关于某游泳馆钢网架锈蚀问题的原因分析

杨淑绒

摘 要：某游泳钢结构网架，使用16年，经检测发现锈蚀严重，存在严重安全隐患，经对现场及相关资料调查研究后，确定处置措施并对类似使用条件的钢网架的锈蚀问题成因进行分析，并提出预防措施。

关键词：钢结构网架;锈蚀;电化学腐蚀

1 前言

钢结构网架因其具备的大跨度、质量轻、施工便捷等特点在建筑领域应用及其广泛，主要用于采光屋面、游泳馆、厂房等需求大空间建筑物。但是由于钢材本身的腐蚀的问题，加之使用过程中的维护保养方面的缺位，造成使用年限不能满足等同于混凝土结构的现象。本文结合某游泳馆钢结构网架的锈蚀问题，对锈蚀的原因进行分析，并提出防止措施。

2 工程概况

2.1 某游泳馆网架工程结构形式为砖混、框架、网架多种结构形式。建筑面积2770m2，开工日期：1999.7.5，竣工日期：2000.8.15。该工程钢结构形式为焊接球正方四角锥网架。网架长度为59.72 m，宽度为35.72 m，屋盖面积2160 m2。截止2016年该工程已使用16年。

.2 发现存在锈蚀问题后，参建相关方组织专家、专业人员实地查看、走访了解，发现网架部分球体、杆件出现严重锈蚀，脱皮，局部锈蚀穿孔，存在局部贴板补焊现象;支座部分黑锈严重，杆件油漆掉落可见漆膜厚度达2～3mm，多层漆膜之间明显夹杂锈迹;据了解游泳馆使用的塑料座椅老化速度极快，每年更换一次，屋面板已由建设单位整体进行了更换，在营运期间建设单位曾多次组织进行维护，频率约为每2～3年，维护方法为除锈并进行常规刷漆，至2014年进行大修维护时，发现除锈的锈渣多达十数袋之多，及个别管壁锈蚀穿孔等问题。。

3 对该游泳馆处理意见及处理结果。

建设方组织参建方及相关专业专家，对现场情况及相关图片、资料进行查验，对锈蚀的原因进行了分析，确定处理的意见为：

3.1 该游泳馆钢结构网架存在严重安全隐患，不能使用，应尽快拆除。

3.2 建议更换钢结构网架，提高防腐设计等级并应在使用过程中由专业防腐公司进行维护。

后建设单位封闭该游泳馆，并组织了网架的拆除，重新更换钢结构网架。

4 同类型问题网架的案例

4.1 网络上可查阅的案例

A、《山西建筑》2009年5月第13期发表的某游泳馆焊接空心球网架锈蚀评价及原因探讨。（某游泳馆，焊接球网架，建于1986年，使用20年，严重锈蚀）

B、《全面腐蚀控制》2013年5月第五期某游泳馆钢结构网架失效分析及防腐方案设计。

（某游泳馆，螺栓球网架，建于1996年，使用10年，严重锈蚀）

C、《施工技术》2010年8月第39卷增刊某游泳馆钢结构网架鉴定分析。

（某游泳馆，焊接球网架，建于1996年，使用9年，严重锈蚀）

D、《建筑与结构设计》2009年第五期编号为l007—9467（2009）05—0024—03的西部游泳馆设计存在问题及其整改措施。文中的塔里木石油勘探开发公司游泳馆、乌鲁木齐铁路游泳馆、乌鲁木齐市电信游泳馆、卡拉玛依市政游泳馆、乌鲁木齐市红山游泳馆、石化游泳馆及独山子游泳馆、卡拉玛依采油二厂游泳馆等。（锈蚀程度不同）

E、温州“优质工程”体育中心游泳馆大修。

4.2 據了解的同期或相近年份游泳馆网架工程问题案例。（拆除或锈蚀严重，使用均不足20年，10年至15年之间）

A、大同铁路游泳馆钢结构网架。（拆除）

B、太原市新建路游泳馆。（拆除）

C、忻州市顿村游泳馆（锈蚀严重）。

D、长春格林梦戏水中心钢结构网架。（螺栓球网架，使用时间5～6年后锈蚀严重拆除）。

5 原因分析

5.1 游泳馆的钢结构网架所处环境是锈蚀的根本原因

根据腐蚀定义和环境（ISO 129 44 -2）中规定，游泳馆属于内部典型环境C4与C5之间。在这种腐蚀环境下，钢构件及建筑物不仅要承受高温并伴有有害介质存在条件下的腐蚀，同时要承受电化学腐蚀。

