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(yan)的(de)(de)含有率,判(pan)斷它(ta)的(de)(de)值取決于(yu)(yu)試片表面流下的(de)(de)雨水量的(de)(de)多少(shao)。由于(yu)(yu)暴曬角度而引起的(de)(de)下面的(de)(de)腐蝕的(de)(de)差異與(yu)硫酸鹽(yan)的(de)(de)量非常對應。不過他們認為對腐蝕量的(de)(de)變化影響最(zui)大的(de)(de)因(yin)子是降雨后銹層(ceng)的(de)(de)水分保持(chi)的(de)(de)時間和(he)量。


 如上(shang)(shang)所述(shu),試片形狀受暴曬(shai)的影(ying)響耐(nai)候(hou)鋼(gang)雖然比碳素鋼(gang)小,可是下面的腐蝕(shi)比上(shang)(shang)面的大,腐蝕(shi)量增大60%~70%左右,諸石等也認(ren)為(wei)在實際結構物應用耐(nai)候(hou)鋼(gang)時,在設計上(shang)(shang)必須考(kao)慮(lv)周(zhou)到細(xi)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)(jiu)裸露耐(nai)候(hou)鋼(gang)各(ge)部位有什么樣的行為(wei),以便作為(wei)結構(gou)設(she)計上(shang)的參考,佐武(wu)等和松島等兩(liang)個(ge)研(yan)究(jiu)(jiu)組制作了(le)使用(yong)耐(nai)候(hou)鋼(gang)的試驗房(fang)屋以及模型(xing)結構(gou)物佐武(wu)等于(yu)1966年(昭(zhao)和41年)2月,在尼(ni)崎市住友金屬工業中央(yang)技術(shu)研(yan)究(jiu)(jiu)所(當時(shi))院內,用(yong)耐(nai)候(hou)鋼(gang)建(jian)造(zao)了(le)有H型(xing)柱、棟梁、框格、平板門的試驗房(fang)屋,研(yan)究(jiu)(jiu)了(le)耐(nai)候(hou)鋼(gang)銹層穩定化動態或(huo)由于(yu)流出的銹液(ye)引(yin)起的各(ge)種外裝材的污損狀況。4年后發表了(le)結果。


 松(song)島等于1967年(昭和42年)10月(yue),在川(chuan)崎市(shi)的NKK技(ji)術研究(jiu)所(當(dang)時(shi))院內(nei)和川(chuan)崎市(shi)住宅地(di)的NKK新城集合(he)住宅院內(nei),設置了(le)構件全部(bu)用耐(nai)候鋼制作的高約3.7m、寬3m、深度2m的模型結構物(wu)(圖2-15)。


所(suo)用的(de)(de)(de)(de)構件是H型(xing)柱、棟梁、頂棚、窗框、壁板、百葉窗、臺階等。除了觀察銹層穩定化動(dong)態(tai)以外,為了測定腐(fu)蝕量,以浮(fu)在(zai)構件表面(mian)上的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)和黏(nian)附(fu)(fu)在(zai)構件表面(mian)上的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)安裝(zhuang)了很多小型(xing)試片。黏(nian)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)試片是為了了解雨水流(liu)的(de)(de)(de)(de)影(ying)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)(de)二(er)氧化硫濃度比進(jin)行這些(xie)試驗時(shi)已經明(ming)顯降低,這些(xie)數(shu)據在同(tong)地(di)區雖(sui)然不能完全像原來(lai)那(nei)樣(yang)適用,可是已經成為20世紀70年(nian)代(昭和50年(nian)代)中期以后,盛行設計建造耐候(hou)鋼橋(qiao)梁必須參考的(de)(de)最早(zao)的(de)(de)數(shu)據,就現(xian)在成為最大(da)問題的(de)(de)海岸地(di)區的(de)(de)海鹽粒子的(de)(de)影響(xiang)來(lai)說,也可以采用同(tong)樣(yang)的(de)(de)考慮方法。


 關于裸露耐候鋼在(zai)(zai)橋梁(liang)(liang)上應用(yong)技術(shu)的進步,已(yi)經在(zai)(zai)2.2.3節敘述過,請參照(zhao)。在(zai)(zai)那(nei)里(li)所(suo)(suo)引用(yong)的建設(she)(she)省土木(mu)研究(jiu)所(suo)(suo)、鋼材俱樂部、日(ri)本(ben)橋梁(liang)(liang)建設(she)(she)協(xie)會制定(ding)的無涂漆(qi)耐候鋼橋梁(liang)(liang)的設(she)(she)計、施工(gong)要(yao)領(改(gai)訂(ding)案)(1993年,平(ping)成5年)或維(wei)修要(yao)領(案)(1991年,平(ping)成3年),可以說是應用(yong)技術(shu)開發成果的結晶。


 尤(you)其在(zai)調(diao)查(cha)海鹽粒(li)子的影(ying)響后,在(zai)上述的設計、施(shi)工要領(改訂案)中確定(ding)了可以使用裸露耐候鋼的地區,是應用技術的一(yi)大(da)成果(guo)(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


該項研究調查了(le)1967年(nian)(nian)(昭和42年(nian)(nian))架設(she)的(de)(de)(de)(de)川崎制鐵知多制造(zao)的(de)(de)(de)(de)知多2號(hao)橋的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)層(ceng)狀況,并得(de)(de)出(chu)(chu)結(jie)(jie)論(lun)。把(ba)用前節所述的(de)(de)(de)(de)交流阻抗(kang)法或(huo)(huo)銹(xiu)(xiu)層(ceng)斷(duan)面的(de)(de)(de)(de)偏光顯微鏡獲得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)觀察結(jie)(jie)果,和各種(zhong)完(wan)全穩(wen)定化后的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)層(ceng)數(shu)據進行比較后得(de)(de)出(chu)(chu)結(jie)(jie)論(lun):“內(nei)梁的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)鋼銹(xiu)(xiu)層(ceng)與外梁相比并不遜色。···屬(shu)于耐(nai)候(hou)性原(yuan)來的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定銹(xiu)(xiu)層(ceng)或(huo)(huo)者與其接近”。這一(yi)結(jie)(jie)論(lun)的(de)(de)(de)(de)得(de)(de)出(chu)(chu)也是關于銹(xiu)(xiu)層(ceng)本(ben)質或(huo)(huo)測定方法的(de)(de)(de)(de)知識(shi)財富累計的(de)(de)(de)(de)成果。