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)們同時求出了銹中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)含有率,判斷它的(de)(de)(de)(de)值取決于試片表面流下(xia)的(de)(de)(de)(de)雨水(shui)量(liang)的(de)(de)(de)(de)多(duo)少(shao)。由于暴(bao)曬(shai)角度而引起的(de)(de)(de)(de)下(xia)面的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)差異(yi)與硫酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)量(liang)非常對應。不過他(ta)們認為對腐蝕(shi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)變化影(ying)響最大的(de)(de)(de)(de)因子是降雨后(hou)銹層(ceng)的(de)(de)(de)(de)水(shui)分保持的(de)(de)(de)(de)時間和量(liang)。
如上所述,試(shi)片形狀受暴(bao)曬的(de)影響耐候(hou)鋼(gang)(gang)雖然比碳素(su)鋼(gang)(gang)小(xiao),可(ke)是下面的(de)腐(fu)蝕比上面的(de)大,腐(fu)蝕量增大60%~70%左(zuo)右,諸石(shi)等也認(ren)為在實際結構物應用耐候(hou)鋼(gang)(gang)時(shi),在設計上必須考慮周到細致。
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(wei)了(le)具體地研(yan)(yan)(yan)究(jiu)裸露耐候(hou)鋼各(ge)部位有(you)什么(me)樣的(de)(de)(de)行為(wei),以便作為(wei)結(jie)構設(she)計(ji)上(shang)的(de)(de)(de)參考,佐武等和(he)松島等兩個研(yan)(yan)(yan)究(jiu)組制作了(le)使用耐候(hou)鋼的(de)(de)(de)試驗房屋以及模(mo)型結(jie)構物佐武等于1966年(昭(zhao)和(he)41年)2月,在(zai)尼崎市(shi)住友金屬(shu)工業中央技術研(yan)(yan)(yan)究(jiu)所(當時)院內,用耐候(hou)鋼建造(zao)了(le)有(you)H型柱、棟(dong)梁、框格(ge)、平板門的(de)(de)(de)試驗房屋,研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了(le)耐候(hou)鋼銹層(ceng)穩定化(hua)動態或由于流出的(de)(de)(de)銹液引起的(de)(de)(de)各(ge)種外裝材的(de)(de)(de)污(wu)損(sun)狀況。4年后發表了(le)結(jie)果。
松島等于1967年(昭和42年)10月,在(zai)川(chuan)崎市(shi)(shi)的NKK技(ji)術研(yan)究所(當時)院(yuan)內和川(chuan)崎市(shi)(shi)住宅地的NKK新城集合住宅院(yuan)內,設置了構件(jian)全部用耐(nai)候鋼制作的高約(yue)3.7m、寬3m、深(shen)度2m的模型結構物(圖2-15)。
所用的構件是(shi)H型柱、棟梁、頂棚(peng)、窗框、壁板、百葉窗、臺階等。除了觀(guan)察銹(xiu)層穩(wen)定化動態以外,為(wei)了測定腐蝕量,以浮在(zai)構件表面(mian)上的狀態和黏(nian)附(fu)在(zai)構件表面(mian)上的狀態安裝了很(hen)多小型試片。黏(nian)附(fu)的試片是(shi)為(wei)了了解(jie)雨水流的影響。
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。
最(zui)近(jin)工業地(di)區的(de)二氧(yang)化(hua)硫濃度(du)比進行這些試驗時(shi)已(yi)經明顯降低(di),這些數據在(zai)同(tong)(tong)地(di)區雖然不能完全(quan)像原來(lai)那樣(yang)(yang)適用(yong),可是已(yi)經成為(wei)20世紀70年(nian)代(dai)(昭和(he)50年(nian)代(dai))中期以后,盛行設計建造耐候鋼橋梁必(bi)須參考的(de)最(zui)早的(de)數據,就現在(zai)成為(wei)最(zui)大(da)問題(ti)的(de)海(hai)岸(an)地(di)區的(de)海(hai)鹽粒(li)子的(de)影響來(lai)說,也(ye)可以采用(yong)同(tong)(tong)樣(yang)(yang)的(de)考慮(lv)方法。
關于(yu)裸露耐候鋼(gang)在(zai)(zai)橋梁上應(ying)用(yong)技術的(de)(de)進步,已經在(zai)(zai)2.2.3節敘述過,請參(can)照。在(zai)(zai)那(nei)里所(suo)引用(yong)的(de)(de)建(jian)設省土木(mu)研究所(suo)、鋼(gang)材俱樂部、日本橋梁建(jian)設協會制定的(de)(de)無涂(tu)漆耐候鋼(gang)橋梁的(de)(de)設計、施(shi)工要(yao)領(改訂案(an)(an))(1993年(nian),平成5年(nian))或維修要(yao)領(案(an)(an))(1991年(nian),平成3年(nian)),可以說是應(ying)用(yong)技術開發成果的(de)(de)結(jie)晶。
尤其在調(diao)查(cha)海鹽(yan)粒子的影響后(hou),在上述(shu)的設計、施工(gong)要領(改訂案)中確定了可以使用裸(luo)露耐候鋼的地區(qu),是應(ying)用技(ji)術的一大成果(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。
該項研(yan)究調查了1967年(昭(zhao)和42年)架設的(de)(de)(de)(de)川崎制鐵知多制造的(de)(de)(de)(de)知多2號橋的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)層狀況(kuang),并得(de)出結(jie)論(lun)。把用(yong)前(qian)節所述的(de)(de)(de)(de)交流(liu)阻抗(kang)法(fa)或銹(xiu)層斷(duan)面的(de)(de)(de)(de)偏(pian)光顯(xian)微鏡獲得(de)的(de)(de)(de)(de)觀察結(jie)果,和各種完全穩定化后的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)層數據進行(xing)比較后得(de)出結(jie)論(lun):“內梁(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)耐候鋼銹(xiu)層與(yu)外(wai)梁(liang)(liang)相(xiang)比并不遜色(se)。···屬于(yu)耐候性原來的(de)(de)(de)(de)穩定銹(xiu)層或者與(yu)其接(jie)近”。這一結(jie)論(lun)的(de)(de)(de)(de)得(de)出也是關于(yu)銹(xiu)層本質或測定方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)知識財富(fu)累(lei)計(ji)的(de)(de)(de)(de)成果。