鋼橋和混凝土橋各占現(xiàn)代橋梁（道路橋、鐵道橋）的一半。鋼橋雖然在品質(zhì)、重量輕、施工性、對大跨度的適用性、重新修復的難度、色彩及形狀的美觀等許多方面有優(yōu)越性，可是其缺點是需要涂防蝕漆，在維修管理上需要很多的費用。大略估計每一次重新涂漆所需費用占橋梁上部工程建設(shè)費的1/10。
在1960年以前（昭和30年代前期），日本的橋梁或陸上結(jié)構(gòu)物的涂漆，是把油性防銹涂料（普通鉛丹漆）作為底漆，把長油性醇酸樹脂系涂料（普通長油性苯二酸樹脂涂料）作為中層漆、上層漆，在現(xiàn)場使用動力工具除去銹或氧化鐵皮后進行涂漆。因為涂料落后而且基底處理非常不充分，在腐蝕性大的工業(yè)地區(qū)、城市、海岸，每隔數(shù)年需要重新涂漆。1960~1965年（昭和30年代后期），已將噴砂機或噴砂打光機用于基底處理，延長了涂漆的壽命，可是仍需要頻繁地重新涂漆。因此耐候鋼的裸露使用不需要維修就非常具有吸引力。
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(guī)化需要相當長的時間。耐候鋼的涂漆使用應(yīng)具有延長涂漆層壽命的效果，或者確保漆層老化之后到重新涂漆之前不出問題。總之，為了能夠延長再涂漆時間，耐候鋼的涂漆使用在較早以前已經(jīng)開始了。最早是于1963年（昭和38年）完成的東海道新干線長良川橋梁。如果根據(jù)耐候鋼的需要量統(tǒng)計橋梁用的數(shù)量時，在不分裸露使用或者銹穩(wěn)定化處理使用鋼的1968~1974年（昭和43~49年），每年使用量為4~6萬t(平均約5萬t)(參照圖2-4),所以這期間的耐候鋼日本國內(nèi)使用量約為15萬噸,其中1/3是涂漆橋梁。
鋼鐵公司為了進行耐候鋼的性能研究和商品示范，在公司工廠的占地內(nèi)，建設(shè)了把涂漆部分和裸露部分分開使用的實用橋梁。川崎制鐵所內(nèi)的知多2號橋［1967年（昭和42年）竣工，單純合成梁橋，橋長57m]、NKK福山鐵所內(nèi)的第一座國橋［昭和44年竣工，單純I梁橋－連續(xù)I梁橋，橋長472m]、新日鐵制鐵所內(nèi)的黑金橋［1973年（昭和48年）竣工、單純合成I梁橋，橋長218m]就是典型的例子。
根據(jù)需要耐候鋼在橋梁上的銹穩(wěn)定化處理使用和同種鋼的裸露使用，分別于1972年（昭和47年）、1977年（昭和52年）相繼開始。表2-6 示出了最初約10年間的訂貨業(yè)績。
日本于1973年（昭和48年）遭受到第一次石油危機，1975年以后（昭和50年代）進入經(jīng)濟低增長時期。在這之前的高增長時期，日本的道路總延長度增長很快，與此同時道路橋的數(shù)量急劇增加。進入低增長時期之后其維持管理費、特別是補修涂漆和再涂漆的費用成了很大的負擔，耐候鋼的無涂漆使用又重新被評價.這就是表2-6的橋梁訂貨業(yè)績中無涂漆件數(shù)或鋼重量急劇增加的原因。
