摘要：幕墙主要的腐蚀类型属于大气腐蚀，现代工业生产所造成的大气污染，特别是对于金属材料的腐蚀更为明显。此外各个季节、地区等气侯不同，所产生的腐蚀也不尽相同。本文主要对不同的幕墙材料相应的防腐蚀设计方法进行探索，供同行借鉴参考。
关键词：幕墙材料；防腐性能；防腐设计
一、引言
幕墙作为建筑物的外墙围护结构，具有美观大气、时代感的特征，被广泛应用于高层建筑。内部的组成材料具有强劲、轻盈、美观的性能。进入21世纪，加工工节和材料不断更新发展，幕墙的性能逐渐表现出来，特别是广播演播室、演播厅、航空港（机场）、大型火车站、汽车站、体育馆、博物馆等建筑物，被广泛。而幕墙材料防腐蚀一直受到业界的普遍关注，众所周知，良好的材料可以有效保障幕墙的质量和安全，减少建筑的维护费用，延长建筑的使用寿命。因此在建筑设计之初，针对幕墙工程设计，需要综合考虑幕墙材料的各种性能，特别是幕墙材料的防腐蚀性能。
二、幕墙材料的防腐蚀性能设计
金属幕墙在当下工业建筑与民用建筑中应用较广，以下对提高金属幕墙材料防腐蚀性能的设计方法作简要介绍。
（一）金属本体防腐
1.不锈钢防腐蚀设计
钢材防腐蚀性能的优劣会直接影响到钢结构的耐久性、维护费用等诸多方面。不锈钢通常是在钢铁中加入了镍（Ni）、铬（Cr）等金属合金元素，幕墙工程常见的不锈钢结构防腐蚀方法可分为下面几种。
A．室外建筑中的幕墙材料主要考虑的事大气腐蚀，可在不锈钢材料中增加金属元素铬（Cr）和钼（Mo），以大幅度提高幕墙材料的耐大气腐蚀性。另外根据其金相组织，可分为奥氏体和铁素体两大类（俗称不锈钢、不锈铁）。
B．为了满足建筑的外观造型美观、施工便利，同时考虑到建筑的防渗漏要求，目前长尺寸的金属板屋面在幕墙中的应用越来越多。为了降低金属板因温差而产生的膨胀，多采用系热膨胀小的铁素体作为长尺寸的屋面材料。
C．海滨的环境下的建筑，除了考虑雨水的腐蚀还要考虑墙面附着的海盐粒子的影响。在这样工程设计中，通常选用不生锈的30Cr铁素体系不锈钢产品。该钢种即使用于屋檐横板和屋檐下面的墙面，长时间也不会生锈。
2.铝合金型材防腐蚀设计
铝在空气中与氧气接触后，会迅速在金属表面形成致密而厚实的氧化铝膜，以阻止腐蚀的侵入。且氧化膜生成速度快，密实且不易散失，因此铝的防腐性能远高于镁、锌等金属。在金属铝中添加硅（Si）、镁（Mg）、锰（Mn）等元素，可以得到建筑中广泛使用的铝合金材料。建筑幕墙常用铝合金型材防腐蚀方法主要有以下几种：
A．针对铝合金板的弱点，可提高铝合金中镁、锰、硅等金属的含量，或增加钛、铬、镍等其他金属元素，以提高铝合金的抗点蚀能力。
B．采用钝化处理来增强氧化铝膜，或用锌化铝复合阳极保护铝合金基材。
C．预混涂铝合金板彩色有机涂层。既满足了建筑物外观对色彩的需要，又可以保护铝合金氧化膜。彩色有机涂层的铝合金板的使用寿命远长于彩涂钢板。
3.铜合金板防腐蚀设计
金属铜的化学性质较稳定，虽然在空气中会自动生成氧化铜膜，但铜的氧化膜与氧化铝膜的性质不同，因此即使铜在盐类等物质的聚集处发生氧化反应（产生铜绿），也不会加速铜绿向材料内部的渗透，避免点蚀现象的发生。
建筑上使用的金属铜基本上都是青铜（铜、锡合金）或者黄铜（铜、锌合金）材料。由于铜本身具有优越的防腐性能，同时又有美观的自然色彩，虽然价格较贵，但常被一些建筑装饰性要求高的屋面所采用。
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4.钛锌板防腐蚀设计
钛锌板通常称之为锌板，是锌中添加少量的铜、钛等而得到的合金板。在锌板中加入铜后，可大幅度提高锌板的抗拉强度和硬度，添加适量的钛可进一步加强其本体的防腐能力。
钛锌合金板在保持锌的各项优异性能之外，还具有一定的强度，并且能够始终保持金属锌特有的金属光泽。因此钛锌合金板的机械加工性能、防腐蚀能力和美观性等均优于不锈钢板、铝合金板和铜板。
