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1、第五章 钢结构工程 的管 理与维修,第一节钢结构锈蚀的危害与维修,一、锈蚀病害的产生机理和危害性 (一)钢结构锈蚀病害的产生机理 钢结构锈蚀的机理有化学锈蚀和化学锈蚀两种。 (二)锈蚀的危害性 锈蚀对钢结构的破坏不仅表现 为构件有效截面的减薄上,还表现在 件表面产生“锈坑”上。,二、钢结构锈蚀的等级划分,钢结构的锈蚀程度分为四个等级: A级:良好程度。 B级:局部锈蚀程度。 C级:较严重锈蚀程度。 D级:严重锈蚀程度。,三、防止钢结构锈蚀的方法,通常采用的有以下几种: 1.采用不易锈蚀的合金钢制作钢结构 2.化学氧化层防护法 3.采用金属镀层防护法 4.非金属的涂层保护法,四、钢结构的非金属涂
2、层防护,(一)涂层防护的机理 涂层中的涂料具有以下作用: (1)涂料具有坚实致密的连续膜,可使钢结构的构件同周围有害介质相 隔离。 (2)含有碱性颜料的涂料(如红丹漆)具有钝化作用,使铁离子很难进入 溶液,阻止钢铁起阴极反应。 (3)把含有大量锌粉的涂料(如富锌底漆)涂刷在钢铁表面,在发生电化 学反应时,由于比钢铁活泼的锌粉成为阳极,而钢铁成为阴极,保护了 钢铁。 (4)一般涂料都具有良好的绝缘性,能阻止铁离子的运动,故使腐蚀电 流不易产生,起到保护钢铁作用。 (5)用于特殊用途的涂料,通过添加特殊成分,可具有耐酸、耐碱、耐 油、耐火、耐水等功能。例如在涂料中加入片状颜料云母氧化铁,涂料 就可
3、具有耐酸、耐碱等功能。,(二)涂层破坏的原因,1.渗透锈蚀,2.隙缝腐蚀,3.在基层清理、涂料选用和涂刷工艺质量都符合技 术要求时,由于涂层与基层膨胀系数不同,反复的 胀缩作用也可以使涂层损坏、脱落或产生裂纹。,(三)涂层日常维修时的要求,要搞好对钢结构防护涂层的日常维修,就必须从以下几点 入手: (1)必须保持钢结构表面的清洁和干燥,对钢结构易积尘 的地方(如钢柱脚处、节点板处)应定期清理。 (2)定期检查钢结构防护涂层的完好状况,凡出现下列情 况之一者应及时进行维修: 1)发现涂层表面失去光泽的面积达到90。 2)涂层表面粗糙、风化、干裂的面积达25。 3)涂层发生漆膜起泡且构件有轻微锈蚀
4、的面积达40。 (3)受高温和高温影响的钢结构部位应加设防护板,起到 保护涂层免遭高温破坏的作用。 (4)尽量避免构件与有侵蚀作用的物质接触,对于已经接 触的应及时清理。,五、钢结构锈蚀病害的检查,在对钢结构作定期检查时应特别注意对易锈蚀部位的检 查。易锈蚀部位主要有: (1)油漆难于涂刷处。如型钢组合截面的净空小于 120mm处,角钢组合截面的背与背连接处。见图53 (2)厂内侵蚀性介质的聚集处、湿度大且易积灰尘处、 可能漏雨处。如钢结构中各大型构件之间的连接节点处、天 窗架的挡风板处。见图54。,(3)截面的外型形状复杂且截面厚度小的薄壁 构件。 (4)与木材等其它材料结合的缝隙等隐蔽部位
5、。 (5)自然地面附近。 (6)埋入地下的钢结构又未包混凝土保护层 的,埋设在砖墙内的钢结构支座部分。,易锈蚀部位主要有:,六、涂层的修复与更新,(一)构件表面的除锈 在钢结构维护工程的施工中,表面清理工 作主要包括除锈和清除旧漆膜。 一般采用的方法主要有: 1.人工除锈 2.机动除锈 3.喷砂除锈 4.用酸洗膏除锈,(二)国际上常用的除锈质量标准,1.对于人工除锈 在除锈之前先清除表面的污垢,并铲除厚锈。 St1级:用钢丝刷轻刷。 St2级:彻底地用铲刀铲刮,用钢丝刷刚擦,除去疏松的氧化 皮、铁锈和其它杂物,清理后的构件表面应具有淡淡的金属 光泽。 St3级:用铲刀非常彻底地铲刮构件表面后,
