时间：2023-02-22 13:01:37
关键词：紧固件 高强螺栓 热浸镀锌 氢脆 初拧 终拧
Key words：FasteningHigh strength boltHot dip galvanizingHydrogen embrittlementThe first twistThe final twist
Abstract：The high strength bolt hot dip galvanizing antiseptic treatment application and the universal existence question brief analysis，Put forward our country in high strength bolt hot dip galvanizing technology needs to be further improved.
中图分类号：TU18 文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着钢结构在工业、民用建筑工程中越来越广泛的应用，高强螺栓（全称高强度螺栓连接副）作为钢结构构件的一种重要连接形式，被越来越多的设计所采用。由于高强螺栓在很多工程中是主要受力构件的连接方式。因此，在室外及强腐蚀环境中，高强螺栓防腐性能的优劣对结构的安全及维护起着至关重要的作用。
1 高强螺栓热浸镀锌的特点及应用
在各种保护钢基体的涂镀方法中，热浸锌是非常优良的一种。它是在锌呈液体的状态下，经过了相当复杂的物理、化学作用之后，在钢铁上不仅镀上较厚的纯锌层，而且还生成一种锌—铁合金层。这种镀法，不仅具备了电镀锌的耐腐蚀特点，而且由于具有锌铁合金层，还具有电镀锌所无法相比拟的强耐蚀性，继而可减少维修次数及费用。因此这种镀法特别适用于各种强酸、碱雾气等强腐蚀环境中。
1．1 高强螺栓热浸镀锌的特点
（1）具有较厚的致密的纯锌层覆盖在钢铁表面上，它可以避免钢铁基体与任何的腐蚀溶液的接触，保护钢基体免受腐蚀。在一般大气中，锌层表面形成一层很薄而密实的氧化锌层表面，它很难溶于水，故对钢基体起着一定保护作用。如果氧化锌与大气中其它成分生成不溶性锌盐后，则防腐蚀作用更理想。
（2）具有铁—锌合金层，结合致密，在海洋性盐雾大气及工业性大气中表现特有抗腐蚀性；
（3）由于结合牢固，锌—铁互溶，具有很强的耐磨性；
（4）由于锌具有良好的延展性，其合金层与钢基附着牢固，因此热镀件可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型而不损坏镀层；
（5）钢结构件热镀锌后，相当于一次退火处理，能有效改善钢基体的机械性能，消除钢件成型焊接时的应力，有利于对钢结构件进行车削加工。
（6）热镀锌后的构件表面光亮美观。
（7）纯锌层是热镀锌中最富有塑性的一层镀锌层，其性质接近于纯锌，具有延展性，所以它富于挠性。
（8）长期计算成本低。在大部份情况下，热浸镀锌费用要比其它漆料涂层低，而且更为耐用。即使在某些情况下热浸镀锌处理费用可能比其它涂层更为昂贵，但作长期使用计算，热浸镀锌法则较为低廉。
（9）寿命长。在郊区环境下，61克/平方米标准热浸镀锌厚度，可保持50年以上而不必修补，而在市区或近岸区域标准的热浸镀锌层可保持20-25年而不必修补 (见右图所示) 。
1．2 高强螺栓热浸镀锌的应用
热浸镀锌的应用随着工农业的发展迅速扩大。近几年，热浸镀锌紧固件在工业（如化工设备、石油加工、海洋勘探、金属结构、电力输送、造船等）、农业（如：喷灌、暧房）、建筑（如：水及煤气输送、电线套管、脚手架、房屋等）、桥梁、运输等方面被大量地采用。由于热浸镀锌制品具有外表美观、耐腐蚀性能好等特点，其应用范围越来越广泛。
2 高强螺栓热浸镀锌的工艺要求
热浸镀锌紧固件的材料应符合GB/T 3098.1和GB/T 3098.2的规定，锌材料应符合GB/T 13912的规定。
在浸入锌液之前，紧固件表面应是清洁的，不应有任何污染物。对重要场合使用的紧固件，在酸洗和热浸镀锌之前可以要求先消除应力。
紧固件表面清洗过程中，酸洗时氢可能被钢基体吸收。氢不可能完全熔解到锌液中，因此可能导致氢脆断裂。故一般热处理或加工硬化的硬度大于或等于320HV的零件应采用防腐蚀酸、碱性或机械方法进行清洗。浸入防腐蚀酸中的时间取决于接受表面可容纳的状态和最小持续时间。
紧固件应进行表面活化处理，如进行烘干，应在表面活化处理之前实施。
热浸镀锌一般在温度为455℃~480℃的镀槽内进行。为获得光滑和较薄的锌层可采用高温热浸镀锌。高温热浸镀锌一般在温度为530℃~560℃的镀槽内进行，获得的表面通常是无光泽的。为避免产生微小裂纹，规格在M27及其以上的、性能等级10.9级的螺栓、螺钉和螺柱，不宜采用高温镀锌工艺。应避免在温度为480℃~530℃的镀槽内进行热浸镀锌。
将紧固件从镀槽中取出应立即进行离心处理，然后在水中或空气中冷却。
螺母螺纹应在热浸镀锌后进行攻丝，不允许重复攻丝。
3 热浸镀锌对高强螺栓的影响
由于紧固件尺寸较小，形状不规则、有的还需要螺纹配合，所以热浸镀锌也存在一些缺陷。
(1) 镀后螺纹拧合困难。热浸镀锌后余锌粘留在螺纹中不容易去除干净，而且锌层厚薄不均匀，影响了螺纹件的配合。在GB/T13912—1992《金属覆盖层钢铁制品热浸镀锌层技术要求》、GB/T2314—1997《电力金具通用技术要求》中规定：紧固件的外螺纹应在热浸镀前按GB196标准规定加工或辗制，而内螺纹可在热浸镀前或后进行加工。但在实际应用中客户往往要求内外螺纹均有镀锌层，故人们采用多种措施来解决螺纹配合件的热浸镀锌问题。如螺纹件镀后的回攻、预留较大配合间隙、离心甩等方法。螺纹件镀后的回攻容易破坏螺纹部分镀层,甚至钢铁基体,造成紧固件锈蚀。故意超范围加大螺母孔径或预留配合间隙，很容易降低配合强度，对于高强度配合这是不允许的，因此必须慎用。国内目前以机械式离心甩去余锌较为普遍。
(2) 热浸镀锌操作温度高，会降低高强度紧固件的机械强度。8.8级螺栓经热浸镀锌后部分螺纹的强度低于标准要求；9.8级以上的螺栓经热浸镀锌后的强度基本上无法达到要求。
(3) 高强螺栓热浸镀锌前的酸洗前处理作业易导致氢脆化(hydrogen embrittlement)现象发生。
(4) 高强螺栓连接都是通过高强螺栓的预拉力来实现，保证高强螺栓按设计预拉力是通过专用工具电动扳手实现的，因此按照高强螺栓的安装顺序需要有初拧和终拧两个步骤。影响终拧力矩值的一是螺栓直径，直径一定预拉力就定了，另外一个影响就是螺栓的力矩系数，根据国内几家专业高强螺栓供应商的意见，螺栓镀锌以后此值离散性非常大而且不恒定，最高可以达到0.25，所以就无法确定螺栓初拧力矩和终拧力矩的具体值，这样就无法保证安装上去的高强螺栓是否与设计吻合，从而结构的安全性就无法保证。
根据国内几家大型高强螺栓生产厂家反馈信息，我们得知目前我国在热浸镀锌高强螺栓方面有质量保证和广泛应用实例、能合格批量生产的最高到8.8级高强螺栓；10.9级及以上高强螺栓热浸镀锌后强度无法保证，在国内尚未见在电厂等重要建筑结构中的应用实例。对比之下，国外的一些高强螺栓厂家（如德国伍尔特集团）在高强螺栓热浸镀锌方面技术比较成熟，有完整的技术参数要求，有专门配套生产的扭矩扳手。国内厂家与国外技术比较成熟的厂家之间的差异主要体现在螺栓的材料选用、酸洗和镀锌时温度控制等工艺环节。
4 结语
高强螺栓热浸镀锌防腐处理具有良好的防蚀能力，能增加螺栓使用寿命，减少维护次数，从而降低维护成本。热浸镀锌处理时应避开酸性作业，以其他方式去除锈层，从而为镀件提供良好的服务年限，降低镀件吸收氢气的机率而减少应力腐蚀，改善高强螺栓延迟破坏的现象。
我国电力、交通、建筑行业的迅速发展，必将要求并促进紧固件热浸镀锌技术的提高。因此，研制出自动化离心甩设备、改进紧固件热浸镀锌工艺、提高紧固件热浸镀锌镀层质量是十分重要的。
参考文献：
[1] 蔡明達．熱浸鍍鋅高強度螺栓．台湾．
Cai Ming Tatsu. Hot dip galvanized high strength bolt， Taiwan
[2] 日本建築學會(1993)，“熱浸鍍鋅高強度螺栓接合”.
