關于銅屋面腐蝕的幾點思考

關于銅屋面腐蝕的幾點思考長期的實踐表明，銅是經(jīng)濟上劃算又耐腐蝕的建筑用金屬之一。同不銹鋼和鈦一樣，銅常常用于要求耐腐蝕的場合。盡管沒有一種屋面材料是十全十美的，但是在壽命、經(jīng)濟、制作、維護以及環(huán)保等方面銅完全可以滿足業(yè)主、建筑師以及承包商的要求。長壽命的銅屋面系統(tǒng)和泛水比比皆是，有許多已經(jīng)使用了一個多世紀。眾所周知，許多因素可能會影響金屬屋面和泛水的潛在壽命，腐蝕就是其中之一。任何建筑物的金屬表面暴露在某種化學物質(zhì)環(huán)境中就會發(fā)生反應。某種金屬怎樣和化學物質(zhì)發(fā)生反應取決于化學物種類，濃度以及暴露的時間。一定濃度的化學物對某種金屬可能會引起中等程度的腐蝕，對另一種可能會腐蝕得非常歷害，而對第3種金屬可能幾乎沒有作用。有些金屬腐蝕得相當快，需要保護涂料（如油漆）或者“犧牲”涂層（如涂鋅鋼上的鋅涂層）。1氧化與大多數(shù)鋼的氧化不同（常稱銹蝕），銅的氧化是有利的，因為它提供了一層稱為銅綠的薄膜，起到保護作用使銅不受腐蝕。例如，美國自由女神像從1886年至今已經(jīng)形成一層非常漂亮的藍綠色銅綠，有效地保護了女神像的銅表面。測量結果表明，這座紀念像在如此長的時間內(nèi)表面只減薄了0.127mm。銅會與周圍環(huán)境發(fā)生反應，這就是所謂的風蝕（侵蝕）過程，其速率與水汽中所含鹽、大氣污染物（如硫）的多少有關。在干燥氣候條件下銅表面會形成褐色或烏木色的銅綠，而在沿?；虺睗竦貐^(qū)，銅綠會逐漸發(fā)生由淺灰色、淺藍色至綠色的轉變。通常在10~30年內(nèi)銅會達到侵蝕平衡，氧化膜趨于穩(wěn)定，顏色不再變化，其保護作用保持不變。2酸雨在某些極端情況下，銅（以及其他金屬）可能會在銅綠或保護氧化膜形成前就受到腐蝕，通常這種情況與酸雨有關。雨、雪、露、霧一般是酸性的，這主要是由于水與二氧化碳作用的結果。在沒有受到污染的空氣中雨水的ｐＨ值為5.6左右。酸性化學物濃度較高（ｐＨ小于5.5）的雨叫酸雨。它源于煤的燃燒、化學制造過程中產(chǎn)生的污染物以及會向空氣中釋放出硫和氮氧化物并和水汽結合的其他途徑。酸雨并不是什么新東西，早在150年前人們對此就已經(jīng)有所了解。上世紀20年代以后，酸雨成為一個嚴重的問題。近來，世界大部分地區(qū)一直在采取各種措施遏制其惡化的勢頭，遺憾的是，酸雨仍然存在并產(chǎn)生各種問題，例如，酸雨的積累效應使建筑用金屬發(fā)生腐蝕。酸雨的最終效果直接與水的ｐＨ值大小、酸性水與金屬接觸的長短（所謂滯雨時間）以及遮擋情況（擋住陽光會延長水分滯留時間）有關。美國國家大氣沉積項目組（NADP）在其網(wǎng)頁上示出了美國大陸各地的ｐＨ分布圖，與10余年前相比ｐＨ的水平?jīng)]有發(fā)生明顯的變化，似乎表明人們在減輕酸雨的努力方面充其量只是起到了抑制作用，并沒有大的改觀。NADP的資料對于大致判斷各地可能發(fā)生腐蝕的情況有所幫助，然而，建筑設計人員和施工承包商還應當評估建筑物所在地的實際環(huán)境狀況。通過對當?shù)噩F(xiàn)有建筑物的調(diào)研可以獲得該地區(qū)是否存在有害酸雨的線索。金屬表面的斑點以及脫皮現(xiàn)象是判別是否腐蝕的主要特征，但實驗室分析仍然可能是必要的。黑色或變色的銅一般是大氣作用或者是與其他材料化學反應的結果，并不一定說明已經(jīng)腐蝕。經(jīng)常與金屬板打交道的建筑師和承包商都知道如果使用不當任何金屬都會加快腐蝕。在可能有腐蝕問題的地區(qū)，最好的辦法就是盡可能使用最耐腐蝕的建筑用金屬，如銅、不銹鋼和鈦。應當記住，只有當金屬表面是潮濕的，腐蝕才變得活躍起來。酸雨只有在始終保持與金屬表面接觸的情況下才會產(chǎn)生腐蝕問題。因而，不論建筑物的地理位置如何，建議都應采用一些謹慎的做法，例如，適當?shù)男顾O計和細部處理，以減少酸雨在金屬表面的滯留時間等，就能防止大部分大氣腐蝕的問題。多年來，業(yè)內(nèi)人士認識到當酸雨集中在銅或其他金屬的小范圍內(nèi)時，腐蝕便可能發(fā)生。例如，當雨水降落在大面積的某些屋面材料上，（如瓦、石板瓦、木材或瀝青）并且往下流，這種情況就可能發(fā)生。因為酸雨在這些材料上流動，不可能被中和，當水經(jīng)面積較小的銅泛水分流或銅水槽接收時，銅在生成保護性銅綠前就可能變壞。相反，經(jīng)石灰石或花崗石的集中逕流就不會發(fā)生此類問題，因為這些材料往往會中和水的酸度。另一種腐蝕可能發(fā)生在將雨水導入銅水槽和銅天溝的相對惰性的屋面材料滴水邊，如果瀝青瓦直接安裝在金屬泛水上，腐蝕作用就更大，因為由于毛細作用水分保留在邊緣，形成“線狀腐蝕”。3屋面坡度銅開發(fā)協(xié)會（CDA）建議銅屋面板系統(tǒng)及銅泛水應有一定的坡度，使水能很快從結構物流走，從而不會滲入接縫或形成積水。因為積水蒸發(fā)時，會使水中酸度提高到對金屬產(chǎn)生有害作用的程度并導致腐蝕。簡單的解決辦法就是使金屬板易于泄水或排水，甚至墻的壓頂也應有一定的坡度。壓頂越寬，坡度越小，積聚酸性水的危險越大。水槽應有坡度以利排水并能容納預定數(shù)量的逕流，逕流的大小與屋頂面積、坡度以及當?shù)亟涤炅坑嘘P。在有可能出問題的地方則要使用較厚的銅板。建筑師或承包商有時對細部考慮不周，因為許多時候會錯誤地認為這樣可以省時、省錢，也有些時候是因為缺乏經(jīng)驗。例如那些經(jīng)常與涂層鋼或鋁產(chǎn)品打交道的人常常依賴密封膏進行細部處理。在多數(shù)情況下，對設計到位的銅結構，密封膏不是必須的；在一般情況下應當用釬焊而不是粘結劑或密封膏；在要求高的地方，接縫應當是防水的，例如內(nèi)部排水槽要用釬焊焊接。另外，其他一些常用金屬要么很難焊牢，要