反映這種情況的事實是于20世紀70年代（昭和50年代）前期在相關(guān)團體內(nèi)大力開展了無涂漆耐候鋼材應(yīng)用方法的研究。這些團體有土木學會鋼材規(guī)格專業(yè)委員會、日本鋼構(gòu)造協(xié)會防銹防蝕專業(yè)委員會、日本橋梁建設(shè)協(xié)會耐候性橋梁委員會、北海道土木對耐候鋼不進行正規(guī)的涂漆，在裸露狀態(tài)或者進行穩(wěn)定化處理后用的場合，“無涂漆使用”這一術(shù)語已被廠家使用，現(xiàn)在用該術(shù)語的人相當多。1983年（昭和58年）訂正的JISG3114的說明中也照樣使用。技術(shù)會鋼道路橋研究委員會、阪神高速道路公團等。這些團體專門詳細地研究了氣象條件和無涂漆使用的適用性、對放置構(gòu)件的腐蝕條件和詳細結(jié)構(gòu)的設(shè)計技巧、允許腐蝕率、疲勞、高強度螺栓及摩擦接合部的防蝕、焊接施工法、防止銹對周圍污染的措施、維修管理方法等許多技術(shù)問題。
作為重點詳細研究過的問題之一是，在耐候鋼的很寬的規(guī)格成分范圍內(nèi)，合金元素的配人量與焊接性、耐候性的關(guān)系。提高對耐候性有效的Cu、Cr等元素的添加量當然可以增加耐候性，對無涂漆使用有利，可是對焊接性不利.以前涂漆使用的鋼常常是把添加元素添加量控制在下限，然而不能無涂漆使用。耐候性和焊接性二者如何選擇，用戶之間曾經(jīng)進行過激烈的討論。如果在高速發(fā)展的時代，也許已經(jīng)停止了無涂漆使用，可是因為涂漆的維修管理費用很大，所以沒有那樣做。
歸納起來說：“應(yīng)該大力推進無涂漆使用，為了充分發(fā)揮耐候性高成分系耐候鋼是不可缺少的。高成分系耐候鋼的焊接雖然在橋梁建設(shè)上實績較少，可是已經(jīng)基本改善了鋼材的焊接性。在海洋結(jié)構(gòu)物上，比耐候鋼更難焊接的686MPa、784MPa級已經(jīng)在日常作業(yè)上運用自如。因此，如果能充分照顧到焊接性，制定焊接條件并充分地進行作業(yè)管理，是可行的。”
與此相關(guān)，訂貨規(guī)格不是JIS標準，在成分范圍很寬的JIS標準的范圍內(nèi)為了確認高成分系，還要根據(jù)無涂漆使用高成分系的各鋼材廠家的商品名，這一不正常的狀態(tài)延續(xù)了一段時間。北海道土木技術(shù)委員會鋼道路橋研究委員會于1949年（昭和54年）4月制定的“北海道鋼道路橋的設(shè)計及施工指南”中規(guī)定了耐候鋼的無涂漆使用，這個文件作為日本最初的文件引起了注目，它把適合無涂漆使用成分系的耐候鋼命名為“特殊耐候鋼”加以區(qū)別。
這一問題于1983年（昭和58年）的JIS G3114修改中，通過把該標準的對象鋼細分為無涂漆用（W)和涂漆用（P)已經(jīng)得到解決。在JIS中對這一修改作了如下的說明。
現(xiàn)行JIS G3114是匯總了當時流通的同類鋼材的鋼鐵廠家的標準制定的，是對本鋼材主要特性耐候性有貢獻的元素的規(guī)定值及規(guī)定范圍比較寬松的標準。本鋼材的使用方法，有從焊接性考慮犧牲一定的耐候性涂漆使用的場合，也有作為原來的耐候鋼材以裸態(tài)或者進行銹穩(wěn)定化處理后使用的場合，按照使用的實際情況，現(xiàn)在同時有兩種鋼在流通。因為這兩種鋼的化學成分都在現(xiàn)行標準的規(guī)定范圍內(nèi)，可能會在流通面上發(fā)生混亂，所以作出了應(yīng)按照實際情況對JIS G3114進行修改的結(jié)論。
隨著這一修改，用各公司的商品名進行訂貨的事幾乎沒有了。JIS標準的修改起了多大作用雖然還不清楚，可是從這時開始在橋梁上裸露使用的實際急劇增加。圖2-9示出了按年度裸露耐候鋼橋梁的訂貨件數(shù)和重量的變遷。請注意不是按累計而是按年度統(tǒng)計，并且在該統(tǒng)計中沒有包括H型鋼橋梁及穩(wěn)定化處理的鋼橋。
