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(xiu)中的(de)(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)含有率,判斷它的(de)(de)(de)(de)(de)值取決于試(shi)片表面流(liu)下的(de)(de)(de)(de)(de)雨水(shui)量的(de)(de)(de)(de)(de)多少(shao)。由于暴曬角度(du)而引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)下面的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)差異與硫酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)量非常對應。不過他們認為對腐蝕量的(de)(de)(de)(de)(de)變化影響最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)因子(zi)是(shi)降(jiang)雨后銹(xiu)層的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)分(fen)保(bao)持的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)和量。
如上所述,試片(pian)形狀受(shou)暴曬的影響耐候鋼雖然比碳素鋼小,可是下面的腐蝕比上面的大(da),腐蝕量增(zeng)大(da)60%~70%左右,諸石等也認為在實(shi)際結構物應用耐候鋼時,在設(she)計上必(bi)須(xu)考慮周到細(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(ju)體(ti)地研(yan)究(jiu)(jiu)裸露(lu)耐候鋼各(ge)部(bu)位有什(shen)么樣的(de)(de)行(xing)為(wei),以便作為(wei)結(jie)構設(she)計上的(de)(de)參考,佐武等和(he)松島等兩(liang)個研(yan)究(jiu)(jiu)組制(zhi)作了(le)使用耐候鋼的(de)(de)試驗房屋(wu)以及模型結(jie)構物佐武等于1966年(nian)(昭和(he)41年(nian))2月,在(zai)尼崎市(shi)住友(you)金(jin)屬工業中(zhong)央技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)(jiu)所(當時)院內,用耐候鋼建造了(le)有H型柱、棟梁、框格、平板(ban)門的(de)(de)試驗房屋(wu),研(yan)究(jiu)(jiu)了(le)耐候鋼銹(xiu)層(ceng)穩定(ding)化(hua)動(dong)態或由于流出的(de)(de)銹(xiu)液(ye)引起的(de)(de)各(ge)種外裝(zhuang)材的(de)(de)污損狀(zhuang)況。4年(nian)后發表了(le)結(jie)果(guo)。
松島等于1967年(昭(zhao)和42年)10月(yue),在川崎市(shi)的(de)(de)NKK技(ji)術研究所(當時)院內和川崎市(shi)住(zhu)宅地的(de)(de)NKK新城集合住(zhu)宅院內,設置了構件全(quan)部(bu)用耐候鋼制作(zuo)的(de)(de)高約3.7m、寬(kuan)3m、深度2m的(de)(de)模型結構物(圖2-15)。
所用的(de)構(gou)件是H型柱、棟梁、頂棚、窗框、壁板、百葉窗、臺階等(deng)。除了觀察銹層穩定化動態(tai)以外,為(wei)了測(ce)定腐蝕量(liang),以浮在構(gou)件表面上的(de)狀(zhuang)態(tai)和黏(nian)附在構(gou)件表面上的(de)狀(zhuang)態(tai)安裝了很(hen)多小型試片。黏(nian)附的(de)試片是為(wei)了了解雨水流的(de)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。
最近工業地(di)(di)區的二氧化硫濃度比進行(xing)這(zhe)些試驗時已經明顯降低,這(zhe)些數據在(zai)(zai)同地(di)(di)區雖然不能完(wan)全像原來那樣適用,可(ke)是(shi)已經成為20世紀70年(nian)代(dai)(昭(zhao)和50年(nian)代(dai))中期以后,盛行(xing)設計建造耐(nai)候鋼橋梁必須(xu)參考的最早的數據,就現在(zai)(zai)成為最大問題的海岸(an)地(di)(di)區的海鹽粒子的影響(xiang)來說,也可(ke)以采(cai)用同樣的考慮(lv)方法。
關于(yu)裸(luo)露(lu)耐候鋼(gang)在橋梁上應(ying)用(yong)(yong)技術的(de)進步,已經在2.2.3節敘(xu)述過,請參照(zhao)。在那里所(suo)引用(yong)(yong)的(de)建(jian)(jian)設(she)(she)省(sheng)土(tu)木研究(jiu)所(suo)、鋼(gang)材俱(ju)樂(le)部(bu)、日本橋梁建(jian)(jian)設(she)(she)協會制定(ding)的(de)無涂漆耐候鋼(gang)橋梁的(de)設(she)(she)計(ji)、施工要領(ling)(改(gai)訂案)(1993年(nian)(nian),平成(cheng)(cheng)5年(nian)(nian))或維修要領(ling)(案)(1991年(nian)(nian),平成(cheng)(cheng)3年(nian)(nian)),可以(yi)說是應(ying)用(yong)(yong)技術開發成(cheng)(cheng)果(guo)的(de)結晶。
尤其在(zai)調查(cha)海鹽粒子的影(ying)響后,在(zai)上述的設計(ji)、施工要領(改訂案)中確定了(le)可以使用裸露耐候鋼的地區,是應用技術的一大成果(見(jian)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。
該項研究(jiu)調查了1967年(nian)(昭和(he)42年(nian))架(jia)設的(de)(de)(de)川(chuan)崎制(zhi)鐵知多制(zhi)造的(de)(de)(de)知多2號(hao)橋的(de)(de)(de)銹層(ceng)狀況,并得(de)(de)出結論(lun)。把用前節所述的(de)(de)(de)交(jiao)流阻抗法(fa)或(huo)(huo)銹層(ceng)斷面的(de)(de)(de)偏光顯微鏡獲(huo)得(de)(de)的(de)(de)(de)觀察(cha)結果(guo),和(he)各種完(wan)全穩定(ding)化后的(de)(de)(de)銹層(ceng)數據進行(xing)比較(jiao)后得(de)(de)出結論(lun):“內梁(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候鋼銹層(ceng)與外梁(liang)相比并不遜色。···屬于(yu)耐(nai)(nai)候性原來的(de)(de)(de)穩定(ding)銹層(ceng)或(huo)(huo)者與其接近”。這(zhe)一(yi)結論(lun)的(de)(de)(de)得(de)(de)出也(ye)是關于(yu)銹層(ceng)本(ben)質或(huo)(huo)測(ce)定(ding)方法(fa)的(de)(de)(de)知識(shi)財富(fu)累計的(de)(de)(de)成果(guo)。