6、用钢丝刷子刷 擦,使构件表面的除锈效果比St2级更为彻底,清理后的构 件表面应具有明显的金属光泽。,2.对于喷砂除锈 Sal级:轻度喷砂除去构件表面疏松的氧化皮、铁锈及其它 杂物。 Sa2级:彻底地喷砂除去几乎所有的氧化皮、铁锈和其它杂 物,使构件表面稍呈灰色。 Sa2级:非常彻底地喷砂使构件表面的氧化皮、铁锈和其 它杂物仅剩有轻微的点状或条纹痕迹。 Sa3级:喷砂除锈到出白,构件表面具有均匀一致的金属光 泽。 人工除锈不宜低于St3级,对附着力强的油漆,允许放 宽到St2级。喷砂除锈一般只要求不低于Sal级。,(三)构件表面旧漆模的清理,具体措施有: 1.如旧漆膜坚固完整 构件表面附着良好,
7、可用肥皂水或稀碱水 将旧漆膜表面的杂质去除干净,用清水冲洗揩干,经打磨后就可涂刷上 漆。 2.如旧漆膜大部分与构件附着良好 局部须清除时,除按以上方 法清洗干净外,还应经过上腻子、打磨、补漆等工序,力求做到该处与 旧漆膜平整一致,颜色相同。 3.如旧漆膜大部分已经破损脱落,需将其全部彻底清除,清除方法 有下列几种: (1)火喷法。(2)碱水清洗法。 (3)刷脱漆剂法 (4)涂脱漆膏法,(四)涂层的设计,涂层的设计方案中主要内容包括:涂料品种的选择、涂层结构的设计、 涂装施工方法等。 1.涂料品种的选择 一般情况下涂料是一种含油的或不含油的胶体溶液,它分为底漆和画漆 两大类。 选择时应充分考虑以
8、下几点要求: (1)应考虑涂料的使用环境与适用范围相一致。 (2)应考虑涂料的正确配套。 (3)应考虑基层、底漆、面漆之间的枯结力及底漆对基层是否有腐蚀作 用。 (4)要考虑施工条件的可能性。 (5)要考虑施工条件的可能性。 (6)选择涂料时应考虑在施工过程中涂料的稳定性、毒性及所需的温度 条件。 (7)注意涂料的色彩与周围环境的协调性。 常用防锈底漆、面漆及有特殊用途的常用防腐蚀漆分别列于表51、 表52、表53中。,2.确定合理的涂层结构,(1)涂层的结构组成及作用。主要由底漆、腻子、二道底 漆、面漆、罩光面漆组成,各层次结构中的作用: (2)涂层厚度。为了保证漆膜具有合理的致密性、耐久性
9、 和抗老化能力,漆膜总厚度应符合设计要求。 1)如果施工中设计无具体要求时,漆膜总厚度一般按室 外125175m、室内按100150m来处理。 2)计算求得。涂刷后的漆膜厚度可用下式求出: 所耗涂料量固体的质量分数 厚度 1000 固体的密度涂刷面积 式中 厚度单位为m所耗涂料量单位为g,固体的质量分 数用表示,固体的密度单位为kgm3,涂刷面积单位为m3。,3)测定法。 除了用计算公式可求出漆膜厚度外。有条件时还可 直接使用干漆膜测厚仪来测出漆膜的厚度。如果漆膜总厚度 达不到要求,可采取增涂底漆的遍数来保证漆膜总厚度。如 果采用新兴的厚浆型油漆作为二道底漆,也是有效增加漆膜 总厚度的好方法同
10、时还可起到填平作用,一举两得。,3.涂装施工的方法及注意事项,(1)涂装施工的方法: 在维修工程中常用的方法有两种,即涂刷法和喷涂法。 (2)注意事项。 1)涂漆前应对基层进行彻底清理,并保持干燥,在不超 过8h内,尽快涂头道底漆。 2)涂刷底漆时,应根据面积大小来选用适宜的涂刷方法。 3)涂刷面漆时,应按设计要求的颜色和品种的规定来进 行涂刷,涂刷方法与底漆涂刷方法相同。 4)涂刷环境 5)应正确配套使用稀释剂。 关于涂装施工中常见的缺陷、产生的原因以及预防的法 请参见表54。 关于钢结构涂装工程质量检验标准请参见表55。,(三)常用涂层施工方案及应用举例,1.几种防锈方案 (1)第一方案,
11、“66”灰色户外面漆方案 (2)第二方案,C0442醇酸漆方案 2.几种防腐蚀方案 (1)第一方案,过氯乙烯防腐漆方案 (2)第二方案,F50l灰色耐酸漆方案 (3)第三方案,H523环氧耐酸漆方案,第二节 钢结构其它 病害的检查与维修,检查: (1)焊缝、螺栓、铆钉等连接处是否出现 裂缝、松动、断裂等现象。 (2)各杆件、腹板、连接板等构件是否出 现局部变形过大,有无损伤现象。 (3)整个结构变形是否异常,有无超出正 常的变形范围。,一、焊缝、螺栓、铆钉等 连接的病害检查及处理方法,(一)焊缝病害的检查及处理方法 对焊缝的检查,应着重注意焊缝在使用阶段是 否产生裂纹,同时兼顾寻找焊缝设计与施
