時間印跡的忠實記錄者——耐候鋼板

最新 06-04

我們偶爾會看到一些溫暖的鐵鏽紅色表皮的建築，它的色彩、質感與我們平時見到的建築完全不一樣，這就是我們所要講述的一種特殊材料——耐候鋼板（人們也常稱它為Corten鋼板、耐腐蝕鋼板、銹鋼板等）。

北京長城腳下的公社會所建築師：承孝相

維也納經濟大學的教學中心/國際貿易系/mensa咖啡建築群建築師：BUS事務所

實際上，將鋼板用於建築的外表面已有較長的歷史了，為提高鋼板的耐腐蝕性能，一般都在其外表面作各種塗裝處理如塗漆、搪瓷、鍍鋅等。從20世紀90年代開始，許多建築師熱衷於追求鋼板的自然鏽蝕變化效果將未處理耐候鋼板直接運用於外牆、頂棚、甚至屋面，鋼板在大氣環境中，表層逐漸氧化變色，雨水的流淌在鋼板表面甚至在與鋼板相接的牆體上留下了鏽蝕的印跡，形成了一種特殊的效果。自然氣候引起的鋼板表面的變化體現了時間的印記，建築如同生命體隨著時間而生長變化。這種特殊材料在建築外表皮的運用可能和西方「工廠廢墟藝術」、「垃圾藝術」的出現也有一定關係，它對於傳統的設計思想可能是顛覆性的，就如同我國20世紀80年代開始引進的故意磨白、做舊、甚至磨損的牛仔褲對於人們的思想衝擊一樣。

考慮到室外用板材的耐久年限，這種鋼板一般選擇高強度耐候鋼，它是針對鋼鐵在大氣中的腐蝕而推出的。與傳統鋼材的化學成分相比，這種耐候鋼是低合金鋼，含有合金總量低於3%的不同比例的鈮、鉬、磷、鈦、銅等元素。在所有的耐候鋼中最為建築師所熟知的的是號稱Cor-Ten（英文全稱為：Corrosin Resistence-Tensile Strengh，意為耐腐蝕、高強度，翻譯為中文常為「考頓」鋼）系列的鋼材，它是美國鋼鐵業聯合會（USSC）耐候鋼材的註冊商標。其實早在20世紀30年代，美國就開展了低合金耐候鋼的研究，並於1933年取得了Cor-Ten耐腐鋼的專利權，最普遍應用的Cor-Ten鋼分為以高磷銅加鉻、鎳為主的Cor-Ten A系列和以鉻錳合金化為主的Cor-Ten B系列。60年代耐候鋼不經塗漆防腐而直接用於橋樑和建築的技術，在歐洲和日本都得到了廣泛的應用。我國從60年代起也已經開始大量研製耐候鋼，寶鋼、鞍鋼、武鋼也有一系列耐候鋼產品。

耐候鋼在與大氣的接觸使用過程中，金屬基體表面形成緻密的、粘附性好的非晶態氧化層保護膜，顏色由銹紅逐漸變成暗青、最終成為暗紫色，並從此不再鏽蝕穩定下來，這層保護膜有效地阻擋了腐蝕的侵入，延長了構件的使用壽命。國外某獨立的科研機構將耐候鋼與普通碳鋼在不同環境中的耐腐蝕性能作了對比，數據顯示高品質的耐候鋼在海邊環境中16年後平均腐蝕深度約0.1~0.2mm，在工業區及鄉村大約為0.02~0.04mm，這個結果結果顯示出耐腐鋼材的良好耐候性。我國武漢鋼鐵公司也對其生產的耐候鋼進行了測試，結果表明即使在海邊城市耐候鋼的平均腐蝕深度約0.02mm/年。即使考慮到其他非正常因素，一般認為，耐候鋼耐大氣腐蝕性能是一般結構鋼的3~4倍，即使在裸裝使用條件下，其耐腐蝕性壽命也可達30年以上。

耐候鋼隨著時間的色彩變化

耐候鋼使用簡單方便，可塗裝，也可不加保護層裸露使用，這簡化了生產工序。由於免除了現有酸洗、熱浸鍍鋅等工序，降低了生產製作成本，同時不使用塗料可以杜絕VOC（有機揮發物）的揮發，更加有利於回收利用，對於環境保護大有裨益。耐腐鋼表面塗覆保護漆時，漆面的壽命可達到普通碳鋼的兩倍，由於耐候鋼耐腐依靠材料的整體結構，因此不似經表面處理的普通鋼對於表面保護層的依賴而對外界的磕碰、撞擊那麼敏感，即使局部的漆面受損時，耐候鋼不會如普通碳鋼生鏽而使保護漆失效。

即便如此，由於腐蝕的發生不一定是平均性的，對於裸露使用的耐候鋼來說，雪、雨、沙塵、冰雹會對鋼板表面形成的保護膜形成破壞，長久也會造成鋼板表面色差、甚至局部穿孔腐蝕，因此在海濱鹽霧城市、工業化污染較高的城市、雨水較多的城市、高濕度及常霧區域以及埋地時應評估板材的厚度和維護更新周期。

在國內，由於空氣、雨水清潔度的問題，當雨水在牆面的流淌不均勻時，未經處理的耐候鋼板一段時間後易形成臟斑，影響觀感。故一些廠家研發出耐候鋼專用的化學藥劑，直接將耐候鋼板一步到位處理成一定的色彩、質感並進行封固處理，避免了臟斑的出現、銹水對其它地方的污染。當然，這種做法的弊端是時間痕迹消失了，這可能不是某些建築師的初衷。

北京長城腳下的公社會所耐候鋼板外牆的臟斑

瑞士建築師赫爾佐格和德梅隆的西班牙馬德里CAXIA藝術中心作為一個重要歷史地段建築的更新完美表達出建築新與舊的融合，在保留下來的老建築外牆上部新的耐候鋼板外牆成為建築重要的特徵。

西班牙馬德里CAXIA藝術中心建築師：赫爾佐格和德梅隆

未處理的耐候鋼板顯示出的色彩、質感、氣氛與經過歲月洗禮的歷史建築有一種天然的融合性，匈牙利布達佩斯布達王宮新加的遊覽樓梯、電梯井雖然形式、色彩與古建築反差較大，但在一起又是那麼和諧。

韓國建築師承孝相應該是偏愛耐候鋼板這種材料的建築師，他設計的許多建築都用到了這種材料，2001年左右建成的北京長城腳下的公社會所就是其中之一，這可能是國內建成的第一個未處理鋼板外牆的民用建築。

北京長城腳下的公社會所建築師：承孝相

耐候鋼板在建築外飾面中常用的形式多為切邊的平板，也有折彎成盒式塊板的形式，當然耐候鋼板也可以如同其它金屬採用穿孔、數控雕刻處理，形成各種透空效果。

維也納經濟大學的教學中心/國際貿易系/mensa咖啡建築群中的穿孔耐候鋼板

穿孔耐候鋼板

耐候鋼板的構造方法常與其他類型金屬板幕牆（非薄板型）有所類似，通常有明露螺栓（鉚釘）固定法、背焊肋板干掛法、盒式塊板干掛法等。考慮到鋼板的平整度及耐久性，設計中鋼板的厚度最好在3mm以上（盒式塊板剛度好可以薄些，如1.5mm），在重要的高等級工程中應適當加大鋼板厚度（如選用6~10~15mm厚的鋼板）。鋼板的構造主要應注意避免鋼板長期處於水氣環境中，防止雨水在鋼板上的積聚，提供板後的通風間層以保證鋼板快速乾燥同時提高牆體的熱工性能。