正如從前面的表2-6所知道的那樣，耐候鋼最初以銹穩(wěn)定化處理開始的無涂漆使用，在5年后開始采用裸露使用之后的3年中遠比裸露使用量多，可是在1980年（昭和55年）裸露使用量突然增加使二者的數(shù)量大致接近，現(xiàn)在其比率正在降低.如果裸露使用時的性能可靠的話，則是由于原來的經(jīng)濟上的原因所致。北海道土木技術(shù)委員會的指南（前述）在1989年（平成元年）的訂正中只把裸露使用進行了規(guī)定，并且在1991年（平成3年）的道路橋示方書中也做了同樣的規(guī)定。
但是，銹穩(wěn)定化處理的需要依然存在，在1980年（昭和55年）以前大概只有一個公司·推出了銹穩(wěn)定化處理的新的處理方法。傳統(tǒng)的方法原則上是把拿到表面處理工廠的構(gòu)件進行處理之后搬運到現(xiàn)場的方法，而新方法的特征是能夠在構(gòu)件加工工廠或現(xiàn)場和通常的橋梁涂漆一樣地進行處理。包括傳統(tǒng)方法在內(nèi)，這些處理方法除了在一般橋梁上使用之外，也多用于小型H型橋梁或橋梁以外的結(jié)構(gòu)物。
在耐候鋼裸露使用急劇增加的背景上存在著無需維修這一社會經(jīng)濟上的需求，加上由前述的各團體委員會所開展的應(yīng)用技術(shù)的討論，由橋梁廠家所進行的應(yīng)用技術(shù)、設(shè)計施工法的開發(fā)，以及如圖2-8所示的由于環(huán)境限制的成果，大氣中二氧化硫濃度已降低，具備了使裸露使用更容易進行的各種有利的因素。
1979年（昭和54年）9月21日至10月8日，以當時國鐵鐵道技術(shù)研究所結(jié)構(gòu)物研究室阿部英彥。為團長的18人組成的美國、加拿大橋梁技術(shù)調(diào)查團（《橋梁和基礎(chǔ)》雜志策劃，成員包括鋼鐵公司、橋梁建設(shè)公司及橋梁所有者等）赴北美考察了耐候鋼材在無涂漆橋梁上的實際使用情況，調(diào)查了許多裸露使用的橋梁，聽取了鋼材廠家、高速道路局等方面的見解，將其結(jié)果寫成報告書［71]發(fā)表。報告書總結(jié)了耐候鋼在美國裸露使用基本成功的事實、需要注意的幾個問題及一部分人的批評意見等，這對日本耐候鋼的裸露使用曾經(jīng)有過促進效果。
最后的問題是環(huán)境中的海鹽粒子對銹層穩(wěn)定化的惡劣影響，即海鹽粒子在大氣中的濃度或者在鋼表面上的附著量在什么程度以下，耐候鋼才可以裸露使用。當SO.的影響不是很大時，海鹽粒子的影響就成為了最大的問題。在以上所敘述的北海道土木技術(shù)會的指南中規(guī)定為“在離海岸200m的區(qū)域內(nèi)因大氣中海鹽粒子的影響腐蝕量大”，“推斷腐蝕減厚在兩面超過0.4mm以上的場合，應(yīng)考慮對腐蝕減厚進行設(shè)計”的考慮方法，并且，在1981年（昭和56年）該會的“北海道耐候鋼材裸露使用的道路橋的設(shè)計及施工指南”中，把離海岸2km以內(nèi)的地區(qū)規(guī)定為由海鹽粒子引起的大氣腐蝕影響嚴重的環(huán)境。
另外，U.S.Steel公司以前也曾規(guī)定必須離開海岸240~300m(800~1000ft)。