Architectural Institute of Japan (1993), "hot dip galvanized high strength bolt joint
[3] 陈定针．热浸镀锌螺栓应进行去应力退火处理．国家电网报．2009年3月5日,第8版．
ChenDingZhen,Hot dip galvanized bolts shall be stress annealing treatment. State Grid news. March 5, 2009 ,Eighth Edition
[4] Produkte für den Stahlbau übersicht, Verbindungselemente und Zubehör (by Adolf Würth GMBH&Co)．
【关键词】热浸镀锌 电加热炉 能耗 智能
中图分类号：TE08 文献标识码：A
中国批量热浸镀锌概况
目前，中国正处在工业化稳定发展期，GDP以每年8-11%的速度递增，在工业化进程的前期，电力、交通、建筑、通讯、钢铁的基础产业发展迅速，给热浸镀锌行业的发展提供了广阔的市场和发展机遇，同时钢铁业及锌冶炼业的发展给热浸镀锌提供重要的物质基础。
当前中国有锌冶炼厂400多家，2010年产锌约500万吨，国内热浸镀锌企业已超1100家，容锌量200吨以上的锌锅达250台，容锌量超过500吨的锌锅也越来越多，镀锌年产量达10万吨的企业达25家，热浸镀锌消耗的锌占国内锌产量的50%左右。国内众多热镀锌锅，约有42%采用煤（包括水煤气）作为燃料，并使用人工控制燃烧系统，约有22%的工厂使用电力作为能源，其他的使用柴油、重油和天然气作为燃料。
国内大多数企业缺乏先进的生产技术，设备落后陈旧，能源消耗大，影响热浸镀锌工业的可持续发展。
国内热镀锌加热炉的发展
目前在中国大、中型热镀锌炉用能源中天燃气、柴油、电和发生炉煤气占主导地位，其余有重油、高炉和焦炉煤气等。在大型炉中，煤加热炉已基本被淘汰，除部分零部件镀锌企业采用上加热反射炉和电内加热外，其他企业大多采用侧加热。
上世纪80年代，国内大部分镀锌炉采用煤作为燃料的直接防护式镀锌炉，其炉膛加热火道温度超过900℃，因此在镀锌锅外壁堆砌耐火砖、耐火涂料，其主要缺点是加热炉惰性大、热响应慢、温度控制差、燃料消耗大、废气温度高，锌锅寿命仅数月至一年，后来曾进行改良，用不同厚度的碳化硅板代替耐火砖和耐火涂料，采用改变烟道截面积以改变燃烧气体流速。从90年代中期起，使用平焰燃烧器的间接防护式燃油、燃气镀锌炉逐步取代直接防护式燃烧镀锌炉，间接防护炉在燃烧室与锌锅外壁之间增设翻火墙，对一部分端加热的燃油燃气的长焰燃烧器，采用高温风机将燃烧后的气体引入加热火道快速循环，增加对流传热。
目前，高速喷射脉冲燃烧技术在中国大陆开始推广，通过提高燃烧气体的速度，提高对流传热速度，既降低了燃烧室的温度，也大大降低了尾气温度，同时配套的温度测量和控制系统也有较大的技术进步。
另一方面，由于燃料价格的不断上涨和对大气污染的严格控制，同时我国电力工业的迅速发展，电力供应紧张已日趋缓解，采用电为热源的热浸镀锌炉迅速增加，并向大型炉发展。但我国热加工技术受计划经济体制下“重冷轻热”的机械工业发展模式影响，束缚了加热技术的发展，造成我国电加热工业炉技术仍旧十分落后。如大多数企业使用的电阻炉和电炉厂生产的电阻炉还是以耐火砖系列为主，控制仍是老的模式，炉型仍是箱式、台车式，结构也无改进，耗电量大，控温精度差，已不能满足日益发展的高精度热加工工艺要求。近年来，国内对电加热工业炉的研制取得了一定的进展，尤其是在金属热处理领域，针对砖体电阻炉普遍存在的结构粗笨、耗能高、生产效率低、易损坏、控温精度差及装卸料不方便等缺点，而开发的新型全纤维移动罩式、对开罩式、钟罩式新型电阻炉产品【1】。在大型设备的制造特别是现场热处理中，为克服大型设备整体运输中的困难，防止或减少搬运中的变形，而研发出了组装式电阻炉【2】。
3 电加热热浸镀锌炉
在热浸镀锌行业，电加热热浸镀锌炉主要有以下几类：内加热电阻炉、感应加热镀锌炉、外加热电阻炉。
3.1内加热电阻炉
加热元件沉浸在锌液内直接加热，主要优点是加热效率高，炉体结构简单，缺点是对加热元件的耐锌液高温腐蚀及强度要求较高，锌液的有效容锌量受加热原件安装位置影响，同时锌液中的加热元件易受镀锌工件碰撞受损。国内有用GL高铝质高强度浇注材料、矾土水泥、耐火混泥土等材料制造锌锅，石英玻璃、陶瓷等材料作为加热元件，经过优化设计的热镀锌生产线用于钢丝热镀锌[3]。
3.2感应加热电阻炉
在我国，工频有芯感应电炉应用于热镀锌合金生产已有近20年的历史，具有热效率高、生产率高、锌液化学成分均匀、生产环境好等优点，因而得到广泛应用。近几年，大功率可拆式感应体技术的运用、新型高性能炉衬材料的出现、锌锅自动控制技术的成熟，很好地解决了电炉感应体寿命短、感应体同炉体寿命不一致的缺点，在板材连续热镀锌生产线上多有应用。
3.3 外加热电阻炉
加热元件置于锌锅，通过辐射、对流传热，是国内最为常见的电加热镀锌炉，在钢丝镀锌、钢管镀锌、结构件镀锌各个领域均有广泛的应用。但是由于国内热镀锌行业起步较晚，对镀锌炉炉体结构、加热温度控制、电气控制等工装设备的应用研究较为滞后。
3.4 电阻炉温控方式
目前，较为成熟的电加热热镀锌炉主要采用通断式自动控温，其设备结构和控制形式较为简单，通过开关的开合，自动控制镀锌炉通断电，从而达到控制锌液温度的目的，其主要缺点是加热元件始终处于最高电压（功率）状态下运行，影响加热元件的使用寿命，同时温度控制存在滞后、精度不高等问题。近年，随着可控硅及电子技术的发展，在大功率电阻炉的温度控制中，基于可控硅技术的智能调功（调压）器得到逐渐推广，在通断过程中能逐渐增加（降低）功率，有效克服了通断式控温系统的瞬时电流对加热元件和控制元件的冲击，有利于延长加热炉的使用寿命[4]。
3.5 常见的炉体结构
常见的炉体结构有两种，一种为砌砖炉窑，另一种为陶瓷纤维保温加热板一体式炉窑。砌砖炉窑为钢结构支撑，内由异型搁砖、耐火砖、保温砖砌筑炉窑，加热元件为螺旋状电阻丝，搁置在异型搁砖上，这种结构对电气控制系统和加热元件的性能要求较高，无法在生产或保温条件下检修、更换加热元件，一旦加热元件熔断或发生其他故障，只有停产、起吊锌锅才可进入炉膛检修作业。陶瓷纤维保温加热板一体式炉窑，同样为钢结构支架，预留加热板安装工位，加热板由加热元件、保温陶瓷纤维、钢结构骨架构成，一个镀锌炉根据大小可由若干块加热板同时供热，各加热板由电气系统独立控制，需要检修时，只需对故障加热板断电，拆卸下来检修即可。
3.5.1 砖砌炉窑结构特点
一次成型后，保温效果较好，但在不起吊锌锅的条件下，无法进行炉膛检修作业，对加热元件和电气控制系统要求很高，若有加热原件故障（熔断、短路等），而无法进行检修，加热炉的功率和稳定性不断降低，对镀锌质量和额定产量有较大的影响。
陶瓷纤维保温加热板一体式炉窑
由于陶瓷纤维的热导率低、热容小，该种保温结构设备投产初期的保温效果通常很好，同时在日常生产中遇到电炉丝打火、断路，可及时进行拆卸检修，具有一定的优势[5]。但随着检修次数的增多，炉体的密封性、保温性能逐渐降低，能耗会明显提高。
3.5.3 陶瓷纤维保温钢结构封板可拆式炉体
通过多年的热浸镀锌实践，结合陶瓷纤维的保温性能，加热板式的可拆卸性，国内部分厂家开始探索陶瓷纤维保温钢结构封板可拆式炉体，并在批量生产中应用，取得一定的效果。
3.6 电加热镀锌炉的其他附件
各类炉体的加热元件一般采用金属材料制成线状、螺旋状、棒状等结构形式，放在绝缘支体上，再作适当的捆绑或用其他材料隔挡。在实际镀锌生产中，往往会发生加热元件熔断、短路、打火等故障，需要及时进行检修。
传统的镀锌炉温度记录通常采用纸盘记录，近几年，部分企业采用自动化温度记录仪进行温度记录，也有部分企业开始尝试采用智能、微机控制系统进行电气、温度控制，以提高镀锌质量。
4 结束语
根据我国目前所处的工业发展阶段，电力、交通、建筑、通讯、钢铁的基础产业发展迅速，给与热浸镀锌行业广阔的发展空间和前景。另一方面，由于各地不断重视环保和民生，引导着国内外热镀锌行业朝着可持续、低能耗、环保型方向发展。
目前，由于燃煤、燃油、燃煤气热浸镀锌炉在环保上没有优势，同时客户对镀锌质量的高要求，使得国内热镀锌炉容锌量日益增大，对镀锌锅内锌液的的温度控制提出更精确的要求，而低能耗智能型（电加热）镀锌炉正能满足上述要求。
近几年，国内以电为热源的结构件热浸镀锌炉正在不断的增多，而针对热镀锌炉的智能型电加热及温控系统的应用研究还有待于进一步深入，同时配套的热镀锌环保工装技术的应用研究也有待于进一步深入。
参考文献
论新型电阻炉的技术特点及超大型炉设计关键点[J] 董元 工业加热 2002.6
组装式电阻炉的发展及应用[J] 李树茂 金属热处理 2008 Vol.33 No.11
内加热镀锌锅及加热元件的设计与和应用[J] 牛宏茂 金属制品 1999.6
计算机高精度控温系统的研究与开发[J] 王延平 微计算机信息 2006 Vol.22 No.6-1
【关键词】桥梁工程；索结构；防腐处理
1. 索结构在桥梁等工程中的应用特点
（1）索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用，根据索的应用部位、结构受力及变形特点，主要包括缆索、拉索及吊索等多种类型，索的材料主要由钢丝束、钢绞线、钢丝绳等柔性构件构成，同时部分有类似功能要求的构件也可采用圆钢等（如小跨度吊桥的吊杆等），索结构在桥梁工程中的主要应用桥型结构范围是悬索桥、斜拉桥、拱桥、系杆拱桥等，其中包括悬索桥的主缆索和吊索、斜拉桥的斜拉索、拱桥及系杆拱桥的吊索、水平拉索（明索）等，对于一些桥梁结构的特殊处理（包括施工过程中的临时受力需要）及旧桥加固等有时需采用体外索的处理形式，也属索结构在桥梁工程中的应用范围。
（2）另外，也有一些诸如预应力锚索等也在包括桥梁等很多工程中得到日益广泛的应用，特别在水电、高挡墙路基、桥梁以及其它各种加固工程等应用十分广泛，对保证工程安全、有效控制工程投资发挥了重要作用。
