鋼橋(qiao)和(he)混凝土橋(qiao)各占現代橋(qiao)梁(道路橋(qiao)、鐵道橋(qiao))的(de)(de)一半。鋼橋(qiao)雖然在品質、重量(liang)輕、施(shi)工性、對(dui)大(da)跨度(du)的(de)(de)適用(yong)性、重新(xin)修復(fu)的(de)(de)難度(du)、色(se)彩及形(xing)狀的(de)(de)美觀等許(xu)多方面有優越性,可是其缺點是需要涂防蝕(shi)漆(qi),在維修管理上需要很(hen)多的(de)(de)費用(yong)。大(da)略(lve)估計每一次重新(xin)涂漆(qi)所需費用(yong)占橋(qiao)梁上部工程建設費的(de)(de)1/10。
在(zai)1960年以前(昭和30年代(dai)(dai)前期),日本的(de)(de)橋梁或陸(lu)上結構(gou)物的(de)(de)涂(tu)漆(qi)(qi)(qi),是把油性(xing)防銹涂(tu)料(liao)(普(pu)通鉛丹(dan)漆(qi)(qi)(qi))作為(wei)底漆(qi)(qi)(qi),把長(chang)油性(xing)醇酸(suan)樹脂系涂(tu)料(liao)(普(pu)通長(chang)油性(xing)苯二酸(suan)樹脂涂(tu)料(liao))作為(wei)中層漆(qi)(qi)(qi)、上層漆(qi)(qi)(qi),在(zai)現場使用(yong)(yong)動力工(gong)具除(chu)去銹或氧化鐵(tie)皮后(hou)進行涂(tu)漆(qi)(qi)(qi)。因(yin)為(wei)涂(tu)料(liao)落(luo)后(hou)而(er)且基底處(chu)理(li)非常(chang)不充分,在(zai)腐蝕性(xing)大的(de)(de)工(gong)業地區、城市、海岸,每隔數年需要重新涂(tu)漆(qi)(qi)(qi)。1960~1965年(昭和30年代(dai)(dai)后(hou)期),已將噴砂機(ji)或噴砂打光機(ji)用(yong)(yong)于(yu)基底處(chu)理(li),延(yan)長(chang)了涂(tu)漆(qi)(qi)(qi)的(de)(de)壽(shou)命,可是仍需要頻繁地重新涂(tu)漆(qi)(qi)(qi)。因(yin)此耐候鋼的(de)(de)裸露使用(yong)(yong)不需要維(wei)修就非常(chang)具有吸引力。
然而,當時耐用壽命是50年,為了維持橋梁的安全性而且不維修,需要進行慎重的研究,耐候鋼裸露使用的正規化需要相當長的時間。耐(nai)候(hou)鋼的(de)涂漆(qi)使(shi)(shi)用(yong)應具有延長涂漆(qi)層壽命的(de)效果(guo),或(huo)者(zhe)確(que)保(bao)漆(qi)層老(lao)化(hua)之后(hou)到(dao)重新涂漆(qi)之前(qian)不(bu)出問題(ti)。總之,為了能夠延長再(zai)涂漆(qi)時(shi)間,耐(nai)候(hou)鋼的(de)涂漆(qi)使(shi)(shi)用(yong)在較(jiao)早以前(qian)已經開(kai)始了。最早是(shi)于(yu)1963年(昭和(he)38年)完成的(de)東海道新干線長良川橋梁。如果(guo)根據耐(nai)候(hou)鋼的(de)需要量統計橋梁用(yong)的(de)數量時(shi),在不(bu)分裸露使(shi)(shi)用(yong)或(huo)者(zhe)銹穩(wen)定化(hua)處理使(shi)(shi)用(yong)鋼的(de)1968~1974年(昭和(he)43~49年),每年使(shi)(shi)用(yong)量為4~6萬t(平均(jun)約5萬t)(參照(zhao)圖2-4),所(suo)以這(zhe)期間的(de)耐(nai)候(hou)鋼日本國內使(shi)(shi)用(yong)量約為15萬噸,其中1/3是(shi)涂漆(qi)橋梁。
鋼鐵(tie)公司(si)為了進行(xing)耐候鋼的(de)(de)性能研究和(he)(he)商品(pin)示范(fan),在公司(si)工(gong)廠(chang)的(de)(de)占地內(nei),建設了把涂漆部分(fen)和(he)(he)裸露部分(fen)分(fen)開使用的(de)(de)實(shi)用橋(qiao)梁。川崎(qi)制(zhi)鐵(tie)所內(nei)的(de)(de)知多(duo)2號橋(qiao)[1967年(nian)(昭(zhao)和(he)(he)42年(nian))竣(jun)工(gong),單純(chun)(chun)合(he)成梁橋(qiao),橋(qiao)長(chang)57m]、NKK福山鐵(tie)所內(nei)的(de)(de)第(di)一座(zuo)國橋(qiao)[昭(zhao)和(he)(he)44年(nian)竣(jun)工(gong),單純(chun)(chun)I梁橋(qiao)-連續I梁橋(qiao),橋(qiao)長(chang)472m]、新(xin)日鐵(tie)制(zhi)鐵(tie)所內(nei)的(de)(de)黑金橋(qiao)[1973年(nian)(昭(zhao)和(he)(he)48年(nian))竣(jun)工(gong)、單純(chun)(chun)合(he)成I梁橋(qiao),橋(qiao)長(chang)218m]就(jiu)是(shi)典型的(de)(de)例(li)子。
根(gen)據(ju)需要耐候(hou)鋼在橋(qiao)梁上的銹(xiu)穩定化處理使用(yong)和同種(zhong)鋼的裸(luo)露使用(yong),分別于1972年(nian)(昭和47年(nian))、1977年(nian)(昭和52年(nian))相(xiang)繼開(kai)始。表2-6 示(shi)出了最(zui)初約10年(nian)間的訂(ding)貨業績。