室内游泳馆钢结构网架所处环境为高温、高湿度且伴有有害介质氯，室内湿度能达到70%～100%，常规在春秋冬季运行时在要加温，在北方冬季，室内外温差较大，通风条件不良时极易产生结露现象。

由于游泳馆建筑功能需求大跨度、大空间，通用采用钢网架及彩钢屋面设计，围护结构及屋盖保温较差，游泳馆内壁温度低于露点温度，特别是在高温、高湿度且通风不好的条件下，屋面板内面、墙体内壁、窗内表及钢网架球体及管件、支座部位结露非常严重。表面结露会造成钢结构网架长期处于高温且含有有害的氯离子的环境中，造成钢结构网架表面保护层薄弱的地方首先发生锈蚀。

当防腐涂层原始存在缺陷或遭到破坏，湿度大且通风不良时，水通过涂层缺陷之处与金属表面接触，由于组成环境的介质中有凝聚态的水存在，金属材料的腐蚀以电化学腐蚀的过程进行，金属锈层的膨胀导致防腐涂层鼓起、破裂和呈块状剥离等状态。在干湿交替的条件下，锈层加速钢的腐蚀过程。

5.2 游泳馆钢结构网架构件化学腐蚀机理

按照《游泳池和水上游乐池给水排水设计规程》CECS 14：2002，为抑制游泳池水中的细菌滋长，保证水质，我国目前普遍采用向池水中加投液氯的方法，投放量约为1～3mg/L。按照测试池水中的余氯量维持在0.2～0.5mg/L（一般为0.4mg/L）左右。

由于游泳池水温较高，及水面蒸发，次氯酸和盐酸随同水蒸气不断向空气中散发，水蒸汽中的次氯酸和盐酸均为强氧化剂，遇到金属表面即发生腐蚀现象，由此引起钢结构网架腐蚀破坏的严重后果。

5.3 关于游泳馆建设时建筑防腐规范的情况及现状：

建筑防腐规范在该工程建设年代规定不明确，防腐蚀等级规定及防腐蚀保护层的设计使用年限的规定不清晰且认识不足，施工方法及材料的选用在当时也极为有限。

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212—91中2.2.2对钢结构基层的要求，仅为钢结构表面处理分两级，一级钢结构表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹只能是点状或条纹状轻微色斑。2.2.3表面处理方法，可采用干法喷砂、酸洗处理、机械或人工除锈。

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212—2002版细化为表面处理可采用喷射或抛射除锈，手工和动力工具除锈，火焰除锈或化学除锈。并给出喷射或抛射除锈的相关分级Sa1、Sa2、Sa2.5等分级要求。

防腐保护涂层的使用年限在2011年颁布的《建筑钢结构防腐蚀技术规程》（JGJ/T251-2011）中有规定。防护防腐蚀保护涂层的使用年限，按照2011年颁布的规范要求，最长为十年至十五年之间，对于腐蚀性等级为Ⅴ级的环境防腐蚀保护层设计使用年限2～3年时保护层最小厚度为180μm。

目前，涉及游泳馆消毒有《CJ 244 游泳池水质标准》等相关规范标准，其中《CECS 14：游泳池和水上游乐池给水排水设计规程》规定氯消毒的要求为投加量（以有效氯计）宜按照1～3mg/L设计。

6 结语

在特定的腐蚀环境下，钢网架的锈蚀开展极为迅速。作为游泳馆屋面结构的钢网架在设计施工过程一般会被认为是普通的钢结构而轻视其特殊的使用环境，从建设单位、设计及施工单位、监理单位等五方主体不能引起足够的重视，可能在施工过程中形成初始缺陷，如不能在使用过程中采取及时有效的专业的维护，使用寿命将会大幅降低。在涉及到腐蚀环境的钢结构施工过程中，要深刻理解设计意图，从钢结构材料除锈、加工、安装、防火、防腐涂装等工序必须严把质量关，严格落实设计及规范要求，在建筑物投入使用后，应制定检查保养、维护方案，组织专业队伍定期维护保养，才能保证其使用寿命，不发生安全质量事故。