经过一段时间的学习，今天推送本章的最后一部分
钢材防火、防腐
当钢材暴露在大气环境中时，在水、氧气等环境因素的作用下，会发生严重的腐蚀。 需要定期除锈，增加了建筑物使用和维护的成本。 因此，钢材的腐蚀防护非常重要。
当钢筋混凝土楼板长期暴露在大气环境中时，混凝土保护层变成中性，钢筋腐蚀，混凝土保护层剥落。 （来自图片）
钢结构发生火灾时，裸露钢构件温度迅速升高，引起钢结构发生变化，承载能力急剧下降，最终导致结构倒塌，严重危害人类生命财产安全。 因此，钢结构的防火工作刻不容缓。
建筑钢材的最高允许温度约为500℃。 发生火灾时，温度一般为800-1000℃。 当裸露钢结构构件的温度超过最高允许温度时，构件的承载能力降低，构件变形、失稳，导致建筑物倒塌。 （来自图片）
今天我们推送的主要内容包括两部分：
钢材防锈
钢材在使用过程中由于环境原因经常会发生腐蚀。 由于环境介质的作用钢材属于金属材料么，其中的铁与介质发生化学反应并逐渐被破坏，导致钢材腐蚀，称为生锈。
钢材的腐蚀不仅减少钢材的有效截面积，而且会产生局部锈坑，造成应力集中； 腐蚀会显着降低钢材的强度、塑性、韧性等力学性能。 特别是在冲击载荷和循环交变载荷作用下，会发生腐蚀疲劳，使钢材的疲劳强度大大降低，甚至引起脆性断裂。
一、钢材腐蚀的主要原因及机理
钢材腐蚀的原因有很多。 按原因可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和应力腐蚀三种。
化学腐蚀 ( )
化学腐蚀是指钢材与周围介质（如氧气O2、二氧化碳CO2、二氧化硫SO2和水等）直接发生化学作用，生成松散的氧化铁而引起的腐蚀。 一般是由于钢材表面的蓝色镀层被氧化成黑色氧化铁所致。 在室温下干燥时，钢材表面会形成一层 FeO 保护膜，防止钢材进一步腐蚀。 因此，在干燥的环境下化学腐蚀的速度较慢，但在温度高、湿度大时腐蚀速度大大加快。
铁锈的主要成分包括Fe(OH)2和Fe(OH)3以及Fe2+、Fe3+、CO32-生成的FeCO3和Fe2(CO3)3。 为了方便起见，铁锈通常表示为Fe(OH)3。 （来自图片）
电化学腐蚀( )
钢的主要化学成分是Fe和C，还含有其他金属和非金属。 晶体结构复杂，含有一定量的杂质。 由于这些成分的电极电位不同，当有电解质溶液（如水或离子等）存在时，钢表面会形成许多微小的局部原电池。
电化学腐蚀的特点是腐蚀过程可分为两个相对独立且同时发生的阳极（氧化反应）和阴极（还原反应）过程。 其特点是被腐蚀的区域是金属表面的阳极。 腐蚀产物常产生于阳极和阴极之间，不能覆盖腐蚀区域，通常起不到保护作用。
电化学腐蚀与化学腐蚀的显着区别在于电化学腐蚀时会产生电流。 钢铁在酸、碱、盐溶液和海水中的腐蚀，地下管道的土壤腐蚀，大气中的腐蚀，以及与其他金属接触的腐蚀都属于电化学腐蚀，电化学腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式。
在氯离子或硫酸根离子（电解质）的环境中，钢筋发生电化学反应，很快生锈。 （The Total 的 Song 等人，2019 年）
应力腐蚀 ( )
钢材在应力作用下加速腐蚀的现象称为应力腐蚀。 钢筋、预应力钢筋等的冷弯，由于应力的存在，会加速腐蚀。
箍筋因冷弯而产生一定的缺陷和内应力，导致与纵筋搭接处电流积聚，加速腐蚀（见图）
2、防止钢材生锈的措施
钢材的腐蚀是由材料本身（内部因素）和环境因素（外部因素）两方面造成的。 因此，要防止或减轻钢材的腐蚀，我们可以从改变钢材本身的腐蚀性、隔离环境中的腐蚀介质或改变钢材表面的电化学过程从三个方面入手。
由耐候钢制成