（3）尽管有些严格从结构特点上判断不属于索结构，但从防腐处理考虑则很多具有类似的技术要求。对不稳定的岩（土）体采用预应力锚索体系进行整体加固已成为目前基本选择和常规做法，工艺上也具备愈加成熟的特点，在道路工程设计施工中也常常面临高路基工程，从满足受力要求、节省工程量、节约占地需求、降低工程投资、改善外观效果等方面考虑，自立互锚（或半自立锚固）混凝土挡土墙也应用较多，山区地形条件更是如此，桥梁工程中也有较多应用工程实例，以切实保证结构安全及设计合理，如在万州长江二桥的锚碇结构设计中，根据工程地质条件，为保证结构安全及有效控制工程量，锚碇前端采用了预应力岩锚体系。
（4）目前，从桥梁跨度、桥型构造特点、结构美观、施工条件等各种因素综合考虑，索结构在桥梁工程中的应用前景十分广泛，包括永久工程及临时工程等，尤其是钢索的柔性结构特点对施工可以带来很大便利，而随着材料科学的不断发展，用于索结构的主要材料钢丝、钢绞线、钢丝绳等材料强度不断发展、规格系列越发齐全、防护水平显著提高，同时设计计算分析水平及施工操作水平也迅猛提高，以上各种条件变化为索结构在桥梁工程中日益广泛的应用创造了良好条件。根据腐蚀条件及长期使用经验，对包括桥梁用各类结构的防腐处理引起工程界愈加高度的重视，成为衡量桥梁工程设计施工质量、保证结构耐久性关键控因素一，结合有关防腐处理研究部门及相关生产厂家的共同努力，其防腐处理的工艺及技术水平也有了很大提高，除对索结构的基本材料钢丝、钢绞线等本身外表面须进行必要的防腐处理，通常采用热镀锌或环氧涂层防护等处理措施，还需对成型后的缆索或索股等采用其它防护处理措施，为切实保证其有效防护使用年限要求、提高整个工程的使用性能条件提供良好保证。
（5）对由平行钢丝或钢绞线构成的各种拉索、吊索等构造，其成型规格尺寸通常不是很大，一般外表面采用热挤PE进行防护，应在工厂进行专业化施工，同时PE材料也具备较好的现场修补条件，热挤PE有单层或双构造，外层有多种色彩选择，可以满足防护及景观效果等多方面要求；悬索桥主缆在成桥后需对其采取综合防护处理，有较高技术要求；对于由钢丝绳构成的索结构通常可采用涂装或油脂防护；此外，对索结构的锚固与其它构造的衔接处理也高度重视，采取了一系列工艺改进措施。
2. 桥梁索结构应用中存在的主要问题
（1）由于索结构基本为体外构造，暴露于大气环境之中，处于十分不利的腐蚀环境条件，因此，用于桥梁工程时必须充分考虑其很高的防腐性能要求，不仅包括索的自身防腐处理，对其与相关构造的衔接处理也需予以高度重视，且在很多情况下成防腐薄弱环节及影响结构安全的控制因素，必须采取有效措施切实保证其耐蚀要求，为确保结构整体安全创造有利条件。在以往国内外桥梁工程设计施工中，尽管针对索的防护重要性有一定认识，通常也都采取了相应的防护处理措施，但由于受当时防护处理技术水平、认识水平及重视程度不够的制约影响，因而由于对索的防护处理不力、影响工程正常使用及需要进行返工处理的工程实例很多，而行相应事故的处理投资费用很高，且费工费时，对正常交通一般也会造成很大影响，个别严重的还会造成工报废，所造成的影响及损失更大，从结构特点及以往工程实例特点分析，其中斜拉桥出现的问题更多一些，由此造成了很大的直接及间接损失，拱桥的吊索也很容易发生类似问题。
（2）针对悬索桥结构而言，对其主缆的防护历来十分重视，通常除对材料本身进行必要的防护处理外，对成型后的缆索外表面通常还会采取一系列其它防护处理措施（结构封闭及涂装处理），使之缆索处于相对封闭状态，同时主缆的受力特点也决定了其受力条件较为均匀，应力幅度变化相对不大，两端连接锚头基本采用工艺成熟的热铸锚工艺，材料性能匹配较好，通常不会出现腐蚀局部薄弱环节，基于以上特点，悬索桥由于主缆防护处理不利出现重大工程事故的不多，因而就主缆防护存在一定的重视不够或认识不足之处，在较长一段时间就此方面的技术发展进步相对不大，但并不表明其缆索的的防护处理就不存在技术问题。由于大跨度悬索桥对主缆索进行了封闭处理，进行相应检查较为困难，有些问题不能及时发现和暴露出来，但近年来美国、日本等国家对以往修建的大跨度悬索桥主缆索进行的相关检查（拆除外表面涂装及缠丝后）中发现，其主缆钢丝的锈蚀现象较为严重和普遍，主要原因是虽然对钢丝自身及缆索外表面进行了相关的防护处理，但外表面防护处理仍难以完全避免外部水汽浸入，防护涂层的龟裂及索鞍、索夹等防水薄弱环节的存在是主要原因，而水汽一旦浸入则很难顺利排出，由此形成主缆内部湿度很大，严重恶化了其腐蚀环境，造成钢丝锈蚀，因而近年来除该改进缠丝材料构造及工艺、采取进一步的封闭措施外，还考虑采用必要的除湿设备，当然工程投资会有所增加，但考虑长期使用目的仍是必要的。我国进行现代意义的大跨度悬索桥建设时间不长，各桥梁工程对主缆也尚未进行相关检查，有些可能出现的问题也尚未暴露出来，但借鉴国外经验，对主缆防护采取各种加强措施仍是十分必要的。
3. 索结构的腐蚀特点
（1）索结构在桥梁工程的应用环境特点基本处于高空之中，主要的腐蚀环境是大气环境腐蚀，在高纬度地区，对悬索桥主缆索通常还要考虑到积雪对缆索的影响。目前构成桥梁索结构的材料基本为高强度钢丝或钢绞线组成，另外钢丝绳在悬索桥吊索中也有较多应用，而钢绞线或钢丝绳也是由不同直径的钢丝在工厂再加工而成，因此高强度钢丝是桥梁工程中索结构的最基本材料，属冷拨碳素钢，包括强度等各项技术指标不断取得提高，目前在不进行镀锌处理等条件下其标准强度多为1860MPa，而2000MPa及以上标准是今后的发展方向，且多采用低松弛系列，能够更好地适应工程实际需要，同时，在对钢丝进行镀锌处理过程中，钢丝表面有一定损伤，因此镀锌钢丝的抗拉强度等有所降低，目前相关标准中通常采用1600～1700MPa。
（2）由于钢丝的含碳量较高，通常在0.75%～0.85%之间，因此塑性条件相对较差，在没有进行防护的条件下其抗腐蚀性很差，造成钢丝自身腐蚀的主要原因包括应力腐蚀及疲劳腐蚀：应力腐蚀是材料在一定环境中由于外加或本身残余的应力，加之腐蚀的作用，导致金属的早期破裂现象，金属的应力腐蚀破裂主要是对应力腐蚀较为敏感的合金上发生，纯金属很少产生，合金的化学成分、金相组织、热处理对合金的应力腐蚀破裂有很大影响，处于较高应力状态情况下，包括材料内部各种残余应力、组织应力、焊接应力或工作应力在内，且基本为拉应力影响，可以引起应力腐蚀破裂，防止应力腐蚀破裂的主要方法是消除或减少其应力状况，并且通过改变介质的腐蚀性（添加缓蚀剂），选用耐应力腐蚀破裂的金属材料，从而避免相关腐蚀的出现；疲劳腐蚀是钢铁在交变应力作用和腐蚀介质的共同作用下产生的一种腐蚀现象，同时也是在桥梁工程的索结构中发生较为普遍、概率较大的腐蚀现象，减少疲劳腐蚀的主要方法是选择适应相关腐蚀环境的抗腐蚀的材料，同时对材料表面进行镀锌、涂漆等方法减轻疲劳腐蚀的作用。
（3）桥梁工程设计施工过程中，针对索结构的应用，从保证其使用安全考虑通常都留有相对较大的安全系数，不同的索结构及材料类型对相应的安全系数有具体要求，尽管如此，各种索结构通常仍是在较高的应力状态下工作的，虽然对于工作疲劳应当没有影响，但是在高应力状态下，腐蚀介质和应力的相互发生作用，如果不进行合理有效的防护处理，其腐蚀是非常容易发生的，腐蚀发生将会大大影响钢丝的受力性能，同时从桥梁工程的构造特点考虑，索结构与其它构造的衔接部位通常也是最易受腐蚀的薄弱的地方，同时悬索桥的主缆索在锚碇范围是通过散索鞍后散开在锚室内进行锚固，而锚碇为地下结构，无论采用何种锚碇构造，锚室内的空气湿度通常都很大，对包括缆索及各种连接构件的防腐都十分不利，目前，在锚碇洞室内通常还需设置排水及除湿设备，以改善洞室内的腐蚀环境条件。1967年12月，美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥俄大桥突然倒塌，事故调查的结果就是因为应力腐蚀和腐蚀疲劳产生的裂缝所致。
4. 钢丝的热浸镀锌处理
（1）热浸镀锌工艺在桥梁工程中得到了广泛应用，尤其是在各类索结构的防腐处理中应用更是极为普遍，是目前对钢丝防腐处理的常规工艺方法，对钢丝进行热浸镀锌可以有效防止或减小索结构在制造、运输、架设以及使用过程中的锈蚀，结合其它合理的防腐处理措施，切实保障其耐蚀要求，进而为整个工程的安全长期使用提供良好条件。热浸镀锌工艺已有较长的发展历程，用于钢丝防护主要是随着现代悬索桥的建设而得到发展并逐步扩大其应用范围，美国是世纪上建造现代悬索桥最早的国家，在20世纪30年代就开始在悬索桥上使用主缆及吊索系统用镀锌钢丝，比如世界闻名的金门大桥，而一些没有使用镀锌钢丝的桥梁多因应力腐蚀或腐蚀疲劳而不得不后期进行换索加固。
（2）热浸镀锌即是把钢铁浸入温度达440～465℃或者更高温度的熔化锌中进行处理的过程，铁基体与熔锌反应，形成铁――锌合金层覆盖在整个工件表面，镀锌表面有一定的韧性，可耐很大的摩擦及冲击，同时与物体有着良好的结合，钢丝热浸镀锌的基本工艺流程为：除油水洗酸洗水冲洗熔剂处理烘干热镀锌后处理收线成品。热浸镀锌的镀层厚度通常在50～250μm，对于钢丝要求其锌层重量控制在300l/m2以上，同时对附着力按有关要求进行严格的检查制，镀锌质量保证主要的控制因素包括表面基材处理效果、助熔方式、镀锌时间、引出方式、引出后的处理（锌层均匀性及表面效果）等。
5. 结论
（1）索结构由于其优异的材料性能特点，在桥梁等多种工程中得到广泛应用，同时，随着设计施工技术及材料工艺不断发展，其应用范围日益扩大，在工程建设中发挥着极为重要的作用，特别在大型工程建设中具有难以替代的作用。
（2）为保证制造质量及精度要求，降低现场工作量及难度，进行工厂化生产制造是主要应用发展方向，应根据工程特点进行合理选择，包括合理的锚固连接构造。
（3）根据材料自身及使用环境特点，为保证工程长期安全使用，避免或减少各种损失，对索结构的防腐必须高度重视，采取相应工程处理措施。
（4）对索结构的防腐应采取综合工程措施，随着技术进步及认识程度的不断提高，在此方面已取得很大发展。除对索体材料自身进行必要的镀锌、环氧喷涂等措施外，对成型后的索体结构进行热挤PE及其它防护处理措施，可取得良好防腐效果。
参考文献
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[4] 钱冬生，陈仁福.大跨径悬索桥设计与施工.西南交通大学出版社，1999.