日本于1973年(nian)(昭(zhao)(zhao)和48年(nian))遭受到第一次石油危機(ji),1975年(nian)以(yi)后(昭(zhao)(zhao)和50年(nian)代(dai))進入經(jing)濟(ji)低(di)增長時期。在這之(zhi)前(qian)的(de)高增長時期,日本的(de)道(dao)路(lu)(lu)總(zong)延長度增長很(hen)快,與此同(tong)時道(dao)路(lu)(lu)橋的(de)數量(liang)急劇增加(jia)。進入低(di)增長時期之(zhi)后其維持管理費、特別是補修涂(tu)(tu)漆(qi)和再涂(tu)(tu)漆(qi)的(de)費用(yong)成了(le)很(hen)大的(de)負擔(dan),耐候鋼的(de)無涂(tu)(tu)漆(qi)使用(yong)又重(zhong)新(xin)被(bei)評價.這就是表2-6的(de)橋梁訂貨業績中無涂(tu)(tu)漆(qi)件數或鋼重(zhong)量(liang)急劇增加(jia)的(de)原因。
反映這種情況的(de)(de)(de)事實是于20世紀70年(nian)代(dai)(昭和50年(nian)代(dai))前期在相關團(tuan)體(ti)內大力(li)開展了無涂漆(qi)(qi)(qi)耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)(gang)材應用(yong)方(fang)法的(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。這些團(tuan)體(ti)有土木學會(hui)鋼(gang)(gang)(gang)材規(gui)格專(zhuan)業委員會(hui)、日(ri)(ri)本鋼(gang)(gang)(gang)構(gou)造協會(hui)防銹(xiu)防蝕(shi)(shi)專(zhuan)業委員會(hui)、日(ri)(ri)本橋梁(liang)建設(she)協會(hui)耐(nai)候(hou)性橋梁(liang)委員會(hui)、北海道土木對(dui)耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)(gang)不進行(xing)正(zheng)規(gui)的(de)(de)(de)涂漆(qi)(qi)(qi),在裸露狀態(tai)或者進行(xing)穩定化(hua)處(chu)理(li)后用(yong)的(de)(de)(de)場合,“無涂漆(qi)(qi)(qi)使用(yong)”這一術語已(yi)被廠家使用(yong),現在用(yong)該術語的(de)(de)(de)人(ren)相當(dang)多(duo)。1983年(nian)(昭和58年(nian))訂(ding)正(zheng)的(de)(de)(de)JISG3114的(de)(de)(de)說明中也照樣(yang)使用(yong)。技(ji)術會(hui)鋼(gang)(gang)(gang)道路橋研(yan)(yan)(yan)究(jiu)委員會(hui)、阪神高速道路公團(tuan)等。這些團(tuan)體(ti)專(zhuan)門詳細(xi)地研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了氣(qi)象條件(jian)和無涂漆(qi)(qi)(qi)使用(yong)的(de)(de)(de)適用(yong)性、對(dui)放(fang)置構(gou)件(jian)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)條件(jian)和詳細(xi)結構(gou)的(de)(de)(de)設(she)計技(ji)巧、允許腐蝕(shi)(shi)率(lv)、疲勞、高強度螺栓及摩(mo)擦接合部的(de)(de)(de)防蝕(shi)(shi)、焊接施(shi)工法、防止銹(xiu)對(dui)周圍污染的(de)(de)(de)措施(shi)、維(wei)修管理(li)方(fang)法等許多(duo)技(ji)術問(wen)題。
作為(wei)重點詳細研究過(guo)的(de)(de)(de)問題之一是,在耐(nai)候鋼的(de)(de)(de)很(hen)寬的(de)(de)(de)規格成分范圍內,合金元素(su)的(de)(de)(de)配人量(liang)與焊接性(xing)、耐(nai)候性(xing)的(de)(de)(de)關系。提高(gao)對(dui)耐(nai)候性(xing)有效的(de)(de)(de)Cu、Cr等元素(su)的(de)(de)(de)添(tian)(tian)(tian)加(jia)量(liang)當然(ran)可(ke)以(yi)增加(jia)耐(nai)候性(xing),對(dui)無涂(tu)(tu)漆使(shi)(shi)用(yong)有利,可(ke)是對(dui)焊接性(xing)不利.以(yi)前涂(tu)(tu)漆使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)鋼常(chang)常(chang)是把添(tian)(tian)(tian)加(jia)元素(su)添(tian)(tian)(tian)加(jia)量(liang)控(kong)制在下限,然(ran)而不能無涂(tu)(tu)漆使(shi)(shi)用(yong)。耐(nai)候性(xing)和焊接性(xing)二者如何選擇,用(yong)戶之間曾(ceng)經進行過(guo)激烈的(de)(de)(de)討論(lun)。如果在高(gao)速發展的(de)(de)(de)時(shi)代,也許已(yi)經停止了(le)無涂(tu)(tu)漆使(shi)(shi)用(yong),可(ke)是因為(wei)涂(tu)(tu)漆的(de)(de)(de)維修管理費(fei)用(yong)很(hen)大,所(suo)以(yi)沒有那樣做。