耐候钢是指耐大气腐蚀的钢。 耐候钢是在碳钢和低合金钢中添加少量铜、铬、镍、钼等合金元素制成的。 这种钢材在大气的影响下，能在表面形成致密的防腐保护层，以抵抗腐蚀。 同时保持了钢材良好的焊接性能，能显着提高钢材本身的耐腐蚀性能。
采用耐候钢作为外包层和玻璃幕墙龙骨的建筑，不仅具有防腐作用，而且具有特殊的美观效果。 （来源自.co.uk）
金属涂层
采用耐腐蚀性能好的金属，通过电镀或喷涂的方法覆盖在钢材表面，以提高钢材的耐腐蚀性能。 常用的方法有：镀锌（如马口铁）、镀锡（如马口铁）、镀铜、镀铬等。根据防腐原理可分为阴极覆盖和阳极覆盖。 阴极上覆盖有比钢电位更高的金属覆盖物，例如镀锡。 覆盖的金属膜仅对钢材提供机械保护。 当保护膜破裂时，会加速钢材在电解液中的腐蚀。 阳极上覆盖有比钢电位低的金属，如镀锌，覆盖的金属膜因电化学作用而保护钢。
最常见的镀锌板——马口铁（来自图片）
镀铜水杯尽显古典美（来自图片）
马口铁及其制品，常见的马口铁是马口铁（来自图片）
非金属涂层
用非金属材料作为钢材表面的保护膜，使其与环境介质隔离，避免或减缓腐蚀。 如喷漆、搪瓷和塑料等）
油漆通常分为底漆、中间漆和面漆。
底漆要求有比较好的附着力和防锈能力，中间漆为防锈漆，面漆要求有良好的牢度和耐候性，以保护底漆不被损坏或风化。 一般涂刷两层底漆（或一层底漆、一层中漆）和两层面漆。 如果要求高，可以加中间漆或面漆。 使用防锈漆时应注意钢构件表面的除锈以及底漆、中漆、面漆的匹配。
3、混凝土用钢筋的防锈
混凝土结构在使用过程中，不可避免地会接触到环境中的一些腐蚀介质，从而间接引起钢筋的腐蚀。
普通混凝土的环境呈碱性，pH值约为12.5。 碱性环境会在钢材表面形成一层致密的碱性氧化膜，我们称之为钝化膜，对钢筋有一定的保护作用。 当混凝土发生碳化时，其碱度降低，失去对钢筋的保护作用。
当混凝土中的游离氯离子和硫酸根离子达到一定浓度时，也会严重破坏表面的钝化膜，引起钢筋腐蚀。
混凝土中的钢筋在氯盐环境中腐蚀和破裂（来源）
措施：根据建筑物所处的环境作用水平，限制混凝土的最低强度等级、最大水灰比、矿物掺合料的替代率，以及钢筋混凝土结构的最小保护层厚度是有规定的。 在二氧化碳浓度较高的工业区，使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，限制含氯盐外加剂的用量，并使用钢材防锈剂（混凝土外加剂的一种）。 预应力混凝土中应禁止使用含有氯盐的骨料和外加剂。 对钢筋进行环氧树脂涂装或镀锌也是有效的防锈措施。
在实际工程中，应根据具体情况采用一种或几种方法进行综合防护，以获得更好的钢材防腐效果。
钢材防火
在一般建筑结构中，钢结构在常温条件下工作。 但对于长期暴露在高温下的结构，或遇到火灾等特殊情况时，必须考虑温度对钢材性能的影响。
钢材在高温下会软化，承载能力下降。
钢结构或钢筋混凝土结构遭遇火灾时，应考虑穿透保护层的高温对钢筋或型钢的金相组织和力学性能的影响。 特别是在预应力结构中，还必须考虑高温条件下预应力钢筋的损耗所引起的整个结构应力系统的变化。
钢结构防火的主要防护措施有涂敷防火涂料、采用不燃板材和固体包裹方法等。
1、防火涂料
防火涂料根据受热时的变化分为膨胀型（薄型）和非膨胀型（厚型）两种。
膨胀型防火涂料，未加热时看起来像油漆。 （来自图片）
采用喷涂设备将颗粒状不膨胀防火涂料悬挂在结构表面。 由于表面粗糙，需要装饰层将其与环境隔离。 （来自图片）
颗粒状不膨胀防火涂料的喷涂（来源）
2、使用不燃板材
常用的不燃板有石膏板、硅酸钙板、蛭石板、珍珠岩板、矿棉板、岩棉板等，可通过粘合剂或钢钉、钢箍等固定在钢构件上。
3、固包法
钢结构构件一般采用混凝土浇筑。
较大的钢-混凝土组合结构构件。
至此钢材属于金属材料么，本章内容已经推送。
明天给大家带来金属材料思维导图。
敬请关注
第三章 知识点复习