关键词：小零件 热浸镀锌 执行机构
近年来，随着工业的发展，环境污染不断加剧，钢铁材料的腐蚀问题越来越严重， 因而材料的保护逐渐受到重视。据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属材料量大约为金属年产量的1/2，即使腐蚀报废的金属材料可以回收2/3，每年还是有相当于年产量10% 的金属损失掉。目前防治钢铁材料腐蚀的有效方法有两大类：一是金属的合金化，二是金属镀层防腐。金属合金化是将钢铁材料制成含有特定金属元素的不锈钢，以达到提高耐腐蚀性的目的。由于这些钢种的生产工艺复杂，价格昂贵，所以它的普及性受到限制。而金属镀锌层防腐法由于采用标准电极电位较低的锌作为阳极材料，铁基上的镀锌层在一般的腐蚀介质中为阳极镀层，，对基体起到电化学保护作用，而且锌在腐蚀环境中能在表面形成耐腐蚀性良好的薄膜，不仅保护了锌层本身，还保护了钢铁基体，并且锌镀层无毒、廉价、防护性能优良，因此镀锌在防腐中占有重要的地位。
1 现有镀锌方法简介
据了解，目前应用比较广泛的镀锌方法主要有热浸镀锌、电镀锌及机械镀锌。
一、热浸镀锌
热浸镀锌是古老的热浸镀锡发展而来的一种应用最广泛和最有效的金属防锈方法，自应用于工业生产以来已有近170年的发展历。是一种防止钢铁大气腐蚀的有效方法。由于热镀锌产品具有良好的耐蚀能力、美好的外观、有利于后续加工、可降低成本和减少环境污染等优点。
二、电镀锌
以电化学方法使金属离子还原为金属的过程称为金属电沉积。如果在电沉积过程中能在金属和非金属制品表面形成符合要求的平滑致密的金属覆盖层，则称为电镀。
三、机械镀
目前，电化学沉积和高温冶金反应是获得金属镀层最常用的方法。如果使欲镀金属在形层过程中仅发生固态固态的转移，不但可以大大降低能耗，而且可以缓解工艺本身对环境的压力。而借助机械能形成镀层的方法就可以使欲镀金属只发生固态转移，而且在工件表面形成致密的金属或合金镀层，这就是机械镀。
2 热浸镀锌工艺的现状
基本原理：一般认为，热浸镀锌层是按下列步骤形成的：首先，固体铁溶解在熔融锌中，其次， 铁和锌形成铁锌化合物，最后， 在铁-锌合金层表面生成纯锌层。该过程中的物理化学反应可以分为以下几个阶段：①锌原子通过钢铁表面扩散到钢铁材料的亚表面， 形成锌铁固溶体；②以此固溶体为界，铁原子和锌原子进行反方向的扩散， 锌原子继续向钢铁内表面扩散，使固溶体层增厚，同时固溶体中的铁原子溶解于工件表面吸附在熔锌中，铁和锌生成Fe-Zn合金层；③当工件从锌锅中提出时，锅中的纯锌熔融体粘附在Fe-Zn合金层表面，冷却后形成纯锌结晶层。
工艺流程：目前的热镀锌生产工艺流如下： 预镀件脱脂水洗酸洗水洗挤干涂水溶剂烘干镀锌冷却矫直涂油打包。目前的自动化生产线基本都是针对大件材料的，而针对小零件的机械化生产线几乎很少见，现在很多小零件的自动化生产都是基本靠人工操作，劳动力需求多，劳动强度大，工作环境差，劳动力需求多，对工人的健康及安全有很大威胁。针对小零件热浸镀锌的工艺需求，为了降低工人的劳动强度，本文进行了小零件热浸镀锌生产线整体方案的设计。
3 小零件热浸镀锌生产线执行机构的方案设计
由于镀锌过程中，执行机构要配合其它机构共同实现镀锌。因此执行机构就需要循环地转动和停止，因此选用机构时应尽量选择结构简单，容易实现的机构形式，并且根据锌池的尺寸和安装的位置可采用一个大转轮来实现循环运动，并通过电控的方式对转轮的运动速度及其转动、停止的间隔进行控制，初步设计，其电控方法可采用PLC程序控制或者行程开关控制。由于要在转轮上挂篮子，将转轮的循环旋转运动传递给篮子，以实现篮子能够每转过90度都有篮子分别进行上料、镀锌及上料动作。考虑到篮子的固定及安装问题，初步拟定将两个转轮平行安装，在转轮的四个极限位置，最左边，最下边，最右边以及最上边分别打孔穿轴，用来挂篮子，执行机构的方案设计如图1所示。
图1 执行机构的方案设计
4 执行机构三维模型的建立
根据锌池尺寸，计算执行机构的各部分尺寸，利用三维建模软件Solid edge，建立执行机构的三维模型如图2所示。
图2 执行机构的三维模型
参考文献：
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关键词： 钢结构 防腐体系 热浸镀锌
1.钢结构腐蚀的特点及其影响
近年来我国城市建设发展迅速，大量大跨、高耸的民用及工业建筑都采用了钢结构，充分发挥了钢结构高强轻质、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短等优点。另外，轻钢结构体系用于住宅建筑，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。采用轻钢结构其使用面积可比砖混结构提高5%左右，建造成本比混凝土结构降低10%以上。在我国钢材产量相当充裕的条件下，轻钢结构住宅的建设是十分适宜的，且钢结构体系亦与可持续发展的理念相符。
但是在钢结构建筑的建造和使用中，钢材易腐蚀的问题严重影响着钢结构的耐久应用。钢材的腐蚀可分为两种。一种是化学腐蚀，即钢材表面与周围介质直接起化学反应而产生的腐蚀，其腐蚀的程度随时间和温度的增加而增加。另一种是电化学腐蚀，即钢材在存放和使用中与周围介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀。钢结构腐蚀不仅仅是材料的锈蚀，还是一个复杂的化学物理过程，而它最终的表现在于结构的可靠度及经济指标。其对钢结构建筑的影响可归纳为以下三个方面，第一，腐蚀造成大量钢材的损耗。根据 Battelle Columbus Labs［1］的报告，在美国由于钢结构腐蚀而产生的损耗每年达到3千亿美元，而其中很大一部分可由防腐方法加以避免。据有关方面统计，目前中国每年钢材因腐蚀造成的损失占钢产量的7%［2］ 。第二，钢结构发生腐蚀后，会在构件表面产生很多微观裂缝，并且不断地增长，从而减小构件的截面。这将会严重影响结构的承载能力。近来，一些学者对腐蚀后的钢结构进行了相关性能的试验研究，并取得了不少成果。我国台湾学者Kwang-Lung Lin等［3］采用湿热试验方法对钢板进行了腐蚀后的力学性能试验，结果表明在腐蚀缺陷处的应力集中现象十分明显，并且随着距缺陷的距离增加而趋向平缓。日本学者 Y. Sakumoto等［4］对轻钢结构的腐蚀耐久性能进行了研究，采用的方法是盐雾试验方法，试验证明腐蚀后的轻钢结构的滞回性能有明显降低，如图一所示。第三，腐蚀影响钢结构表面外观，增加构件表面涂装的工程量。钢结构腐蚀后，由于表面特征的变化，也许程度很小，但也会对建筑物的使用者造成不必要的心理压力。这一点在轻钢住宅体系的表现会很明显。另外，大部分的表面装修或涂装都要求对构件进行表面处理，而锈蚀后的构件表面将增加处理的成本。
图一 钢结构腐蚀前后滞回性能比较
2.钢结构腐蚀影响的研究和防腐方法
2.1自然环境下钢腐蚀的规律性研究
大多数钢结构建筑都处于自然环境中，在选择有效防腐体系之前，必须对自然环境下材料腐蚀的规律性作深入的了解。因此各个国家都十分重视对各种自然环境下腐蚀数据的积累与研究。它可以揭示自然环境下腐蚀行为的一些规律性，还可以为防腐体系的服务期限预测提供依据。ISO 曾组织十四个国家进行自然大气环境下的腐蚀行为研究，并且基于低碳钢的腐蚀速率提出了如表1所示的五种腐蚀地区的建议［5］。
表1 低碳钢腐蚀率建议值
从1926起，美国材料试验协会和其他一些机构便开始收集在不同类型的大气环境条件下镀锌涂层腐蚀表现的连续数据。镀锌涂层的大气环境试验在世界各地进行，从而得到了锌在不同大气环境下的腐蚀率。通过考虑各种影响因素，比如主导风向、大气污染物的类型和密度、海水喷溅的数量、潮湿持续的时间等，得出的结论是镀锌的腐蚀率不会超过7.62微米/年，并且提出了镀锌厚度与服务年限的建议值［1］。
曹楚南院士等针对我国的典型大气环境的腐蚀数据作了大量的积累，进行了腐蚀行为的规律研究工作［6］。研究证明我国碳钢和低合金钢在我国大气环境中，绝大部分土壤中，以及各海域的海水飞溅区和潮差区的腐蚀量（C）随时间（t）的变化可以用幂函数规律表述为：C=Atn，A值相当于第一年的腐蚀深度，n值表征腐蚀的发展趋势。
大量的研究工作为钢结构防腐体系的设计提供了指导，从而可以比较正确地确定材料的腐蚀率和采用何种防腐体系及其服务的期限。
2.2常用的防腐方法
目前的防腐体系可分为三大类型［7］，一是表面涂装防腐材料；二是采用阴极保护来防止腐蚀；三是依靠材料本身的防腐特性，即采用耐久材料。各种防腐类型都有其特点，并且各自适用于一定范围。有些防腐体系是几种类型的综合，其目的是更好地起到防腐的作用。在选择防腐体系时有一点十分重要，就是确保所选防腐体系的表面处理，大约百分之七十的防腐体系的早期失效由于不正确的或者不充分的表面处理所引起［9］。不同的防腐体系对钢材表面的处理有不同的要求，包括喷射或抛射除锈Sa、手工和动力除锈St、火焰除锈FI，如表2所示，具体可参阅我国现行GB50205―2001《钢结构工程施工质量验收规范》及国家标准GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈标准》。