12、工遗留下 来的缺陷。焊缝常见缺陷见图55。,1.对焊缝幸而病害检查常用的方法有:,(1)外观检查。(焊缝外观检查质量标准见表56。) (2)钻孔检查。 (3)硝酸酒精浸蚀法检查 (4)超声波、X射线、射线检查 此种方法检查过的焊缝质量最可靠,建议有条件的房管部 门尽量采用此种方法。X射线检验焊缝质量标准参见表57和 表58。 (5)特别应注意: 动力荷载和交变荷载及拉力可使有缺陷的焊缝迅速开裂, 造成严重后果。所以对受动力荷载和交变荷载作用的结构,及 构件上拉应力区域,应严加检查,以防出现遗漏。,2.焊缝病害的处理方法,(1)对于焊缝开裂现象,应分析裂纹的性质,凡 属于在使用阶段中产生的裂纹,
13、都必须查明原因, 进行综合治理,彻底消除病害。 (2)对于属于焊缝设计上的缺陷,如焊缝尺寸或 焊脚尺寸不足,应经正确的理论计算后,重新没计 合理的尺寸。 (3)对于焊缝有未焊透、夹渣、气孔等缺陷时, 应重焊; (4)对于焊缝有咬肉、弧坑时应补焊; (5)对于焊瘤处应彻底铲除重焊。,(二)螺栓与铆钉连接的检查和维护,1检查方法有: (1)对于螺栓的检查 ,一般采用目测、手锤敲 击,扳手试扳等方法来进行。 (2)对于有裂纹或已经断裂的螺栓,应查明破坏 原因,作详细记录并及时更换。 (3)对于铆钉的检查,可用一只手贴近钉头,另 一只手持手锤自钉头侧面敲击 2.螺栓和铆钉连接的修复和处理 一般是在不卸
14、载情况下进行。,二、结构变形和构件病害的检查和处理,(一)构件的裂纹及机械损伤的检查和处理 一般构件的机械损伤均因强烈的破坏造成的,其易发 生在机械运动通道位置处。 1.对钢结构裂纹的检查所采用的主要方法是观察法和敲击法。,2.对于裂纹的修复可采用如下步骤进行:,(1)先在裂纹的两端各钻一个直径与钢板厚度相等的孔,并使裂 纹的端落人孔中,这样作的目的是防止裂纹继续扩展。 (2)对两钻孔之间的裂纹要进行焊接,焊接时可根据构件厚度将裂纹 边缘用气割加工成不同型式的坡口,以保证焊接的质量。当厚度小于6mm 时,采用I形(即不开坡口);当厚度大于6mm而小于14mm时,采用V形坡 口;当厚度大于14m
15、m时需采用X形坡口。见图5-1.。 (3)将裂纹周围金属加热到200后,用E43型(钢板材质为低碳钢)或 E55型(钢板材质为锰钢)焊条焊合裂纹。 (4)如果裂纹较大,对构件强度影响很大时,除焊合裂纹外,还应加 金属盖板用高强度螺栓连接加固。,(二)钢结构变形的检查和处理,1.引起钢结构变形过大的主要因素有: (1)钢结构实际所承受的荷载超出钢结构设计时所允许 承受的最大荷载(俗称“过载”)。 (2)长时间承受动力荷载的冲击。 (3)自然灾害的影响(如地震)或由于地基基础沉降不均 匀。 (4)使用保养不当或由于机械损伤使钢结构中的构件断 裂而退出工作,造成钢结构受力失衡而出现异常变形。,2.检
16、查方法,检查的主要内容和方法有: (1)对钢结构的梁和桁架进行目测检查时,当发现桁 架下弦挠度过大,桁架平面出现扭曲。,(2)用线锤和经纬仪可以对钢结构的柱子进行变形检查。图5-9,(3)对连接板、腹板等小型 板式构件可采用直尺靠近方法 进行比较测量。 (4)对于以弯曲变形为主的 细长杆件进行变形检查时,可 采用细铁线在杆件的两端选点 张拉,测出变形数据。,3.对钢结构变形的技术处理,(1)一般情况下,当测得的钢结构变形数据超过下面规 定的标准时,就可认为结构存在异常变形,需对钢结构进行 必要的技术处理。 (2)处理方法。 1)对于变形不太大的杆件,可用板钳或整直器进行矫 正; 2)对于板式构件或有死弯变形的杆件,可用千斤顶来 矫正;条件允许时可用氧乙炔火焰烤后矫正。 3)如果钢结构出现整体变形(如柱子倾斜、屋架扭 曲),除及时矫正变形外。还应根据变形成因采取合 理的加固补强措施。,第三节 钢结构的加固措施,1.钢结构加固的主要原因有: (1)由于钢结构使用功能的改变,添增设备,使