歸納(na)起來(lai)說:“應該大(da)力(li)推進無涂漆(qi)使(shi)用,為(wei)了充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)耐(nai)候(hou)性(xing)高(gao)成分(fen)系耐(nai)候(hou)鋼是不可缺少的(de)(de)(de)。高(gao)成分(fen)系耐(nai)候(hou)鋼的(de)(de)(de)焊(han)接雖(sui)然在橋梁建設上實(shi)績(ji)較少,可是已經基本改善(shan)了鋼材(cai)的(de)(de)(de)焊(han)接性(xing)。在海洋結構物上,比耐(nai)候(hou)鋼更難(nan)焊(han)接的(de)(de)(de)686MPa、784MPa級(ji)已經在日(ri)常作(zuo)業上運用自(zi)如。因此,如果(guo)能充(chong)分(fen)照顧到焊(han)接性(xing),制定焊(han)接條件并充(chong)分(fen)地進行作(zuo)業管理,是可行的(de)(de)(de)。”
與此(ci)相(xiang)關(guan),訂貨規格不(bu)是JIS標準,在成(cheng)(cheng)分(fen)范圍很寬的(de)(de)(de)(de)(de)JIS標準的(de)(de)(de)(de)(de)范圍內為(wei)了(le)確(que)認高成(cheng)(cheng)分(fen)系,還(huan)要根據(ju)無涂漆使用高成(cheng)(cheng)分(fen)系的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)鋼(gang)(gang)(gang)材廠家(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)商(shang)品名,這(zhe)(zhe)一(yi)不(bu)正常的(de)(de)(de)(de)(de)狀態延(yan)續了(le)一(yi)段(duan)時間。北海(hai)道(dao)土木(mu)技術委員會(hui)鋼(gang)(gang)(gang)道(dao)路橋研究委員會(hui)于(yu)1949年(昭(zhao)和54年)4月制定的(de)(de)(de)(de)(de)“北海(hai)道(dao)鋼(gang)(gang)(gang)道(dao)路橋的(de)(de)(de)(de)(de)設計及施(shi)工指南”中規定了(le)耐(nai)候鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)無涂漆使用,這(zhe)(zhe)個文件(jian)作(zuo)為(wei)日本最(zui)初的(de)(de)(de)(de)(de)文件(jian)引起了(le)注目,它把適合無涂漆使用成(cheng)(cheng)分(fen)系的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候鋼(gang)(gang)(gang)命名為(wei)“特殊(shu)耐(nai)候鋼(gang)(gang)(gang)”加以區別(bie)。
這(zhe)一(yi)問(wen)題于1983年(昭和58年)的JIS G3114修改(gai)中,通過把(ba)該(gai)標準的對(dui)象鋼細分(fen)為無涂漆用(W)和涂漆用(P)已經得(de)到(dao)解決(jue)。在JIS中對(dui)這(zhe)一(yi)修改(gai)作了(le)如下的說明。
現行JIS G3114是匯(hui)總了(le)當時(shi)流通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同類(lei)鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)鐵廠家的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)標(biao)(biao)準制定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),是對(dui)本鋼(gang)材(cai)主要特(te)性耐(nai)候性有貢獻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)值及規定(ding)范(fan)圍比較寬松的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)標(biao)(biao)準。本鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)方法(fa),有從焊接(jie)性考(kao)慮犧牲一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性涂漆使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)場合(he),也有作為原(yuan)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候鋼(gang)材(cai)以裸(luo)態或者進(jin)(jin)行銹(xiu)穩定(ding)化處理后使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)場合(he),按(an)照使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際情(qing)況,現在(zai)同時(shi)有兩種鋼(gang)在(zai)流通。因為這兩種鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學成分都在(zai)現行標(biao)(biao)準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)范(fan)圍內,可能會在(zai)流通面(mian)上(shang)發生混亂,所(suo)以作出了(le)應按(an)照實(shi)際情(qing)況對(dui)JIS G3114進(jin)(jin)行修(xiu)改(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結論。