表2 各种底漆或防锈漆要求最低的除锈等级
3.建筑钢结构防腐体系
建筑物的使用年限比较长，一般至少是50年。在建筑物使用期限内，为了使建筑钢结构不发生腐蚀或把腐蚀控制在一定范围内，就需要选择长效防腐体系，即在钢结构使用期限内，所采用的防腐体系能够起到良好的防腐效果，并且最少次数地进行维护或不维护。目前大多建筑钢结构都采用长效防腐体系，主要包括富锌涂料体系、热喷锌（铝）体系、热浸镀锌体系三种。富锌涂料体系的应用可分两个类型：无机富锌涂料，以硅酸盐作为粘结剂结合锌粉；有机富锌涂料，基于各种有机物载体（包括丙烯酸、氯化橡胶、乙烯基和环氧树脂、氨基甲酯），其中以环氧树脂应用最广。热喷锌（铝）体系为多层次复合涂层，即复合涂层加上涂料，第一层为锌层打底，第二层为铝中间层，第三层为锌涂层，通过喷射对铝层封孔。再加上涂料封闭，组成多层次复合涂层，这样的涂层防腐抗蚀能力很强。热浸镀锌体系是通过酸洗和电镀等工艺在钢结构表面形成一层锌与铁的合金层，从而达到很好的防腐目的。
以上三种防腐体系的原理基本相同，都是通过金属层阻止环境中的湿气及腐蚀物质与钢结构表面的接触，以达到防腐的目的。一旦金属层出现裂缝或破坏（在钢结构运输和安装过程中很容易出现），锌会提供阴极保护。在电镀系列中，锌比铁活泼得多，一旦同时处于腐蚀环境中时，锌会成为锈蚀循环中的阳极。当锌发生锈蚀后，锌的锈蚀产物基本是不溶的，可以密封涂层中的裂缝及任何孔隙，从而进一步阻止锈蚀的发生。根据已有资料显示，这三种防腐体系的长效防腐效果都十分理想，一般都能超过40 年。其中，以热浸镀锌体系最为突出，在澳大利亚，热浸镀锌体系有记载的最长服务期限为110年［7］。这对大多的建筑钢结构都是足够的。
4.热浸镀锌防腐体系的特点与应用
目前，随着国际市场中锌的价格持续的下降，以及电镀厂家的增加，较大的电镀槽不断建成。热浸镀锌作为一种良好的长效防腐体系，越来越被人们所重视。在美国已有可满足超过24米长、3米宽构件镀锌要求的电镀槽。2003年美国堪萨斯州进行了重达约39吨的钢构件镀锌，电镀槽为25×3.6×3（米）［8］，是世界上最大的热浸镀锌工程之一。在我国电镀企业已具有长16m、宽1.2m、深1.6m的电镀槽，可满足绝大部分建筑钢结构构件。与其他的防腐体系相比较，热浸镀锌防腐体系具有以下特点：
（1）防腐期限长，热浸镀锌的防腐服务期限定义在25至50年是非常普遍的，大部分的服务期限都能超过40年。一般镀锌量为600g/m2的热浸镀锌钢材，其防腐使用年限可达50年以上。
（2） 没有防腐体系维护问题。根据美国国家腐蚀工程协会（NACE）统计，涂料防腐方法大约11年左右就要重涂一次，即在钢结构使用年限内，涂料防腐体系需要维护。而根据目前已有的研究资料显示，热浸镀锌防腐体系在其服务期限之内是不需要维护的。这就从两个方面体现了热浸镀锌的优势。首先，对使用中的建筑重新喷涂防腐材料是不容易实施的，工程量非常大，而热浸镀锌防腐在其服务期限内是不需要维护的。其次，涂料防腐体系需要业主作长期的防腐维护的预算。大多数建筑物作预算时，增加初期投资比较容易，比较具体，业主也比较容易计划，但作长期的维护预算就比较复杂，它会牵扯到一些不确定因素，包括若干年后的人工费用、涂料费用等。热浸镀锌在初期投资会大一些，但是它不需要维护的预算，这一点越来越被业主和设计人员所青睐。
（3）工业化程度高。由于热浸镀锌的工业化程度高，因此它的涂装速度很快，一个全新无锈构件的镀锌过程可在一个小时左右完成。对于急需投入使用的建筑来讲，这一点是十分重要的。另外，由于其工业化程度高，所以表面处理和防腐层质量是非常容易保证的，这是大多手工涂装的防腐体系无法相比的。
（4）构件的各个表面具有同样的防腐保护。建筑用钢构件的开口截面形式有很多，由于尺寸的限制，对一些表面的防腐涂装是十分困难的。而热浸镀锌是把构件浸入电镀槽中镀锌，它对构件各个表面的涂装是相同的，这就很好解决了构件较难涂装所有表面的防腐问题。另外，热浸锌构件在焊接连接及螺栓连接时无需特殊的处理，基本与无镀锌构件相同。
（5）热浸镀锌对环境是无害的。锌是一种微量的营养元素，它对人类和其他物种都是有益的。相对于一些含有有机挥发物的涂层，热浸镀锌对环境是无害的。这一点在21世纪的防腐工程中显得更为重要。
当然，热浸镀锌并非适用于所有环境，在酸及碱环境中，热浸镀锌防腐层将很快腐蚀，一般也不推荐在地下环境使用。
由于热浸镀锌体系良好的防腐性能，很多学者对其进行了研究，包括锌浴中各种微量元素对其的影响，镀锌材料腐蚀状态下的力学性能研究，以及镀锌体系防腐期限研究，等等，而这些研究更进一步推动了热浸镀锌防腐体系的应用。在国外它的应用已非常广泛，如一些大型钢结构公共建筑，大型钢结构工业建筑及钢结构住宅，如澳洲墨尔本市Albert公园的体育娱乐中心［9］、美国新罕布什尔州曼彻斯特市的机场停车库等［10］。目前国内的一些大型公共钢结构也采用了此种方法，比如首都机场，北京东方广场，上海八万人体育馆，浦东国际机场和黑龙江电视塔（龙塔）等。作为一种性能优良的长效防腐体系，热浸镀锌体系在建筑钢结构领域中必将得到越来越广泛的应用。
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关键词：通信管道、管道施工、高速公路通信管道施工
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
概述
高速公路通信管道工程是通信工程施工中的一个重要的组成部分，是高速公路建设的一部分，高速公路通信管道的用途主要用于敷设高速公路机电系统光缆和紧急电话电缆；供信息产业部或国防部等国家部门租用和供沿线一些企事业单位租用。
对于高速公路通信管道的施工，目前尚无国家标准，这给高速公路通信管道施工带来了一定难度，目前高速公路通信管道施工主要参考邮电部制定的一些关于通信管道施工的标准和规范，但是，在高速公路的通信管道施工中不能生搬硬套邮电部的标准，需要结合高速公路自身的规律和特点确定切实可行的施工方案。做好高速公路通信管道的施工，保证管道质量，满足管理需求，应从管材的选择、工程施工等方面着手。
以下结合铁岭（毛家店）至朝阳（三十家子）高速公路阜新至朝阳段通信管道工程第一合同段的工程施工，谈谈高速公路通信管道的施工技术。
管材的选择
要保证通信管道工程质量，一个很重要的问题就是管材的选择，可以说选择合适且质量好的管材，是保证质量的重要的前提条件。
管材必须具备下述的基本要求：
①必须有～定的机械强度。
②必须有较好的使用性能。
③经济、实用、耐久。
阜朝高速公路选择了下列的管材：
①主线通信管道采用容量为12孔φ40/33硅管，管孔外径为40毫米，内径为33毫米,。
②局前通信管道进收费站、服务区和地方外引进局均为8孔φ40/33硅管；进管处为12孔φ40/33硅管。
③本工程监控过路横埋管容量为4孔φ40/33硅管，用一根φ140热浸镀锌钢管进行保护。并根据机电专业需求指定位置预留一根φ140热侵镀锌钢管。
主要项目的施工
主线通信管道施工
本工程主线通信管道采用容量为12孔φ40/33硅管，管孔外径为40毫米，内径为33毫米,如图1所示。
对于整体式路基，根据本合同段高速公路中分带排水、交通安全设施沿公路断面设计位置，将本工程通信管道埋置于中分带中心位置（路中线）。
当管道通过中分带横向排水管超高路段时，通信管道埋置于横向排水管上部，并采用C25混凝土包封通过，其余路段按标准深度埋设。
管道埋深变换交界处，在较深的路段内设置30米管道过渡段，过渡段内管道沟深呈线性过渡，沟底至路面顶部深度小于1米时，管道用C25混凝土包封。
对于分离式路基段，在路侧管道设计位置埋设8孔硅管，硅管在通过隧道时直接敷设在隧道主体工程提供的电缆沟内；路侧8孔管道穿越排水沟时采用2根φ140钢管保护。
在中分带路面开口处采用2根φ165热浸镀锌钢管保护硅管。长度超过6米的钢管，用φ180无缝镀锌套管接续，管道过隧道联络道处采用2根φ140热浸镀锌钢管保护，长度超过6米的钢管，用φ159无缝镀锌套管接续。
管道遇中分带跨线桥或天桥桥墩防撞岛时，距岛前12米至6米范围管道沟底高程开始呈线性由840mm过渡至1170mm，距岛前6米管道开始逐渐呈S型横向偏移至岛头预埋钢管处，注意岛前6米长度范围内管道包封顶面距路面深度不小于920mm，以免侵入钢护栏立柱基础内。
管道遇已建中分带龙门架基础时，我方将管道直接穿入龙门架基础预留管箱。并积极向龙门架施工单位提供管道设计埋深，以便龙门架基础施工单位按管道设计深度预埋管箱。
