肖登奎，毛耀泉，唐興勇(中國(guó)建筑第二工程局有限公司，北京 101149)

0 引言

目前，在建筑領(lǐng)域引入了工業(yè)設(shè)計(jì)思想，通過(guò)運(yùn)用其中的產(chǎn)業(yè)鏈思維，建筑企業(yè)已經(jīng)構(gòu)建了內(nèi)容完整的建筑產(chǎn)品生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條。一方面，可以根據(jù)建筑產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、物料采購(gòu)運(yùn)輸、施工生產(chǎn)建設(shè)、訂單多元處理、市場(chǎng)渠道銷(xiāo)售、售后運(yùn)維管理等標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié)，開(kāi)展專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)與施工。另一方面，建筑企業(yè)能夠在整個(gè)研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際的建筑產(chǎn)品防腐需求與風(fēng)險(xiǎn)管理要求，選擇一些有效的化學(xué)防腐材料，提升整個(gè)建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)。

1 化學(xué)防腐材料概述

化學(xué)防腐材料主要是指對(duì)防腐對(duì)象的化學(xué)(或電化學(xué))腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行有效抑制的材料。其中，包括了琉璃鋼、涂料、橡膠制品等。需要注意的是，在化學(xué)防腐材料應(yīng)用過(guò)程中，除了材料本身的防腐性能獲得應(yīng)用之外，通常伴隨有對(duì)化學(xué)防腐技術(shù)的運(yùn)用[1]。例如在古建筑的腐蝕保護(hù)方面，可以選擇一些化學(xué)防腐劑(如：季銨銅硼化物ACQ、銅鉻砷CCA-C等)，進(jìn)行防腐處理。同時(shí)，也可以根據(jù)古建筑木質(zhì)材料的腐蝕情況，針對(duì)木腐菌進(jìn)行氧氣、含率、溫度、食物方面的條件更新，保障木質(zhì)材料獲得防腐功能，抑制木腐菌繁殖。再如，采用刷防腐漆、加壓浸注、浸泡處理等，實(shí)現(xiàn)對(duì)古建筑的防腐保護(hù)目標(biāo)等。

2 化學(xué)防腐材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 在古建筑文物保護(hù)中的應(yīng)用

中國(guó)是一個(gè)擁有五千年文明的古國(guó)，也是世界古代文明中唯一沒(méi)有發(fā)生文明存續(xù)中斷的國(guó)家，因而遺留了不計(jì)其數(shù)的古代建筑文物。由于新時(shí)代中國(guó)政府十分重視古建筑文物保護(hù)，較好的促進(jìn)了建筑領(lǐng)域化學(xué)防腐材料的應(yīng)用。具體而言，古建筑文物暴露于公共空間之中，木質(zhì)構(gòu)架、傳統(tǒng)工藝，容易在天氣、蛀蟲(chóng)、腐爛等多重因素下遭受破壞。因此，為了有效化解此類(lèi)問(wèn)題，通常會(huì)采用一些科學(xué)的處置方案。以天氣因素導(dǎo)致的受潮、發(fā)霉、腐蝕、糟朽為例，造成此類(lèi)腐蝕的直接原因是天氣，深層原因是菌類(lèi)孢子，所以，一般情況下要求對(duì)其中的氣生菌絲、營(yíng)養(yǎng)菌絲、直立菌絲等進(jìn)行有效處理，防止它們被吸收進(jìn)入木材組織后引發(fā)腐爛現(xiàn)象。當(dāng)前的處理中以化學(xué)防腐劑的使用為主，以化學(xué)防腐技術(shù)為輔，可實(shí)現(xiàn)防腐目標(biāo)[2]。

例如通常應(yīng)用CCA木材防腐劑可以預(yù)防白蟻、延長(zhǎng)壽命、短時(shí)間內(nèi)殺滅蟲(chóng)害、化解霉菌性腐爛問(wèn)題。該材料毒性低、抗流失性好、滲透力高，可以在不影響木材料原有性能的情況下，增強(qiáng)其強(qiáng)度、絕緣性、硬度、阻燃性能等。目前對(duì)此類(lèi)材料的使用過(guò)程，一般將濃度控制在65%左右。具體應(yīng)用時(shí)，要求根據(jù)不同的方法，選擇適宜的稀釋深度：(1)如果用水將CCA防腐劑稀釋到2.0%～3.0%，再通過(guò)加壓法進(jìn)行有效處理時(shí)，通常情況下壓力宜控制在1 MPa、時(shí)間宜控制在8 h以上、吸收量宜控制在50 kg/m3。(2)如果采用常壓浸泡法，或者噴涂法時(shí)，則宜對(duì)其稀釋濃度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。若選擇前一種方法，宜選擇7%的稀釋后濃度，并在常壓之下，將古建筑木材置于盛滿防腐劑的設(shè)施之中，按照48 h以上的時(shí)間進(jìn)行浸泡處理。現(xiàn)階段的經(jīng)驗(yàn)值表明，將吸收量控制在100～150 kg/m3范圍以?xún)?nèi)，效果相對(duì)較好。若選擇后一種方法，則宜將稀釋后的濃度控制在8%～10%范圍以?xún)?nèi)。這樣在涂刷三遍之后可以使其吸收量達(dá)到0.5 kg/m3，并保障涂刷的有效性。