隨(sui)著這一修(xiu)改(gai),用(yong)各公(gong)司的(de)商品(pin)名(ming)進行訂貨的(de)事幾乎(hu)沒(mei)有了(le)。JIS標(biao)準的(de)修(xiu)改(gai)起(qi)了(le)多大(da)作用(yong)雖然(ran)還不清楚,可(ke)是從(cong)這時開(kai)始在(zai)橋(qiao)(qiao)梁上裸露使用(yong)的(de)實際急劇增加(jia)。圖2-9示出了(le)按年度(du)裸露耐(nai)候鋼(gang)橋(qiao)(qiao)梁的(de)訂貨件數和重量的(de)變遷。請注意不是按累計而(er)是按年度(du)統計,并(bing)且(qie)在(zai)該統計中沒(mei)有包括H型鋼(gang)橋(qiao)(qiao)梁及(ji)穩(wen)定化處理的(de)鋼(gang)橋(qiao)(qiao)。
正如從(cong)前面的(de)(de)(de)表2-6所(suo)(suo)知(zhi)道(dao)的(de)(de)(de)那樣,耐候鋼最初(chu)以銹穩定化處理開始的(de)(de)(de)無涂漆使(shi)用(yong),在(zai)(zai)5年(nian)后開始采用(yong)裸(luo)露使(shi)用(yong)之后的(de)(de)(de)3年(nian)中(zhong)(zhong)遠比裸(luo)露使(shi)用(yong)量(liang)多,可是在(zai)(zai)1980年(nian)(昭和55年(nian))裸(luo)露使(shi)用(yong)量(liang)突然增加使(shi)二者的(de)(de)(de)數量(liang)大致(zhi)接(jie)近,現在(zai)(zai)其比率正在(zai)(zai)降低(di).如果裸(luo)露使(shi)用(yong)時的(de)(de)(de)性能可靠的(de)(de)(de)話,則是由于原來的(de)(de)(de)經濟(ji)上的(de)(de)(de)原因(yin)所(suo)(suo)致(zhi)。北海道(dao)土木技(ji)術委員會的(de)(de)(de)指南(nan)(前述)在(zai)(zai)1989年(nian)(平成(cheng)元(yuan)年(nian))的(de)(de)(de)訂正中(zhong)(zhong)只把(ba)裸(luo)露使(shi)用(yong)進行了(le)規定,并(bing)且在(zai)(zai)1991年(nian)(平成(cheng)3年(nian))的(de)(de)(de)道(dao)路橋示方書中(zhong)(zhong)也(ye)做(zuo)了(le)同樣的(de)(de)(de)規定。
但是(shi),銹穩(wen)定(ding)化處(chu)理(li)的(de)需(xu)要依然存在,在1980年(nian)(昭和(he)55年(nian))以前大概(gai)只有(you)一個公司(si)·推出了銹穩(wen)定(ding)化處(chu)理(li)的(de)新的(de)處(chu)理(li)方(fang)法。傳統的(de)方(fang)法原則上是(shi)把拿到表面處(chu)理(li)工廠(chang)的(de)構(gou)件(jian)進(jin)行處(chu)理(li)之后(hou)搬運到現場的(de)方(fang)法,而(er)新方(fang)法的(de)特征是(shi)能夠在構(gou)件(jian)加工工廠(chang)或現場和(he)通常的(de)橋(qiao)梁(liang)涂漆一樣(yang)地進(jin)行處(chu)理(li)。包括傳統方(fang)法在內,這些處(chu)理(li)方(fang)法除了在一般(ban)橋(qiao)梁(liang)上使用之外,也多用于小型(xing)H型(xing)橋(qiao)梁(liang)或橋(qiao)梁(liang)以外的(de)結(jie)構(gou)物。
在耐候鋼裸露使(shi)用急劇增加的(de)(de)背景(jing)上(shang)存在著無需(xu)維(wei)修這一社會經濟(ji)上(shang)的(de)(de)需(xu)求,加上(shang)由前述的(de)(de)各(ge)團(tuan)體委員會所開展的(de)(de)應(ying)用技術的(de)(de)討(tao)論,由橋梁廠家所進行的(de)(de)應(ying)用技術、設計(ji)施工法的(de)(de)開發,以及如圖2-8所示的(de)(de)由于環境(jing)限(xian)制的(de)(de)成果,大(da)氣中二氧化硫濃度已降低(di),具(ju)備了(le)使(shi)裸露使(shi)用更容易進行的(de)(de)各(ge)種(zhong)有(you)利的(de)(de)因素。