1981年（昭和56年），由于擔心在不適當?shù)貐^(qū)耐候鋼無涂漆使用會發(fā)生問題，建設(shè)省土木研究所和橋梁建設(shè)協(xié)會及鋼材俱樂部共同開始了“關(guān)于耐候鋼材在橋梁上適用性的共同研究”。其最大的目的在于關(guān)注從海上飛來鹽分的影響，從而具體地確定無涂漆耐候鋼能夠適用的地區(qū)。
為此，把耐候鋼及碳素鋼的試片安裝在全國41個地方已有的道路橋上進行了9年的暴曬試驗。考慮到對銹層的穩(wěn)定化最不利的沒有雨水洗凈效果的部位的腐蝕狀態(tài)在實用上的重要性，把試片垂直和水平安裝在內(nèi)梁部分。試驗環(huán)境包括海岸、工業(yè)、城市、田園和高山，并充分地進行了環(huán)境中的氯離子、二氧化硫的測定。
1987年（昭和62年），上述部門根據(jù)以前的數(shù)據(jù)，作為中間報告編寫了“無涂漆耐候鋼橋梁的設(shè)計、施工要領(lǐng)（草案）”。在該草案中，把受飛來鹽粒子的影響大、不適合耐候鋼材或無涂漆使用的地區(qū)定為：（1)沖繩全域；（2)日本海沿岸以及面向外洋的其他沿岸。把50年后的板厚減少量小于0.4mm定為基準,第3年的板厚減少量超過0.2mm的場合以及發(fā)生了銹層剝離的場合，判定為不適合使用。該草案還對容易生成穩(wěn)定銹層的橋梁的設(shè)計、結(jié)構(gòu)細節(jié)、高強度螺栓、焊接材料等進行了闡述。
這項共同研究的暴曬試驗，在第9年試片回收及結(jié)束研究后，于1989年（平成元年）的報告書中把設(shè)計、施工要領(lǐng)（草案）進行了重新規(guī)定，在該草案中明確地標明了無涂漆耐候鋼能夠適用的地區(qū)。判定基準的基礎(chǔ)是用所規(guī)定的方法測定的飛來鹽粒子的量，把它換算成NaCl的氯離子0.05mdd(mg/d㎡2/day)定為允許限。這個量是根據(jù)在日本41座橋的暴曬試驗中銹層沒有發(fā)生層狀剝離，并且根據(jù)9年的試驗結(jié)果推斷50年后的板厚減量不超過0.3mm而決定的。
可是，飛來鹽粒子量每年發(fā)生變化，在測定時需要時間且相當麻煩，在表2-7上標出的地區(qū)，規(guī)定為省略飛來鹽粒子量的測定、可以無涂漆使用耐候鋼的地區(qū)。從北海道到北陸面向日本海的所謂鹽害地帶離海岸線必須超過20km,然而在其他的海岸因地域而異可以離開1~5km。
在上述的共同研究中，除了全國41座橋的暴曬試驗以外，試驗還包括沿著信濃河進行的不同離岸距離所設(shè)置的大型暴曬試驗體（一種模型結(jié)構(gòu)物）不同結(jié)構(gòu)部位銹層穩(wěn)定化行為和氯離子濃度影響試驗、焊縫部位銹穩(wěn)定化狀況試驗、耐候性高強度螺栓暴曬試驗等。
除了上述的設(shè)計、施工要領(lǐng)（案）以外，在1991年（平成3年）制訂了“無涂漆橋梁的檢修要領(lǐng)（案）”,給出了檢修項目、檢修頻度以及檢修結(jié)果記錄等。特別具體地提出了用目視判斷層狀剝離銹的判定法，也敘述了發(fā)現(xiàn)這類層狀剝離銹時的應(yīng)對措施。并且，在其他的報告書中，針對盡可能減少泥與垃圾的堆積、滯水與結(jié)露、橋面漏水與水路形成等對銹層穩(wěn)定化有惡劣影響因素的各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，歸納了已有的無涂漆耐候鋼橋梁的觀察結(jié)果。
