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一、钢材的锈蚀
钢材的锈蚀是指其表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到破坏。
钢材锈蚀不仅使截面积减小,性能降低甚至报废,而且因产生锈坑,可造成应力集中,加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环交变荷载作用下,将产生锈蚀疲劳现象,使钢材的疲劳强度大为降低,甚至出现脆性断裂。
根据锈蚀作用机理,钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种。
(一)化学锈蚀
化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是氧化作用,使钢材表面形成疏松的氧化物。在常温下,钢材表面形成一薄层氧化保护膜FeO,可以起一定的防止钢材锈蚀的作用,故在干燥环境中,钢材锈蚀进展缓慢。但在温度或湿度较高的环境中,化学锈蚀进展加快。
钢铁工业“十二五”发展规划,显示我国耐候钢需求用量逐渐增多,在铁路、公路、电力塔架建设等方面凸显。在美国、日本等发达 ,耐候钢已经得到了广泛应用。我国耐候钢起步较晚,但随着国民经济的迅速发展,耐候钢的应用已引起国内有关部门的高度重视,所以耐候钢及其防腐蚀的研发和升级,具有重要现实意义,同时也有利于促进钢铁行业产品结构的升级。
耐候板具有良好的耐大气腐蚀性能,虽然应用耐候钢前期的投资成本较普碳钢略高,但是与普碳钢表面喷涂防腐涂层等方法比较,普碳钢的后期维护费用是耐候钢的1.5-2倍。因此耐候钢可减少环境污染,属于节能减排重点推广技术。国内耐候钢大都涂装使用,其免涂装和“以锈防锈”的设计初衷并没有得到 程度的发挥。在苛刻的服役环境下,耐候钢存在锈层难以致密化,另外在服役初期,钢结构的外观锈蚀呈现不均匀等相关问题,因此耐候钢的应用环境和表面处理技术一直困扰耐候钢的应用。
上海2010年世博会中的卢森堡大公国 馆,该馆主体建筑外观整体呈锈色,因为建筑用料是一种名叫耐候钢的特殊钢材。耐候钢又叫考顿钢,它的特别之处在于,暴露在自然环境中,经与空气、雨水等作用,钢材表面会自动形成抗腐蚀的保护层,无需涂漆保护,材料的寿命在80年以上。耐候钢的提供商为安赛乐米塔尔上海代表处,它是总部位于卢森堡的全球 钢铁企业———安赛乐米塔尔集团的在华总部。继2004年同济大学中法中心使用耐候钢作为建筑外观之后,卢森堡馆再次使用。完工后的卢森堡馆整体将呈现耐候钢的天然原色,展馆的内墙则由冷杉木组成。新型的耐候钢与自然的冷杉木,营造出雕塑式的古堡,不仅艺术感十足,也谙和了环保和可持续的当代理念。同时,这也刻画出与钢铁密切相关的卢森堡形象———100多年来,卢森堡一直以精湛的炼钢技术闻名于世,当年巴黎建造埃菲尔铁塔所用的钢材,就来自于卢森堡。这次卢森堡馆所用的耐候钢,也将全部从卢森堡进口。此外,建造整个卢森堡馆的耐候钢在展馆拆除后可回收利用。
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处理工艺不带腐蚀性,不会影响后期表面锈层的继续形成,环保无害,不影响植物的生长。不影响有限材料与周围植物的相互“共生”,体现可持续的设计观。(锈红耐候板钢板会随着时间而发生变化,其色彩受环境、气候影响变化较大,放置很久之后容易从鲜亮的红褐色变成深暗红褐色,可以追溯场地的历史感、记录时间的瞬间感、延伸场地的生命力,让有限的材料能够相互“共生”,体现可持续的设计观。)
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锈蚀钢板独特的结构形态特征与表现特性,引导了公众审美意识的改变,表现了对于历史的尊重。其广泛应用,已成为现代景观的流行趋势。在现代景观中,景观设计师们更应充分发挥锈蚀钢的属性和优势,挖掘其应用。同时随着材料科学及其他设计领域的发展,应善于发现和利用新材料,从而使景观设计师可以从更广泛的角度寻找创作空间,使我们的设计更加丰富多彩。
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