管道遇桥（涵）顶距路面深度小于1米的暗板桥或暗涵时，须采用C25砼包封保护通过。
局前通信管道施工
本工程局前通信管道进收费站、服务区和地方外引进局均为8孔φ40/33硅管；进管处为12孔φ40/33硅管。
通信管道由主线局前人孔通过横埋的φ140热浸镀锌钢管引至路外侧局前人孔，并沿匝道边坡布设，接入场区边缘的局前人孔。
在互通立交出口或与国道交叉的主线路侧坡脚合适位置设置局前人孔，外引通信管道按设计引入相应路侧局前人孔。
过路横埋管道施工
外场设备过路横埋管道：本工程监控过路横埋管容量为4孔φ40/33硅管，用一根φ140热浸镀锌钢管进行保护。并根据机电专业需求指定位置预留一根φ140热侵镀锌钢管。
为远景外场设备预留通过路横埋管道：本工程为远期监控预留过路横埋管道容量为4孔φ40/33硅管，用一根φ140热浸镀锌钢管进行保护。
为外场设备预留匝道过路横埋电力管道：本工程为外场设备预留匝道过路横埋电力管道容量为2根φ140热浸镀锌钢管。
桥上钢管安装
首先对桥梁预埋热浸镀锌槽钢托架进行钻孔（如果托架未预留螺栓孔），利用热浸镀锌钢筋箍采用下挂方式将热浸镀锌钢管固定在槽钢托架上。如遇小半径曲线桥，现场调整钢管位置。
安装热浸镀锌钢管时，保证钢管焊缝朝上，遇有桥梁伸缩缝，设置0.75米长伸缩套管。
200米以上大桥，在大桥中间或每隔约100米设置一处1.5米长接续套管。
桥头管道处理
根据设计，将中分带（路侧）桥上热浸镀锌钢管向台（耳墙）后沿伸2米。从桥头侧12（17）米开外，使硅管以3%～5%的坡度抬升，从原管道中线处偏移至桥头钢管处，并分组从热浸镀锌钢管内穿过。硅管从另一侧穿出后，以相同坡度和角度过渡到12（17）米开外。
为保证该路段硅管和热浸镀锌钢管的过渡，挖沟时注意放坡，并于桥头处按一定坡度堆土垫护。
中分带（路侧）桥梁处热浸镀锌钢管（管箱）和硅管施工完毕后，从中分带桥头侧至延伸向外12（17）米处将硅管及热浸镀锌钢管用混凝土包封。
桥头处，对破坏的原有构造物及时按原设计进行恢复。为确保热浸镀锌钢管（管箱）及其包封不外露过多，我方可调整热浸镀锌钢管处混凝土包封上部厚度。
通信管道施工与相关工程的配合
由于本标段通信管道的施工与其他相关专业同时进行，根据通信管道埋置位置，管道施工与其他相关专业密切配合。
主线通信管道施工时，严格按“主线人孔分布表”和“主线通信管道路由总图”确定管道位置及管道容量，并于路面排水工程相互配合，避免破坏中分带内的排水设施，避免对路面施工造成干扰。对路侧管道在车辆经过段处采用钢管防护。
主线的监控设备过路横埋钢管、局前管道过路横埋钢管、电力过路横埋光管与路面基层施工交叉进行，应尽早施工，以减少工程量。与龙门架施工单位配合，做好跨线桥桥墩管道的施工，同时应尽早完成中分带内人孔、主线路侧人孔及手孔的安装，并按设计穿硅管。
位于路面中分带开口段、分幅路基联络道处通信管道的保护钢管应该在路面施工前完成或与路面基层施工交叉进行，保证该段钢管平畅顺直，以利穿硅管。
进局通信管道（包括匝道横埋管道）在路面工程进行前进行或与路面工程交叉进行。
各分项工程的施工顺序
管道开挖及回填施工
施工准备路由定位测量开挖管道沟清运杂物余土管道沟底处理管道敷设管道沟回填
硅芯管敷设施工
施工准备硅管材料检验路由复测硅管配盘硅管的预放硅管的敷设与绑扎硅管的保护硅管的连接硅管的贯通试验管道沟回填。
人手孔预制及吊装施工
施工准备人手孔定位开挖人手孔坑人手孔坑底处理人手孔下覆、四壁、上覆预制人手孔的吊装人手孔的管道入口处理人孔附件安装人手孔防水处理人手孔坑回填。
桥上钢管安装施工
施工准备钢管质量检验桥上托架钻孔与钢管的固定安装硅管与钢管的过渡桥头侧水泥包封原构造物的恢复。
结束语
关键词：电缆桥架;镀锌;热固性粉末静电喷涂;VCI双金属涂层;阳极氧化;达克罗
电缆桥架为由电缆托盘或电缆梯架的直线段、弯通、附件及支吊架等构成具有支撑电缆的钢性结构系统之全称（简称桥架）[1]。电缆桥架作为承载导线的一个载体，使得建筑物中的布线达到安全、经济和美观，便于维修，广泛用于民用和工业建筑。金属电缆桥架因此良好的机械强度及承载能力大而成为电缆桥架中的主体，但在大气环境别是一些较为恶劣的酸碱及潮湿的环境中，耐腐蚀性能则成为其使用与否所不能不考虑的重要因素。金属电缆桥架目前市场上使用的主要分为钢制电缆桥架和铝合金电缆桥架。钢制电缆桥架表面防护处理依据JB/T 10216-2013《电控配电用电缆桥架》主要可以分为热浸镀锌、电镀锌、热固性粉末静电喷涂、VCI双金属涂层;铝合金桥架的表面防护处理则为阳极氧化形成致密氧化膜。
1.镀锌
电缆桥架表面进行镀锌处理属于一种金属覆盖层防护，即用耐腐蚀性强的金属把易腐蚀的金属表面完全遮盖起来，以防止其腐蚀，是一种牺牲阳极来保护阴极金属的方法。其机理为：首先钢板表面被镀锌层完整地覆盖时，镀锌层表面由于大气腐蚀形成了锈层，保护了钢铁不受腐蚀;其次当镀锌层出现部分破损是，电位较负的纯锌层将对电位较正的合金层提供电化学保护而优先腐蚀;再次随着镀锌层继续腐蚀，纯锌层腐蚀殆尽，锌-铁合金层由于电位较铁为负，仍对基体铁进行电化学保护;最后当合金镀层作为电化学中的阳极消耗完之后，基体铁便进入了大气腐蚀过程。[2]镀锌处理按其工艺分为热浸镀锌和电镀锌。
1.1热浸镀锌
热浸镀锌的主要工艺为：碱洗除油酸洗除锈/活化600℃左右高温融化的锌液浸渍冷却干燥。热浸镀锌层按JB/T 10216-2013的规定在65μm以上，锌与铁的结合面形成了锌-铁合金，增强了锌层的附着力。热浸镀锌形成的锌层厚，具有良好的耐腐蚀性，适用于环境较恶劣的酸碱及潮湿的环境中，又因其外形美观，而被广泛应用。热浸镀锌也因其工艺繁杂，成本较高;对于板薄及较长的桥架，在热浸镀锌时容易产生变形等问题高，在电缆桥架的结构及镀锌工艺上加以改进。
1.2 电镀锌
电镀锌的主要工艺为碱洗除油酸洗除锈/活化电镀锌钝化干燥。电镀锌层按JB/T 10216-2013的规定在12μm以上，因而不适用于耐腐蚀寿命要求较高的场所。电镀锌与热浸镀锌相比工艺简单，成本较低。对电缆桥架的结构无特殊要求。电镀锌经钝化处理后能够显著地提高其耐腐蚀性能。
2.热固性粉末静电喷涂
热固性粉末静电喷涂的主要工艺也是在对表面进行碱洗酸洗等预处理后进行静电喷涂，最后进行固化处理。 静电喷涂是利用高压静电电晕电场原理，利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面，经加热，粉末熔融固化成均匀、平整、光滑的涂膜。喷涂材料一般为环氧塑粉、聚脂粉末或防腐粉末。涂层按JB/T 10216-2013的规定在60μm以上，具有良好的防腐蚀性能，且外形美观，甚至可按需要加工成各种颜色。由于金属与非金属的膨胀系数不同，使得与镀锌工艺相比热固性粉末静电喷涂层附着强度较低，附着力较小，使用过程中有可能出现涂层鼓泡，甚至局部涂层脱落，使基体铁锈蚀，导致更大面积涂层剥落。另有一点是涂层抗紫外线能力较差，不般不适合于室外及高原地区使用。
3.VCI双金属涂层
气相缓蚀剂（vapor phase inhibitor， VPI），又叫挥发性缓蚀剂 （volatile corrosion inhibitor， VCI）或气相防锈剂，能在常温下自动挥发出气体，依靠它所挥发的缓蚀分子或缓蚀基团在金属表面的作用，从而阻止金属锈蚀或降低金属大气腐蚀速度[3]。长期以来，钢铁用所想缓蚀剂的基本成份为有机胺及其盐类。现有企业先将锌镍合金与VCI一起在熔融状态下直接喷在钢板上，应用VCI产品释放出VCI分子，在封闭空间内形成了VCI气氛，VCI分子扩散迁移到涂层空间的每个角落，对涂层和金属基本进行抗蚀和阻蚀作用，使得涂层具有长效防护作用。VCI双金属涂层在沿海、潮湿环境中不易出现锈蚀现象，使得桥架使用寿命增长。现已开发的缓蚀剂在一定程度上对于人体还是环境都有一定的毒害性。
4.阳极氧化
阳极氧化技术在桥架制造中的应用主要是针对铝合金桥架而言。铝合金桥架因此材质轻，与空气接触能形成致密的天然氧化膜即Al2O3保护层，能阻止外界对基体铝的腐蚀，广泛应用于高层建筑和现代化厂房。 随着清洁生产和可持续发展要求的提出，对电缆桥架表面处理持术的要求也越来越高，现有的电缆桥架表面防腐处理技术对资源尤其是对环境的影响也引起人们的关注与思考。在不断改进现有工艺的同时，人类对新的更环保的处理工艺也在不断的探索。达克罗（锌铬膜）涂层工艺则是被作为一种绿色的环保型金属表面防腐处理工艺进入电缆桥架表面防腐处理行业。达克罗（锌铬膜）涂液主要是由三至五微米的鳞片状锌、铝粉及铬酐、有机还原剂助剂等组成的涂料，该涂料涂覆在被保护基体表面，经300℃高温固化后，即可获得6～8μm的有金属光泽的银灰色锌铬涂层[5]。该工艺无污染，抗腐蚀性能高而受到青睐，但同时它的耐磨性，无铬化也是今后科技所要突破的技术难关。
参考文献：
[1]JB/T 10216-2013电控配电用电缆桥架 [S].