1979年(昭和(he)54年)9月21日至10月8日,以當時國(guo)鐵(tie)鐵(tie)道技術研究(jiu)所結構物研究(jiu)室阿部英彥。為團(tuan)長的(de)18人組成的(de)美國(guo)、加拿大橋(qiao)(qiao)梁技術調查團(tuan)(《橋(qiao)(qiao)梁和(he)基礎(chu)》雜(za)志策劃,成員包括鋼鐵(tie)公(gong)司、橋(qiao)(qiao)梁建設(she)公(gong)司及(ji)橋(qiao)(qiao)梁所有(you)者(zhe)等)赴北美考察了(le)(le)耐(nai)候鋼材在(zai)無涂漆(qi)橋(qiao)(qiao)梁上的(de)實際(ji)使(shi)用情況,調查了(le)(le)許多裸(luo)(luo)露使(shi)用的(de)橋(qiao)(qiao)梁,聽取(qu)了(le)(le)鋼材廠家、高速道路局等方面(mian)的(de)見解,將其結果(guo)寫成報告書[71]發表。報告書總結了(le)(le)耐(nai)候鋼在(zai)美國(guo)裸(luo)(luo)露使(shi)用基本成功(gong)的(de)事(shi)實、需要注意的(de)幾個問題及(ji)一部分(fen)人的(de)批評意見等,這對日本耐(nai)候鋼的(de)裸(luo)(luo)露使(shi)用曾(ceng)經有(you)過促(cu)進效(xiao)果(guo)。
最后的(de)(de)(de)(de)問(wen)題是環境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)鹽(yan)(yan)粒(li)子(zi)(zi)對銹(xiu)層穩定(ding)化(hua)的(de)(de)(de)(de)惡劣影(ying)(ying)(ying)響(xiang),即海(hai)(hai)(hai)(hai)鹽(yan)(yan)粒(li)子(zi)(zi)在(zai)大氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度或者在(zai)鋼(gang)(gang)表面上(shang)的(de)(de)(de)(de)附著量(liang)在(zai)什(shen)么程度以(yi)下,耐(nai)候鋼(gang)(gang)才可以(yi)裸露使用。當SO.的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)不是很(hen)大時(shi),海(hai)(hai)(hai)(hai)鹽(yan)(yan)粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)就(jiu)成為了最大的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。在(zai)以(yi)上(shang)所敘述(shu)的(de)(de)(de)(de)北海(hai)(hai)(hai)(hai)道土木技術(shu)會的(de)(de)(de)(de)指(zhi)南(nan)中(zhong)(zhong)(zhong)規(gui)定(ding)為“在(zai)離海(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)200m的(de)(de)(de)(de)區域(yu)內因(yin)大氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)海(hai)(hai)(hai)(hai)鹽(yan)(yan)粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)腐(fu)蝕(shi)(shi)量(liang)大”,“推斷腐(fu)蝕(shi)(shi)減(jian)厚在(zai)兩面超過0.4mm以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)場合,應考慮(lv)對腐(fu)蝕(shi)(shi)減(jian)厚進行設(she)計”的(de)(de)(de)(de)考慮(lv)方法(fa),并且,在(zai)1981年(昭和56年)該會的(de)(de)(de)(de)“北海(hai)(hai)(hai)(hai)道耐(nai)候鋼(gang)(gang)材裸露使用的(de)(de)(de)(de)道路(lu)橋的(de)(de)(de)(de)設(she)計及(ji)施工指(zhi)南(nan)”中(zhong)(zhong)(zhong),把離海(hai)(hai)(hai)(hai)岸(an)2km以(yi)內的(de)(de)(de)(de)地區規(gui)定(ding)為由海(hai)(hai)(hai)(hai)鹽(yan)(yan)粒(li)子(zi)(zi)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)環境(jing)。
另外(wai),U.S.Steel公司以前(qian)也(ye)曾規定必(bi)須離開海岸(an)240~300m(800~1000ft)。
1981年(nian)(昭和56年(nian)),由于(yu)擔心在不適(shi)當(dang)地區耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)無涂漆使用會發生問題,建設省土木研究所和橋梁建設協會及(ji)鋼(gang)材(cai)俱(ju)樂(le)部(bu)共同開(kai)始了“關于(yu)耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)材(cai)在橋梁上(shang)適(shi)用性(xing)的(de)(de)共同研究”。其最(zui)大的(de)(de)目的(de)(de)在于(yu)關注從海上(shang)飛來鹽分(fen)的(de)(de)影(ying)響,從而具體地確(que)定無涂漆耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)能夠(gou)適(shi)用的(de)(de)地區。
