平(ping)板門的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)房屋,研(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)(le)耐(nai)候(hou)鋼(gang)銹層穩定化動態或由于(yu)流出的(de)(de)銹液(ye)引起的(de)(de)各種外裝材(cai)的(de)(de)污損(sun)狀況。4年(nian)后發(fa)表(biao)了(le)(le)(le)結(jie)果(guo)。


 松島等(deng)于1967年(昭和42年)10月,在川(chuan)崎市的(de)NKK技(ji)術研究所(當時)院內(nei)和川(chuan)崎市住(zhu)宅(zhai)地的(de)NKK新城集合住(zhu)宅(zhai)院內(nei),設置(zhi)了構件全部用(yong)耐候鋼制作(zuo)的(de)高(gao)約3.7m、寬3m、深(shen)度2m的(de)模型結構物(圖2-15)。


所(suo)用的構件(jian)是H型柱、棟梁、頂棚、窗(chuang)框、壁板、百(bai)葉窗(chuang)、臺階等。除了觀(guan)察(cha)銹層穩定化動態(tai)以(yi)外,為了測定腐蝕量,以(yi)浮在(zai)(zai)構件(jian)表面上(shang)的狀(zhuang)(zhuang)態(tai)和黏附(fu)在(zai)(zai)構件(jian)表面上(shang)的狀(zhuang)(zhuang)態(tai)安裝了很多小型試片。黏附(fu)的試片是為了了解雨水流(liu)的影響。


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(gong)業地(di)(di)區(qu)的二氧化硫濃(nong)度比進行(xing)這(zhe)些試(shi)驗時(shi)已經(jing)明顯降低,這(zhe)些數據在(zai)同(tong)地(di)(di)區(qu)雖然不能完全(quan)像原來那樣適用,可是(shi)已經(jing)成為(wei)(wei)20世(shi)紀70年代(昭和(he)50年代)中(zhong)期(qi)以后,盛行(xing)設計建造耐候鋼橋梁必須參考(kao)的最早的數據,就現在(zai)成為(wei)(wei)最大(da)問(wen)題的海(hai)岸地(di)(di)區(qu)的海(hai)鹽粒子的影響來說,也可以采(cai)用同(tong)樣的考(kao)慮方法。


 關于裸露耐候鋼(gang)在(zai)(zai)橋梁上應用技術(shu)(shu)的(de)(de)進(jin)步,已經在(zai)(zai)2.2.3節敘述(shu)過,請(qing)參照(zhao)。在(zai)(zai)那里(li)所引用的(de)(de)建設(she)(she)省土(tu)木研究所、鋼(gang)材俱樂部、日(ri)本橋梁建設(she)(she)協會(hui)制定的(de)(de)無涂漆耐候鋼(gang)橋梁的(de)(de)設(she)(she)計、施工要領(改訂案)(1993年,平成5年)或維修要領(案)(1991年,平成3年),可(ke)以說是應用技術(shu)(shu)開(kai)發成果的(de)(de)結晶。


 尤其在調(diao)查海鹽(yan)粒子(zi)的(de)影響后(hou),在上述(shu)的(de)設計(ji)、施工要領(改訂案)中確定(ding)了(le)可以使用(yong)裸露耐(nai)候鋼的(de)地區,是(shi)應用(yong)技術的(de)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1967年(nian)(昭和42年(nian))架(jia)設的(de)(de)(de)川崎制鐵知(zhi)多(duo)制造的(de)(de)(de)知(zhi)多(duo)2號橋的(de)(de)(de)銹(xiu)層(ceng)狀況,并得(de)出(chu)結(jie)論。把(ba)用前(qian)節所(suo)述的(de)(de)(de)交(jiao)流阻抗(kang)法或銹(xiu)層(ceng)斷面的(de)(de)(de)偏光顯微(wei)鏡獲得(de)的(de)(de)(de)觀察結(jie)果,和各種完全穩定化后的(de)(de)(de)銹(xiu)層(ceng)數據進行比較后得(de)出(chu)結(jie)論:“內梁的(de)(de)(de)耐(nai)候鋼銹(xiu)層(ceng)與外梁相比并不遜色。···屬于(yu)耐(nai)候性原來的(de)(de)(de)穩定銹(xiu)層(ceng)或者與其接(jie)近”。這一結(jie)論的(de)(de)(de)得(de)出(chu)也(ye)是關于(yu)銹(xiu)層(ceng)本質或測定方(fang)法的(de)(de)(de)知(zhi)識(shi)財富(fu)累計的(de)(de)(de)成果。