[2]陈海奇.浅析钢铁制品表面镀锌处理防止表面氧化的机理[J].中国科技财富，2011（24）
[3]张大全.气相缓蚀剂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2007.5：9
[4]叶康民.金属腐蚀与防护概论（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1993：190-192
关键词：幕墙材料；幕墙防腐；表面处理；
一、引言 ：材料是保证幕墙质量和安全的物质基础。幕墙所使用的材料，概括起来，基本上可有四大类型，，即：骨架材料、板材、结构粘结及密封填缝材料、五金配件等。骨架材料主要有铝型材和钢材两种。板材主要有玻璃、铝板、石材、不锈钢板、陶板、千思板彩钢板、阳光板等。结构粘结及密封填缝材料主要包括硅酮结构胶、耐候密封胶、间隔双面胶带、密封胶条、泡沫棒、保温岩棉等。五金配件主要包括开启附件、预埋件、转接件、连接件等。本文主要介绍幕墙骨架材料表面处理方式及检验标准。
二、骨架材料
幕墙所采用的骨架材料主要有两大类，一种是铝合金型材，一种是钢材。主要用于制作幕墙框架（也称幕墙龙骨）和面材板块的副框。一般来讲，铝合金型材用做玻璃、铝板幕墙的龙骨和副框，钢材则用做石材幕墙的龙骨。幕墙虽然不承受主体结构的荷载，但处于建筑物的外表面，经常受自然环境不利因素的影响，因此骨架材料必须做表面处理。不仅可以提高表面耐腐蚀性能，保持表面光泽不易划伤，还能使型材表面具有坚固的抗风化性能，保持型材表面的美观，进而满足建筑艺术色彩的要求，使建筑长期具有魅力的外观。
1.铝合金型材
幕墙型材一般采用6063-T5 和6063-T6牌号的铝镁硅合金。其表面处理方式主要有以下四种：
1.1） 阳极氧化
以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金阳极氧化处理。
[1]根据国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237 规定的质量要求阳极氧化膜厚度级别应满足以下要求：AA10级平均膜厚≥10μm，局部膜厚≥8μm；AA15级平均膜厚≥15μm，局部膜厚≥12μm；AA20级平均膜厚≥20μm，局部膜厚≥16μm；AA25级平均膜厚≥25μm，局部膜厚≥20μm。
1.2） 电泳涂漆
以阳极氧化（着色）后的制品作为阳极，铝或不锈钢为阴极，置于热固化型丙烯酸透明树脂溶液中，在外电场的作用下，带负电荷的涂料粒子向制品移动，从而在其表面形成一层带有胶粘性的漆膜。
1.3） 粉末喷涂
把干燥粉状物吸附于金属工件，经过200℃左右高温烘干后，粉状物固化成为一定厚的坚固光亮的涂层。主要成份：环氧树脂、聚脂聚氨脂与它们之间的不同组合。
工艺过程：铝型材经表面予处理，然后在铬酸盐溶液中进行化学氧化；清洗干燥后进入喷粉室，在强电场（40～100KV）中，通过喷枪（0.1～0.8×10pa）将带负电荷的粉未均匀地喷涂在型材表面上，所以能保持长时间粘合并能达到100μm。最后在烘干固化室固化，这种涂层抗蚀性、耐热性、硬度都很高，色泽鲜艳、颜色多达几十种，成本较低。
色料有机物粉末喷涂是根据国际GB/T5237.4F进行的，前处理的铬化效果足以保证涂层的附着力，继后的喷涂氧化膜总厚度应超过40微米和小于120微米。涂料层一般是75±5%的半高光状态的聚丙烯或聚脂户外粉，也可以选用小于30±5%光泽的高档亚光细皱户外粉，颜色有上千种供选择，不论是涂层质量，还是附着力、耐候性、耐剥落性能，均能达到理想的效果。
1.4） 氟碳漆喷涂
氟碳是以聚偏二氟乙烯树脂（PVDF）为基料，双组份聚氨酯漆、丙烯酯漆配以金属微粒或云母晶体为色料制成的水性涂料，氟/碳化学键与氢离子的结合形式是最稳定、最牢固的结合。喷涂是依据国标GB/T5237.5进行，同样要进行铬化前处理以保证涂层的附着力，一般要经过底涂、面涂配色和罩光三层涂料处理，颜色可自由选择，涂层经较高温度固化后形成不亚于汽车涂漆的外表面效果，使铝材表面具有较高的硬度和恶劣气候环境下优异的抗褪色性、抗起霜性、抗大气污染、抗裂性以及抗紫外光等性能。氟碳喷涂的平均膜厚≥40μm，局部膜厚≥34μm。
2.钢材料
比较大的幕墙工程都要以钢结构为主骨架，铝合金幕墙与建筑的连接构件大部分也采用钢材，钢材主要以碳素结构钢Q235B 为主，也使用低合金钢和耐候钢。用于幕墙的钢材主要有槽钢、工字钢、方钢、角钢等。具体规格与型号应由计算决定。由于钢材的耐用腐蚀性较差，必须采取防腐蚀措施。[2]幕墙规范JGJ102-2003 规定，幕墙用碳素结构钢和低合金高强度结构钢应采取有效的防腐措施。其表面处理方式主要有以下四种：
2.1） 热浸镀锌
热浸镀锌具有镀层较厚，耐腐蚀性好的特点。但表面光洁度较差，装饰性较差。一般用于幕墙不可视位置。镀层厚度一般在80μm左右。在建筑装饰行业的埋件、转接件，支撑件大部分以热浸镀锌为主，当钢板厚度小于3 mm且大于等于1.5mm时热浸镀锌层最小厚度55μm，当钢板厚度小于6 mm且大于等于3mm时热浸镀锌层最小厚度70μm， 当钢板厚度大于6 mm时，热浸镀锌层最小厚度85μm。此时热浸镀锌的防腐效果较好，但钢件的结构尺寸大小受到一定的限制。
2.1）钢件表面热喷涂金属
热喷涂金属锌、铝及锌铝合金是一种长效防腐方法，一次涂层厚度可以达到100μm以上，附着力强，在腐蚀环境比较严重的环境下需要在金属涂层的表面进行孔隙的封闭处理，这样可以达到长效的防腐目的。一般采用环氧树脂涂料或聚乙烯树脂涂料进行表面孔隙的封闭处理。热喷涂金属使用等离子喷枪时，劳动条件比较差，要求钢件表面处理质量高。热喷涂金属在钢结构重防腐上逐渐开始应用。
2.3） 表面涂漆
钢件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料、无机富锌涂料、有机硅涂料、过氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。常用的涂漆方法有：手工刷漆和喷漆两种方法，设备比较简单，施工方便，是目前钢件防腐施工的最常用的方法。
2.4） 粉末喷涂
一般常用于装饰用钢件的防腐，装饰效果好，是一种环保型涂料，设备比较复杂，占用的车间面积比较大，钢件的尺寸和重量受到一定的限制。钢件表面粉末喷涂分为皱纹面、低光面、半光面、高光面等。表面粉末喷涂件应注意保护，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的防腐。较大、较重的钢件或需要现场焊接的钢件最好不要采用粉末喷涂。对于钢构件来讲，表面的防腐要求是不一样的，首先应按照用户要求来执行，如果用户无具体要求，则按钢件的工作环境、防腐年限、涂料产品等因素选用适当的防腐措施。
本文介绍了幕墙骨架材料的几种主要的表面处理方式，在实际工程中，还有很多种其他防腐措施。设计时应根据具体要求具体分析，采用最适合的防腐措施。
参考文献
[1]《铝合金建筑型材》GB5237-2000。
机箱板材常用有镀锌板、冷轧板、铝板、不锈钢等，而镀锌钢板具有抗酸、防锈、防蚀、使用午限长、材质轻等特点，同时外表也较为美观，因此镀锌钢板是最为常见的机箱材质。
镀锌钢板的颜色通常为灰色，表面细腻，经过表面烤漆处理后能形成均匀的颗粒状表面，长期使用不易出现摩擦痕迹和腐蚀现象。镀锌钢板有两种：热浸镀锌sGCC与电镀镀锌SECC。
热浸镀锌能产生较厚的镀锌层，耐蚀性较佳，适合户外使用，尤其是在高温、潮湿的环境中，如t木建设、桥梁设施、运输工具和电信设备等等，使用效果很好；而电镀镀锌具有比较优越的抗耐蚀性，保持了冷轧板的加工性，
2．从材质判断机箱用料的好坏
知道了制造机箱的主要材料，我们就能正确判断机箱用料的好坏了。
优质机箱采用正规厂家生产的镀锌钢板，而高档机箱还采用了进口镀锌钢板或者镁铝合金板材，廉价机箱则往往则用较差的普通薄钢板或镀锌铁板来制造，在耐腐蚀、强度和柔韧性方面与正规机箱都有明显的差距，我们可以根据一些特点进行判断：
正规机箱采用镀锌钢板的厚度应该在0.7－1毫米左右，这样才能保证机箱整体的强度，而劣质机箱偷工减料，要么使用较薄的钢板，要么只在一些框架上使用较厚的板材，而其他部分则使用很薄的铁皮。
此外，正规机箱往往采用相同厚度的镀锌钢板来制造机生产过程比较容易控制，镀锌层较薄且表面较为平整，容易加工，但因镀锌层薄而防蚀能力不及热浸镀锌，一般使用在诸如电冰箱、洗衣机等家电用品的底板及部份面板上。
3．销镁合金及其他材质
由于镁铝合金板材具有更高的耐磨性和抗腐蚀性，重量更轻，同时还具有很高的热传导能力，这种材质更多使用于笔记本电脑等特殊的产品中。所以，这种板材制造的机箱结构更加稳固，整体重量也大大减轻，外观更加漂亮，当然价格也比镀锌钢板贵不少，因此大多用于高端的机箱产品。
由于金属材料能够对机箱内的电磁辐射具有一定的屏蔽作用，因此机箱绝大多数采用了全金属结构，但近来风箱，而劣质机箱采用的材料厚薄不同。因此，观察几个不同部位板材的厚度，看看板材厚度是否一致，这也是机箱选购的一个技巧。
