钢材

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　　钢材是指以铁为主要元素，含碳量在2％以下，并含有其他元素的金属材料。

　　1)板材：板材包括冷轧钢板、热轧钢板。标记为δ×B×L(厚度×宽度×长度)。

　　2)管材：管材包括无缝钢管、有缝钢管。标记为D×δ×L(外径×厚度×长度)

　　3)型材：有简单断面型钢(圆钢、方钢、角钢)和复杂断面型钢(槽钢、工字钢)。

　　4)线材：按断面分圆形和椭圆形，按尺寸分粗和细，按成分分低、中、高碳钢。

　　钢材的锈蚀，指其表面与周围介质发生化学反应而遭到破坏。锈蚀可发生在许多引起锈蚀的介质中，如湿润空气、土壤、工业废气等。温度升高，化学反应加速，引起锈蚀的程度加速。

　　钢材在存放中严重锈蚀，不仅截面积变小，材质降低甚至报废，而且除锈工作耗费很大。使用中除锈不仅使得受力面积减小，而且局部锈坑的产生可造成应力集中，促使结构早期破坏。尤其是当结构承受反复荷载时，钢材将产生锈蚀疲劳现象，使疲劳强度大为降低，出现脆性断裂。

　　1．按钢材表面与周围介质的不同作用将锈蚀分类

　　1)化学腐蚀

　　化学腐蚀是由钢材与使用环境中的电解质溶液或各种干燥气体(如O₂、CO₂、SO₂等)发生化学反应所引起的一种纯化学性质的腐蚀，腐蚀过程无电流作用。这种腐蚀多数是氧化作用，在钢材表面形成疏松的氧化物。这种腐蚀受环境影响较大，在干燥环境下进展较缓慢，但在温度和湿度较高的环境，这种腐蚀进展很快。

　　2)电化学腐蚀

　　钢材与电解质溶液相接触而产生电流，形成原电池作用而发生的腐蚀，称为电化学腐蚀。由于钢材中不同成分的电极电位不同，从而很容易形成电极的两个极。如钢材与潮湿空气、水、土壤接触时，表面覆盖一层水膜，水中溶有来自空气中的各种离子，这样便形成了电解质。通过一系列的物理和化学作用，钢中的铁素体被氧化成氢氧化铁及氧化铁等，从而产生腐蚀。

　　实际工程中发生的腐蚀，主要是电化学腐蚀。

　　2．钢材锈蚀的防护

　　在实际工程中，钢材锈蚀的防护方法主要有三种。

　　1)保护膜法

　　利用保护膜使钢材与周围介质隔离，从而避免或减缓外界腐蚀性介质对钢材的破坏作用。如在钢材的表面喷刷涂料、搪瓷、塑料等；或以金属镀层作为保护膜，如锌、锡、铬等。

　　2)电化学保护法

　　根据发生腐蚀的具体原因，分为无电流保护法和外加电流保护法。

　　无电流保护法也叫牺牲阳极法，是在钢铁结构上接一块较钢铁更为活泼的金属，如锌、镁，因为锌、镁比钢铁的电位低，锌、镁成为腐蚀电池的阳极而遭到破坏(牺牲阳极)，而钢铁结构得到保护。这种方法对于那些不容易或不能覆盖保护层的地方，如蒸汽锅炉、轮船外壳、地下管道、港工结构、道桥建筑等常被采用。

　　外加电流保护法是在钢铁结构附近，安放一些废钢铁或其他难熔金属，如高硅铁及铅银合金，将外加直流电源的负极接在被保护的钢铁结构上，正极接在难熔的金属上，通电后则难熔金属成为阳极而被腐蚀，钢铁结构成为阴极而被保护。

　　3)合金化

　　在碳素钢中加入能提高抗腐蚀能力的合金元素，如镍、铬、钛、铜等，制成不同的合金钢。

　　防止钢筋混凝土中钢筋的腐蚀可以采用上述的方法，但最经济而有效的方法是提高混凝土的密实度和碱度，并保证钢筋有足够的保护层厚度。

　　在水泥水化产物中，由于存在1／5左右的氢氧化钙，介质的pH值达13左右，氢氧化钙的存在使钢筋表面产生一层钝化膜，形成保护层。同时，氢氧化钙也可以与大气中CO₂作用而降低混凝土的碱性，钝化膜可能被破坏，使钢材表面呈活化状态。在潮湿环境中，钢筋表面即开始发生电化学腐蚀作用，导致混凝土顺筋开裂。因此，应通过提高混凝土的密实性，来提高其抗碳化的性能。

　　另外，氯离子(C1 ⁻ )有破坏钝化膜的作用，因此，在配制钢筋混凝土时，应限制氯盐的使用量。

　　3．钢材的除锈

　　钢材锈蚀时，随着体积的增大，在钢筋混凝土中的钢筋将使混凝土胀裂。

　　目前一般的除锈方式有以下三种。

　　1)钢丝刷除锈

　　可采取人工用钢丝或半自动钢丝刷将钢材表面的铁锈全部刷去，直至露出金属表面为止。这种方法工作效率低，除锈质量得不到保证。

　　2)酸洗除锈

　　将生锈的钢材放入酸洗槽内，分别除去油污、铁锈，直至构件表面全部呈铁灰色，并清除干净，保证表面无残余酸液。这种方法较人工除锈彻底，工效高，效果好。

　　3)喷砂除锈

　　将钢材通过喷砂机将其表面的铁锈清除干净，直至构件表面呈灰白色为止，不得存在黄色。这种方法是一种较为先进的除锈方法。

　　混凝土配筋的防锈措施，主要是根据结构的性质和所处的环境条件等，考虑混凝土的质量要求，即限制水灰比和水泥用量，并加强施工管理，以保证混凝土的密实性及足够的保护层厚度，限制氯盐外加剂的掺量。

　　对于预应力配筋，一般含碳量较高，又多系经过变形加工或冷拉，因而对锈蚀破坏较敏感，特别是高强度热处理钢筋，容易产生应力锈蚀现象。故重要的预应力承重构件，除不能产用氯盐外，应对原材料进行严格检验。对配筋的除锈措施，还有掺用除锈剂(如重铬酸盐等)的方法。