為此,把耐(nai)候鋼及碳(tan)素鋼的(de)試片安裝(zhuang)在(zai)(zai)全國41個地方已有(you)的(de)道路(lu)橋上進行(xing)(xing)了(le)9年的(de)暴曬試驗。考慮到對銹層的(de)穩(wen)定化最不利的(de)沒有(you)雨水洗凈效果的(de)部位(wei)的(de)腐(fu)蝕狀態在(zai)(zai)實用(yong)上的(de)重(zhong)要性,把試片垂直和(he)水平安裝(zhuang)在(zai)(zai)內梁部分(fen)。試驗環(huan)(huan)境包(bao)括海(hai)岸(an)、工業、城市、田園和(he)高山,并充分(fen)地進行(xing)(xing)了(le)環(huan)(huan)境中的(de)氯(lv)離(li)子、二(er)氧(yang)化硫的(de)測定。
1987年(nian)(昭和62年(nian)),上述(shu)部(bu)門根據以前的(de)數據,作為(wei)(wei)中(zhong)間報告編寫了(le)“無涂(tu)漆耐候鋼橋梁(liang)的(de)設計、施(shi)工要領(ling)(草(cao)案(an))”。在該(gai)草(cao)案(an)中(zhong),把受飛來鹽粒子(zi)的(de)影響大、不適合(he)耐候鋼材或無涂(tu)漆使(shi)用(yong)的(de)地區定為(wei)(wei):(1)沖繩全域;(2)日本海沿岸(an)(an)以及(ji)面(mian)向外洋的(de)其他(ta)沿岸(an)(an)。把50年(nian)后的(de)板厚減(jian)少(shao)量小于0.4mm定為(wei)(wei)基準(zhun),第3年(nian)的(de)板厚減(jian)少(shao)量超過0.2mm的(de)場合(he)以及(ji)發生了(le)銹層剝離的(de)場合(he),判定為(wei)(wei)不適合(he)使(shi)用(yong)。該(gai)草(cao)案(an)還對容(rong)易(yi)生成穩定銹層的(de)橋梁(liang)的(de)設計、結構細節、高(gao)強(qiang)度螺栓、焊接材料等進行(xing)了(le)闡述(shu)。
這項共同研(yan)究的(de)(de)(de)(de)暴(bao)曬(shai)試驗(yan),在第9年(nian)試片回(hui)收及(ji)結(jie)束研(yan)究后,于1989年(nian)(平成元(yuan)年(nian))的(de)(de)(de)(de)報告書中把(ba)設計、施工(gong)要領(草案)進行了(le)(le)重(zhong)新規(gui)(gui)定,在該草案中明確地(di)標明了(le)(le)無涂漆耐候鋼能夠適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)地(di)區。判定基準的(de)(de)(de)(de)基礎是用(yong)所(suo)規(gui)(gui)定的(de)(de)(de)(de)方法測定的(de)(de)(de)(de)飛(fei)來鹽粒子的(de)(de)(de)(de)量(liang),把(ba)它換算成NaCl的(de)(de)(de)(de)氯離子0.05mdd(mg/d㎡2/day)定為允(yun)許限(xian)。這個量(liang)是根(gen)據在日本41座橋的(de)(de)(de)(de)暴(bao)曬(shai)試驗(yan)中銹(xiu)層(ceng)沒有發生層(ceng)狀(zhuang)剝離,并(bing)且根(gen)據9年(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)結(jie)果推斷50年(nian)后的(de)(de)(de)(de)板厚減量(liang)不(bu)超過0.3mm而決定的(de)(de)(de)(de)。
可(ke)是(shi),飛來鹽粒(li)子量(liang)每年發(fa)生變化(hua),在測定時(shi)(shi)需要時(shi)(shi)間(jian)且相當麻(ma)煩,在表2-7上標出的(de)(de)地區,規定為省略(lve)飛來鹽粒(li)子量(liang)的(de)(de)測定、可(ke)以無涂(tu)漆使用耐候鋼的(de)(de)地區。從北(bei)海(hai)(hai)道到北(bei)陸面(mian)向日本海(hai)(hai)的(de)(de)所謂鹽害地帶離海(hai)(hai)岸線必(bi)須超(chao)過20km,然而(er)在其他的(de)(de)海(hai)(hai)岸因地域而(er)異(yi)可(ke)以離開(kai)1~5km。
在上述的共同(tong)研究中,除了全國41座橋的暴(bao)曬試(shi)(shi)驗(yan)以(yi)外(wai),試(shi)(shi)驗(yan)還包(bao)括沿著信濃(nong)河進(jin)行的不同(tong)離岸(an)距離所設(she)置的大(da)型暴(bao)曬試(shi)(shi)驗(yan)體(一種模(mo)型結構物(wu))不同(tong)結構部位銹層穩定化行為和氯離子濃(nong)度影(ying)響試(shi)(shi)驗(yan)、焊縫部位銹穩定化狀(zhuang)況試(shi)(shi)驗(yan)、耐候性高強度螺栓暴(bao)曬試(shi)(shi)驗(yan)等。
除了(le)(le)上述的(de)設計、施工要領(案)以外,在1991年(nian)(平成3年(nian))制訂(ding)了(le)(le)“無涂(tu)漆橋(qiao)梁(liang)的(de)檢(jian)(jian)修(xiu)要領(案)”,給(gei)出(chu)了(le)(le)檢(jian)(jian)修(xiu)項目、檢(jian)(jian)修(xiu)頻(pin)度以及檢(jian)(jian)修(xiu)結(jie)果記錄(lu)等。特別具(ju)體地提出(chu)了(le)(le)用目視判斷層狀剝離銹(xiu)的(de)判定法(fa),也敘述了(le)(le)發現這類層狀剝離銹(xiu)時的(de)應對措施。并且,在其他的(de)報告(gao)書中,針對盡(jin)可(ke)能減少泥(ni)與(yu)垃圾的(de)堆積、滯水(shui)與(yu)結(jie)露、橋(qiao)面漏(lou)水(shui)與(yu)水(shui)路形成等對銹(xiu)層穩定化有惡劣(lie)影響因(yin)素的(de)各種結(jie)構(gou)的(de)優缺點(dian),歸(gui)納了(le)(le)已(yi)有的(de)無涂(tu)漆耐(nai)候鋼橋(qiao)梁(liang)的(de)觀察結(jie)果。