4．片面地追求厚度并不可取
市场上很少能见到采用1毫米以上厚度的镀锌钢板制造的机箱。由于用户不可能带着游标卡尺去买机箱，板材的边缘也往往经过卷边而不易判断出厚度，因此有的厂家就想钻这个空子借机夸大自己的形象，或者仅仅在机箱的某些部件上采用了较厚的板材而已。
要注意的是，如果机箱板材厚度达到1.5毫米以上而且重量十足，长期使用很容易生锈，板材过厚也并非一件好事。因此，我们并不推荐消费者去片面地去追求钢板的厚度和机箱的重量。
小结：机箱板材种类及区别
机箱板材常用有电解板SECC、热镀锌板SGCC、冷轧板SPCC、铝板、不锈钢等，识别的方法：
・镀锌电解板SECC：颜色为灰白色；
・热镀锌板SGCC：表面有镀锌层比较光亮，颜色发白；
・冷轧板：表面油较多，易生锈、氧化，喷涂时需将其内外两面全部覆盖；
关键词：玻璃幕墙；质量通病；防控措施
玻璃幕墙是现代建筑工程中一种新型的墙体，能够有效结合建筑的使用功能和建筑功能，以其亮丽、表现个性和高档的形象在城市建筑中广泛使用。但由于玻璃幕墙在我国的使用时间较短，因此施工工艺不成熟，容易存在一些质量通病，需要引起施工人员的关注。
1、质量通病存在的原因分析
1.1工程设计问题
根据有关规定(建筑设计单位主要应考虑幕墙工程防火、防雷、光环境污染和连接预埋件的结构安全等因素,并对建筑幕墙工程提出具体设计要求并负相应的设计责任。而建筑幕墙工程施工企业则应根据提出有关施工安装的技术并对幕墙材料、幕墙结构设计和加工制作部件等的工程质量负责。虽然这个规定职责明确,但在实际工作中往往不很协调,产生施工图不完整、施工图设计滞后于土建工程等影响整个工程质量的问题。
检查中发现大部分建筑设计没有对幕墙工程防火、防雷、光环境污染和连接预埋件提出具体的要求。而幕墙工程施工企业设计的施工图又较为简单,在影响结构安全和使用功能的部分却没有施工详图或标注不清。如预埋件的钢筋锚固长度、预埋件钢板厚度、预埋位置、
焊接要求、防锈处理,幕墙顶部、底部、侧面与墙、柱交界处安装等。甚至有些工程仅按建筑立面分格图施工。从检查中发现的问题分析(部分幕墙工程施工企业对钢筋混凝土结构、钢结构缺乏设计能力,这是影响结构安全的主要原因。而部分建筑设计对幕墙工程审核确认没有经过严格的结构计算。
由于幕墙工程经常被业主单独发包,且大部分发包滞后土建工程,因此产生土建施工与幕墙工程预埋件不能同步施工,严重影响幕墙工程结构安全度。有一幢高层建筑,幕墙高度近100m,主体结构封顶时连一块预埋件也没有预埋。
1.2材料质量问题
玻璃幕墙材料直接影响幕墙工程的结构安全。各种材料都存在着相容性问题,铝合金
、玻璃、粘结胶的相容性,轻金属和重金属材料连接的相容性等。铝合金幕墙的结构体系是经过精确计算确定的,应采用专用的幕墙材料。
在检查中,有些工程竟采用铝合金门框用的材料作立柱和横梁,铝合金壁厚仅1.2mm。有的采用1.2mm薄方管材料内套方形钢管替代。
1.3施工质量问题
(1)预埋件制作；预埋件应根据结构计算确定预埋件钢板的尺寸、厚度和锚固钢筋的数量、直径、长度在检查中,不少已竣工的工程施工图没有预埋件施工详图,在建工程现场检查的预件尺寸不一,锚固钢筋数量和长度不足,焊接质量不符合要求,多为点焊,没有镀锌处理。
(2)预埋件安装；预埋件要求在钢筋绑扎时就应安装就位,锚固钢筋应插人梁内侧的受力筋部位,并与之点焊或绑扎牢固,防止混凝土施工时脱落移位,但在检查中发现一些工程主体结构已完工,才考虑设预埋件,有的把预埋件的锚固筋搁置在混凝土梁板上,把混凝土保护层打掉与表面的钢筋点焊,有的混凝土立面不垂直,将锚固板外伸,使其保持上下垂直,形成悬臂式预埋件,完全改变预埋件的受力特性。有的采用钢板与膨胀螺丝锚固,而锚人墙体有效深度仅,70～100mm,且没有做抗拔试验来确定锚固强度和锚固数量。,
(3)连接件支座的螺栓槽孔采用气割扩孔,连接螺栓没有采用不锈钢或热浸镀锌处理。连接件与铝合金的接触面没设置绝缘垫片,连接螺栓垫板厚度小于1.5mm。
(4)由于铝合金温度变形较大,当温升60°时,每米铝材约伸长1.4mm为使幕墙有足够的变形随动性,幕墙立柱需设置伸缩缝,伸缩缝处立柱接头有芯柱连接上下柱,通常设计为可活动的接头,但是被检工程的芯柱都与铝合金立柱固定,这样失去自由伸缩作用,当热胀冷缩时产生较大的内应力
(5)幕墙的顶部仅用26号镀锌铁皮包装,底部有的根本没处理,侧面幕墙与墙或柱的交界处理不当,产生幕墙渗水、气密性差等缺陷。
(6)幕墙的金属框架围护在建筑物外侧,建筑物中原设计的防雷装置由于幕墙的屏蔽效应,不能直接起到防雷作用。而幕墙的金属框架却具有良好的导电性,容易遭受雷击。所以防雷措施对幕墙十分重要。在检查中,多数工程仅将屋顶的金属板与避雷网作简单连接。竣工工程没有幕墙防雷接地电阻的实测报告。
2、防控措施
2.1明确玻璃幕墙工程设计责任
因设计原因而产生大多数幕墙工程没有在主体结构施工时安装预埋件、幕墙的避雷系统与建筑物的避雷系统不能做到统筹考虑,有效地结合等质量问题,皆因设计责任不完全确定性所致。所以玻璃幕墙必须归建筑设计单位设计,有资质的专业施工单位配合,方能较好地解决幕墙工程设计与施工设计之间存在的矛盾。
2.2强化材料质量控制
监理单位或政府监督部门应严格执行加强建筑幕墙工程管理的暂行规定(生产制作玻璃幕墙产品的企业,必须持有产品生产许可证。无玻璃幕墙产品许可证企业不得生产和销售玻璃幕墙产品,使用单位不得使用。未获得《准用证》的玻璃幕墙产品一律不得在建筑工程中使用。并加强对玻璃幕墙材料现场抽样送检,不符合要求的严禁在任何工程上使用。
2.3重视预埋件的制作与施工
(1)热浸镀锌；根据《技术规范》中对玻璃幕墙材料的要求(金属材料和零部件除不锈钢外,凡钢材都应进行表面热浸镀锌处理。因此,预埋件也应进行表而热浸镀锌处理。热浸镀锌的镀锌层厚度见表1。
镀锌层厚度表1
(2)锚固钢筋；预埋件的锚固钢筋的数量、直径应经结构计算确定,但应注意除受剪预埋直锚筋可用2根,其它预埋件受力直锚筋不宜少于4根。锚固长度见表2。
锚固钢筋的锚固长度表2
锚筋的锚固长度在梁内或墙内不能满足时可采用在端部加焊锚板或横向钢筋,来满足锚固长度的要求。锚筋的最小锚固长度在任何情况下不应小于250mm。
(3)预埋件钢板与钢筋的连接；锚固钢筋与预埋件钢板的连接宜采用T形焊接,当锚筋直径不大于20mm时宜采用压力埋弧焊。当采用手工电弧焊时,焊缝高度不宜小于6mm及0,5d(I级钢)或0.6d(II级钢)。
(4)当没有条件采用预埋件连接时,应首先采用在混凝上梁板、墙上钻孔穿透,再用螺栓把钢板固定在混凝土表面,待螺栓拧紧后焊死。施工时,应根据结构计算确定螺栓直径和预埋板厚度,每块预埋板的螺栓不能少于4根。当受拉或受弯预埋板的厚度小于b／8(b为两螺栓的间距),可以在两螺栓之间用膨胀螺丝加固。加固的膨胀螺丝应做抗拔试验,确定抗拔强度。
2.4连接件
为保证连接件的位置准确,在幕墙立柱安装前,应在竖向和横向弹出立柱横梁安装线,再将连接件支座焊接在预埋件上。由于焊接时预埋连接件的镀锌层部分被烧伤破坏,所以在焊接完毕、清除焊渣、焊瘤、毛刺后,要涂刷三道防锈漆,涂膜的厚度不能小于15μm。
连接件固定支座的螺栓槽孔应具备可调整性,槽孔的调整范围不能小于40mm。根据《钢结构工程施工及验收规范》的要求:永久性的普通螺栓连接的螺栓槽孔不得采用气割扩孔。所以螺栓槽孔应冲切成孔。固定支座上的连接螺栓应采用不锈钢螺栓或热浸镀锌螺栓,螺栓垫片应采用不小于5mm的镀锌钢板
2.5节点连接牢固
由于铝合金材料与普通钢材之间存在着电位差,直接接触雨水或潮湿空气冷凝将产生电化锈蚀,影响节点连接牢固。因此,要求不同金属接触面应采用绝缘垫片作隔离处理。
2.6芯管与立柱的连接
立柱的伸缩缝按《技术规范》要求,间隙在10mm左右,芯管与立柱的连接应做成可活动的,见图1。
图1 芯管与立柱的连接
2.7 防雷
根据有关资料介绍，幕墙防雷分类多≥150m(一类)、≥100(二类)、≥30(三类)。因而玻璃幕墙顶部女儿墙的盖板可设计成直接接受雷击的装置，起到引雷作用的接闪器与建筑物的防雷网接通。每隔12m(一类)、15m(二类)、18(三类)和建筑物防雷网接通,接通位置不大于2m。作为接闪器的金属板厚度宜为(一类)2.5m、(二类)2.5m、(三类)1.5m,最小截面积以700mm2(一类)或50mm2(二、三类)为宜。防侧面雷击的做法:在30m以上的金属幕墙每隔三层设计置一圈均压环,均压圈每隔15m(一类)、18m(二、三类)和建筑物防雷网接通。建筑幕墙的防雷装置和建筑物防雷系统的接通,主要依靠钢筋混凝土外墙内或柱内的主筋作为防雷引下线,墙、柱内主筋引下线设置的预埋连接板和引出连接板作为幕墙防雷系统的连接通道。防雷系统的金属件均应采用热浸镀锌。
金属幕墙施工过程,应对设置的各道防雷连接通道进行测试,检验是否形成电气通道。工程竣工后,要测试其接地电阻,通常要求冲击接地电阻不大于5Ω（一、二类）和10Ω（三类）。
参考文献：
[1] 张东帆, 高层玻璃幕墙工程质量控制[J]. 中国建筑科学, 2011.01