（二）金属表面防腐设计
金属表面防腐，从发生腐蚀的起源着手，且不改变金属本身的物理性能，是当前幕墙防腐蚀最经济，也是最有效的手段。钢铁产品遍布人类生活的各个方面，其作用的别的材料不可替代的。特别是涂镀层彩色钢板的出现，大量替代了砖、木、混凝土等基础材料和沥青、卷材等防水材料。金属表面防腐的主要方法有：
1.表面涂层防腐蚀
将油脂涂料涂刷在金属上，可以将金属与水分或产生腐蚀条件的介质隔离，从而达到钢铁不生锈的目的。这些油脂涂料后来发展成为各种聚酯类高分子和含活性金属保护的涂料。
但是这种类型的人工涂料的均匀性较差，涂料在金属表面会产生孔隙，随着涂料的老化，孔隙会越来越大，水汽和其他介质极易钻入其内，与铁、铝等发生氧化反应，造成金属连同涂料的片状脱落。因此采用表面防腐蚀方法的幕墙材料的相对寿命很短。
2.金属表面镀层防腐蚀
镀层，即通过电镀、喷镀、热浸或者电化学吸附等方法，将具有阴极或阳极保护作用的金属或合金（常见的有金、银、镍、铬、锌、锡、铜等）牢固地附着在需要防护的金属板的表面，以隔离金属与介质的接触。镀层在金属板表面均匀分布，在镀层与金属基材的结合处，各类金属分子之间相互渗透，镀层的完整性好。
铝的氧化膜遮盖保护作用与锌对铁的电化学保护作用是一对矛盾的平衡点。在此基础上添加锰、镁等金属，研制出了Calfan（即含5%铝的镀铝锌钢板）和Calvalume（即含55%铝的镀铝锌钢板）两种镀铝锌钢板。
在建筑应用中，Calvalume多适用于环境比较干燥、清洁的室外建筑，而不适合于水汽较重、灰尘较多的地方或沿海区域；5%铝的镀锌钢板应用范围则正相反。统计资料显示，在气候良好、较干燥的室外环境，Calvalume的防腐蚀寿命是镀锌钢板防腐寿命的4倍-5倍。但是实际建筑选材中，镀锌钢板在市场上的占有率高达80%以上，美国、欧洲也多采用含5%铝的镀铝锌钢板。
这些镀层是两性金属，强酸强碱均能腐蚀。但不同金属耐酸碱能力各有特点，镀锌板耐碱性稍强，而镀铝锌则耐酸性较强。
3.涂层防腐蚀
涂层法，即在钢结构表面涂（喷）油漆或其他防腐蚀涂料。从涂层的防腐蚀机理看，涂层是一种隔离性的有机质，它将基板与腐蚀介质隔离开来。从微观的角度看，涂层存在很多孔隙，孔隙是漆膜表面上类似毛孔状的呼吸孔，由陷入湿膜中的挥发溶剂逸出形成，有的深入到基板；有的在涂层表面。这些孔隙可以让有些腐蚀介质渗透到基体，产生丝状腐蚀现象。逐渐积累的丝状腐蚀，导致局部漆膜鼓起。这就是常见的油漆后的钢铁开始腐蚀的现象。
常用的涂层方法有粉末喷涂和氟碳喷涂。
粉末喷涂：分为皱纹面、低光面、半光面、高光面等。粉末喷涂件表面应注意保护，一旦发生喷涂层脱落、划伤很难修补，一般采用同种粉料人工喷上，再用高温灯光烤，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和环氧漆作临时防腐。较大、较重的钢件或需要现场焊接的钢件不宜采用粉末喷涂。
氟碳涂料：幕墙外露钢件防腐常采用常温氟碳防腐处理，通常是由环氧富锌底漆+环氧云母氧化铁中间漆+氟碳面漆构成常温氟碳防腐体系。
三、结语
随着建筑材料加工工艺的不断改进和创新，建筑幕墙技术将会不断发展，建筑幕墙材料的种类会不断增多，性能会不断加强。在建筑工程的设计阶段，要重视幕墙防腐蚀技术的设计，在建筑选材和施工质量方面也要综合考虑建筑所处的气候环境和建筑功能，综合利用建材的各种防腐蚀措施，延长幕墙材料的使用寿命。
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论文作者:高振宇
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/11/25
标签：幕墙论文; 防腐蚀论文; 金属论文; 材料论文; 建筑论文; 铝合金论文; 性能论文; 《基层建设》2016年19期论文;