經過(guo)以上(shang)過(guo)程(cheng),耐候(hou)鋼(gang)(gang)在(zai)橋(qiao)梁上(shang)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)增大(da)了裸(luo)露(lu)(lu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)比(bi)率。將表2-6及表2-4的(de)(de)數據加(jia)上(shang)其(qi)他情報或推(tui)測,把從1968年(nian)(nian)(nian)(昭和(he)43年(nian)(nian)(nian))到最近的(de)(de)裸(luo)露(lu)(lu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)、銹穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)及涂(tu)(tu)漆使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)比(bi)率歷年(nian)(nian)(nian)來變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)情況進行了總結,并(bing)示(shi)于表2-8.日本國(guo)內橋(qiao)梁用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)耐候(hou)鋼(gang)(gang)的(de)(de)訂(ding)貨(huo)量,在(zai)這期(qi)間平均每(mei)年(nian)(nian)(nian)約(yue)45,000t(最大(da)約(yue)62,000t,最小約(yue)27,000t),雖然每(mei)年(nian)(nian)(nian)都(dou)有(you)變(bian)動可(ke)是(shi)從長期(qi)來看變(bian)動很小,其(qi)中(zhong)涂(tu)(tu)漆使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)在(zai)1968年(nian)(nian)(nian)(昭和(he)43年(nian)(nian)(nian))曾(ceng)經是(shi)100%,到最近已逐(zhu)漸減少(shao)到10%,無涂(tu)(tu)漆使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)卻明顯增加(jia),并(bing)且無涂(tu)(tu)漆使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)在(zai)開始的(de)(de)70年(nian)(nian)(nian)代(dai)前期(qi)(昭和(he)40年(nian)(nian)(nian)代(dai)后期(qi))全部是(shi)銹穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)處理使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)耐候(hou)鋼(gang)(gang),在(zai)70年(nian)(nian)(nian)代(dai)后期(qi)(昭和(he)50年(nian)(nian)(nian)代(dai)前期(qi))開始的(de)(de)裸(luo)露(lu)(lu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)耐候(hou)鋼(gang)(gang)增加(jia)到80年(nian)(nian)(nian)代(dai)前期(qi)(昭和(he)50年(nian)(nian)(nian)代(dai)后期(qi))的(de)(de)同(tong)等程(cheng)度,以后銹穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)處理使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)有(you)減少(shao)的(de)(de)傾向,相反裸(luo)露(lu)(lu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)卻增加(jia)了。現(xian)在(zai)以橋(qiao)梁數為基數,估計裸(luo)露(lu)(lu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)是(shi)2/3、銹穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)處理使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)是(shi)1/5、涂(tu)(tu)漆使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)是(shi)1/10。