對(duì)古建筑的琉璃磚瓦結(jié)構(gòu)，可以使用有機(jī)硅樹(shù)脂涂料進(jìn)行修復(fù)或防腐處理。有機(jī)硅樹(shù)脂無(wú)色透明，具有耐日照、耐雨水沖洗及耐老化的特性，經(jīng)對(duì)琉璃磚瓦基部進(jìn)行簡(jiǎn)單除創(chuàng)和清理，即可采用噴涂或刷涂的施工方式進(jìn)行防護(hù)處理，涂料固化后在被保護(hù)建筑表面形成微薄的有機(jī)硅樹(shù)脂層，涂層與基部結(jié)合牢固，質(zhì)地堅(jiān)硬不透氣，可以減弱或隔絕空氣、雨水及日照對(duì)建筑物的損傷。

2.2 在鋼結(jié)構(gòu)建筑防腐中的應(yīng)用

自裝配式建筑工藝應(yīng)用之后，鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品受到了市場(chǎng)青睞，獲得了較好發(fā)展。但是，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中因鋼材料本身性能的限制，遇到空氣中的水分子與氧后，容易導(dǎo)致銹蝕現(xiàn)象，并在逐漸的發(fā)展過(guò)程產(chǎn)生腐蝕作用。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑材料一般都經(jīng)過(guò)了電化學(xué)處理，可是當(dāng)建筑產(chǎn)品本身暴露于公共空間環(huán)境后，部分金屬因陰極、陽(yáng)極的存在，容易形成一種“微電池”現(xiàn)象，從而在其他腐蝕性介質(zhì)條件下，通過(guò)生成的電解溶液達(dá)到微電池陰陽(yáng)兩極的連通，進(jìn)而產(chǎn)生鐵銹。具體而言，假定存在陽(yáng)極：Fe/O2，陰極：H2O/C。那么，在電極反應(yīng)條件下便可以生成鐵銹主要成份脫水化合物 Fe2O3。腐蝕電池的總反應(yīng)議程如下：

由于在鋼結(jié)構(gòu)中的腐蝕存在應(yīng)力、電偶、縫隙，以及腐蝕疲勞現(xiàn)象，因而，在具體的處理過(guò)程中，為了減少腐蝕現(xiàn)象，通常會(huì)選擇適用的化學(xué)防腐材料，并配合使用匹配的化學(xué)防腐方法。從當(dāng)前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，首先，要求先進(jìn)行防腐保護(hù)方案設(shè)計(jì)，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品本身在構(gòu)造形式、布局方面趨于合理化、簡(jiǎn)單化。這樣可以減少表現(xiàn)積、提高防腐效率、增強(qiáng)耐蝕性。其次，需要對(duì)磨損腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)格控制，包括流體流速、方向、截面積、管道液體等方面的控制。在確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)佳、耐磨損性能好的情況下，需要按照腐蝕的原因，選擇相應(yīng)的化學(xué)防腐材料，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，最終確定化學(xué)防腐材料的類(lèi)型。例如，在鍍層保護(hù)方面，通?？梢赃x擇電鍍材料進(jìn)行電鍍處理，或者選擇熱鍍鋅方法進(jìn)行有效的抗腐蝕處理。目前使用此類(lèi)方法時(shí)，可以選擇綜合方案，如在使用熱鍍鋅方法時(shí)，可以配套的應(yīng)用噴鋁方法，進(jìn)而在鋼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)上生成復(fù)合涂層，延長(zhǎng)防腐時(shí)間、提高防腐涂料的使用效果等。除以上方法之外，當(dāng)前一些建筑企業(yè)使用的“有機(jī)漆料配套體系”也能夠產(chǎn)生較好的防腐效果。如在中國(guó)東南沿海地區(qū)，由于鋼結(jié)構(gòu)金屬部位的腐蝕與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、濕度、溫度、含鹽度、含水率等密切相關(guān)，為了達(dá)到有效的防腐目標(biāo)，建筑企業(yè)通常會(huì)根據(jù)不同的影響因素，選擇針對(duì)性較強(qiáng)的有機(jī)漆料，并按照其防腐性能進(jìn)行合理的配置，確保多種漆料、處理方法聯(lián)合應(yīng)用條件下，達(dá)到綜合防腐目標(biāo)[3]。