經(jīng)過以上過程，耐候鋼在橋梁上的應(yīng)用增大了裸露使用的比率。將表2-6及表2-4的數(shù)據(jù)加上其他情報或推測，把從1968年（昭和43年）到最近的裸露使用、銹穩(wěn)定化使用及涂漆使用的比率歷年來變化的情況進行了總結(jié)，并示于表2-8.日本國內(nèi)橋梁用耐候鋼的訂貨量，在這期間平均每年約45,000t(最大約62,000t,最小約27,000t),雖然每年都有變動可是從長期來看變動很小，其中涂漆使用在1968年（昭和43年）曾經(jīng)是100%,到最近已逐漸減少到10%,無涂漆使用卻明顯增加，并且無涂漆使用在開始的70年代前期（昭和40年代后期）全部是銹穩(wěn)定化處理使用的耐候鋼，在70年代后期（昭和50年代前期）開始的裸露使用耐候鋼增加到80年代前期（昭和50年代后期）的同等程度，以后銹穩(wěn)定化處理使用有減少的傾向，相反裸露使用卻增加了。現(xiàn)在以橋梁數(shù)為基數(shù)，估計裸露使用的是2/3、銹穩(wěn)定化處理使用的是1/5、涂漆使用的是1/10。
如圖2-10所示，1980年（昭和55年）以后在橋梁用鋼材上耐候鋼所占的重量比在5%~7%之間變動,并且，30m以上的新設(shè)橋梁中，以各種表面狀態(tài)使用耐候鋼的橋梁數(shù)在10%以上，最近接近20%。
在被視為是一國活力的基礎(chǔ)，是維持發(fā)展經(jīng)濟活動或豐富國民生活不可缺少的公共設(shè)施中，橋梁可以說是公路或鐵路的中樞，健全地進行維護極為重要，決不能再踏“荒廢中的美國”的覆轍。
日本的公共設(shè)施主要是在高度成長時期以后建設(shè)的，比較新，沒有太大的老化問題，而且一直在進行充分的維修管理。可是進入回避3K(臟、累、危險）、高齡化的時代，今后如何做到不維修、健全地保持社會資本則成為問題。鋼橋的維修、管理中最關(guān)鍵的涂漆是典型的3K作業(yè)，加上從前的經(jīng)濟問題，會出現(xiàn)勞動力嚴重不足。根據(jù)測算,如果把本四連絡(luò)橋、神戶－鳴門路線4橋（竣工時）以8年為周期進行換漆，必須經(jīng)常配備138~202名涂漆技術(shù)工人（基材調(diào)整除外），只要橋存在就必須繼續(xù)進行涂漆,這樣做不是不可能而是不現(xiàn)實。因此，本四連絡(luò)橋等采用了通過高級規(guī)格的涂漆（重防蝕涂漆）和頻繁的局部補修，沒有采用正式的再涂漆的方針。
這樣以來，最近的鋼橋防蝕方向有兩種情況：或者像在本四連絡(luò)橋那樣位于海上腐蝕環(huán)境嚴酷而且不容易再涂漆的重要橋梁上，進行重防蝕涂漆極力延長再涂漆間隔，或者在一般環(huán)境下為了回避正式的再涂漆，在能夠適用的地區(qū)盡可能使用無涂漆耐候鋼。擴大耐候鋼的無涂漆使用，實現(xiàn)正規(guī)化的條件，經(jīng)過上述過程可以說已經(jīng)充分具備。可是裸露耐候鋼目前的性能，使它在沿海地區(qū)用于橋梁建筑的使用仍受到限制。解釋清楚氯化物惡劣影響的本質(zhì)，或者在確立其相應(yīng)對策等方面仍需要努力。耐候鋼應(yīng)用進一步發(fā)展的課題已詳細地歸納在腐蝕防蝕協(xié)會所設(shè)置的耐候鋼技術(shù)分會的報告書［1994年（平成6年）］中。