如圖2-10所示,1980年(昭和55年)以后在橋梁用鋼材上(shang)耐(nai)(nai)候鋼所占的重量比在5%~7%之間變動(dong),并且,30m以上(shang)的新設(she)橋梁中,以各種表面狀態使用耐(nai)(nai)候鋼的橋梁數在10%以上(shang),最近接近20%。
在被(bei)視為(wei)是一(yi)國(guo)活力的(de)基礎,是維持發展經濟活動或豐富國(guo)民生活不可(ke)缺少的(de)公共(gong)設施中(zhong),橋梁可(ke)以說是公路或鐵路的(de)中(zhong)樞,健全地進行維護極為(wei)重要,決不能再踏(ta)“荒廢中(zhong)的(de)美國(guo)”的(de)覆轍。
日本(ben)(ben)的公共(gong)設施主要(yao)是(shi)在(zai)高(gao)度成長時(shi)期以(yi)(yi)后建設的,比較(jiao)新,沒有太大的老化(hua)問題,而(er)且一直(zhi)在(zai)進行(xing)充分的維修管理。可(ke)是(shi)進入回避(bi)3K(臟、累、危險)、高(gao)齡化(hua)的時(shi)代,今后如何(he)做到(dao)不(bu)維修、健(jian)全地保持社會(hui)資(zi)本(ben)(ben)則成為問題。鋼(gang)橋(qiao)的維修、管理中最關鍵(jian)的涂(tu)漆(qi)(qi)是(shi)典型的3K作業,加上從前(qian)的經(jing)(jing)濟問題,會(hui)出現勞動力嚴重(zhong)不(bu)足。根據測算,如果把本(ben)(ben)四連絡橋(qiao)、神戶-鳴門(men)路線4橋(qiao)(竣工時(shi))以(yi)(yi)8年為周(zhou)期進行(xing)換漆(qi)(qi),必(bi)須(xu)經(jing)(jing)常(chang)配備138~202名涂(tu)漆(qi)(qi)技術(shu)工人(ren)(基材調(diao)整除外),只要(yao)橋(qiao)存(cun)在(zai)就必(bi)須(xu)繼續進行(xing)涂(tu)漆(qi)(qi),這(zhe)樣做不(bu)是(shi)不(bu)可(ke)能而(er)是(shi)不(bu)現實。因(yin)此,本(ben)(ben)四連絡橋(qiao)等(deng)采(cai)用(yong)了通過高(gao)級規格的涂(tu)漆(qi)(qi)(重(zhong)防蝕(shi)涂(tu)漆(qi)(qi))和(he)頻繁(fan)的局部(bu)補修,沒有采(cai)用(yong)正式(shi)的再涂(tu)漆(qi)(qi)的方針。
這樣以(yi)來,最近的(de)(de)鋼(gang)(gang)橋(qiao)防(fang)蝕方(fang)向(xiang)有兩種情(qing)況:或者(zhe)像在(zai)(zai)(zai)本四連絡(luo)橋(qiao)那樣位于(yu)海上(shang)(shang)腐(fu)蝕環境(jing)嚴(yan)酷(ku)而且不容易(yi)再(zai)涂(tu)漆(qi)(qi)的(de)(de)重(zhong)要(yao)橋(qiao)梁(liang)上(shang)(shang),進行(xing)重(zhong)防(fang)蝕涂(tu)漆(qi)(qi)極力延長再(zai)涂(tu)漆(qi)(qi)間(jian)隔(ge),或者(zhe)在(zai)(zai)(zai)一般(ban)環境(jing)下為了回避正式的(de)(de)再(zai)涂(tu)漆(qi)(qi),在(zai)(zai)(zai)能(neng)(neng)夠適用(yong)(yong)的(de)(de)地(di)區盡可能(neng)(neng)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)無(wu)涂(tu)漆(qi)(qi)耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)。擴大耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)的(de)(de)無(wu)涂(tu)漆(qi)(qi)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong),實現(xian)正規化的(de)(de)條件(jian),經過(guo)上(shang)(shang)述過(guo)程可以(yi)說已(yi)經充分具備。可是裸露(lu)耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)目(mu)前的(de)(de)性能(neng)(neng),使(shi)(shi)(shi)它在(zai)(zai)(zai)沿(yan)海地(di)區用(yong)(yong)于(yu)橋(qiao)梁(liang)建筑的(de)(de)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)仍(reng)受(shou)到限制(zhi)。解釋清(qing)楚氯(lv)化物惡劣影響的(de)(de)本質,或者(zhe)在(zai)(zai)(zai)確(que)立其相應(ying)對策等(deng)方(fang)面仍(reng)需(xu)要(yao)努(nu)力。耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)應(ying)用(yong)(yong)進一步發展的(de)(de)課題已(yi)詳(xiang)細地(di)歸納在(zai)(zai)(zai)腐(fu)蝕防(fang)蝕協(xie)會(hui)所設置的(de)(de)耐(nai)候(hou)鋼(gang)(gang)技(ji)術(shu)分會(hui)的(de)(de)報(bao)告書(shu)[1994年(nian)(nian)(平成6年(nian)(nian))]中(zhong)。