2.3 在建筑幕墻金屬方面的應(yīng)用

隨著建筑行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)方面的全面轉(zhuǎn)型升級(jí)，建筑幕墻的應(yīng)用頻率、應(yīng)用面積正在快速擴(kuò)大?？墒?，現(xiàn)代建筑幕墻之中的常見(jiàn)金屬均具有活潑性能，會(huì)在飽和空氣、中性海水中具備電位序。當(dāng)金屬、合金電位序之間的差值較大、距離較遠(yuǎn)時(shí)，容易發(fā)生極化腐蝕現(xiàn)象。例如在金屬錳、鋅、鋁(99.5%)、鉛(99.9%)的實(shí)際電位序均為負(fù)值，而Cu70-Ni30銅鎳合金、鉻和鉻鎳鋼(鈍態(tài)的)的實(shí)際電位序?yàn)檎?。并且差異較大、離得較遠(yuǎn)，此時(shí)容易發(fā)生極化腐蝕現(xiàn)象。具體而言，建筑幕墻會(huì)與土壤、大氣接觸，大氣中也會(huì)產(chǎn)生電解質(zhì)溶液。此時(shí)，三種因素下建筑幕墻工程中的金屬結(jié)構(gòu)可發(fā)生相應(yīng)的腐蝕現(xiàn)象。目前對(duì)這種腐蝕現(xiàn)象的處理過(guò)程中，以化學(xué)保護(hù)層防護(hù)法居多，具體應(yīng)用中多選擇化學(xué)材料，通過(guò)鍍的方法、化合的方法、噴涂與刷的方法等，形成化學(xué)、金屬、非金屬保護(hù)層[4]。

以化學(xué)保護(hù)層為例，在建筑幕墻金屬防腐過(guò)程中，主要是通過(guò)設(shè)置化合物薄膜的方法，使金屬與外界環(huán)境之間形成一個(gè)隔離腐蝕介質(zhì)，能夠起到隔離接觸、防止腐蝕的目的。比如，常用的方法中對(duì)于建筑幕墻金屬鋁材的電化學(xué)氧化處理、對(duì)于金屬鋼材料的氧化處理等。以金屬保護(hù)層為例，主要是根據(jù)金屬性能，采用多元化的鍍方法，在金屬表面鍍一層保護(hù)膜，使其起到隔離介質(zhì)的作用。通常使用的方法中包括了熱鍍、噴鍍、化學(xué)鍍、滲鍍等。比如在建筑幕墻金屬鋁合金型材的金屬保護(hù)層設(shè)置方面，會(huì)應(yīng)用電泳涂漆、粉沫涂漆的方式達(dá)到防腐目標(biāo)。而在建筑幕墻鋼型材方面通常會(huì)采用熱浸鍍鋅的方法等。與化學(xué)保護(hù)層、金屬保護(hù)層相比，非金屬保護(hù)層的設(shè)置則會(huì)選擇一些塑料類(lèi)型的化學(xué)防腐材料，包括硬質(zhì)塑料、軟質(zhì)塑料、搪瓷、涂料等，除常規(guī)的涂與刷兩種辦法之外，也會(huì)使用到塑料襯里法等起到內(nèi)部防腐作用。如對(duì)建筑幕墻金屬管道類(lèi)型材的防腐處理中，可以選擇松套法襯里施工、黏結(jié)法襯里施工、螺栓固定法襯里施工等，使硬質(zhì)塑料、軟件塑料應(yīng)用到一些金屬管道之中，保障建筑幕墻金屬管材內(nèi)部獲得有效的防腐處理。需要注意的是，建筑幕墻中通常會(huì)用到雙金屬，此時(shí)腐蝕現(xiàn)象相對(duì)復(fù)雜。因此，在具體的防腐防護(hù)過(guò)程中，建議在選材方面盡量規(guī)避異種材料的選擇，以此避免雙金屬因性能差異、實(shí)際電位序差異而產(chǎn)生接觸后的腐蝕現(xiàn)象。同時(shí)，應(yīng)該控制好小陽(yáng)極、大陰極的面積比，并開(kāi)展適度的保護(hù)層處理。目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在金屬鍍層過(guò)程中做好電位差的控制，有利于減小對(duì)金屬的危害。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中應(yīng)用的化學(xué)防腐材料及防腐技術(shù)相對(duì)較多，為了保障應(yīng)用的有效性，一方面應(yīng)該增強(qiáng)加大對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)的采集及整理，從中提煉一些應(yīng)用效用較高的化學(xué)防腐材料；另一方面應(yīng)該加大對(duì)化學(xué)防腐材料的應(yīng)用研究，使其能夠在方面層面，通過(guò)防腐處理的精細(xì)化發(fā)展，提升防腐效果。通過(guò)以上初步分析可以看出，古建筑文物保護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、建筑幕墻金屬中，對(duì)化學(xué)防腐材料的應(yīng)用，不僅具有多元化特征，而且有利于化學(xué)防腐材料在建筑領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用及推廣。