理大研发实时监测系统 有效评估大气腐蚀对建筑结构的影响

香港位处亚热带，面向南中国海，夏季来自海洋暖湿空气的高浓度盐分，会对建筑物的金属结构造成隐形腐蚀。为应对香港的潮湿环境，来自香港理工大学（理大）土木及环境工程学系学者研发了一套实时腐蚀监测系统，能评估建筑物钢结构及组件长期暴露在大气环境下的腐蚀状况（大气腐蚀），现已应用于本地新建科研大楼及房屋项目的建筑结构腐蚀及技术监测，并提出针对性保护措施，实现建筑可持续发展。

理大土木及环境工程学系教授兼国家钢结构工程技术研究中心香港分中心主任钟国辉教授及其团队自2010 年起，在香港七个不同地点进行大气暴露测试，结果显示常用于建筑组件的碳钢，其腐蚀速率为每年30到40微米，而用于户外建筑的锌和镀锌钢则为每年约3微米。位处香港维多利亚港两旁的商业建筑群更是首当其冲，全年均受大气侵蚀，腐蚀不但影响其耐久性，甚至可能构成安全风险。

为协助工程师及专业人士更有效制定建筑物的维护策略，理大土木及环境工程学系博士生袁嘉辉先生在钟国辉教授指导下，开发了一套实时腐蚀监测系统。他在2020年至2024年期间，于七幢位处香港不同地区的建筑物，每年收集约40,000个腐蚀及环境相关的实时数据，并利用先进电化学技术，以及结合遥测感应和人工智能数据分析，全面评估腐蚀性化学物质如氯离子、二氧化硫和氮氧化物，以及气候数据如温度和湿度等，对钢结构和组件的影响。系统显著提高了传统腐蚀预测模型的准确性，更能对香港各区建筑物提供长期腐蚀实时监测和评估。

钟教授带领的国家钢结构工程技术研究中心香港分中心目前已分别获香港建造业议会和香港社会服务联会（社联）邀请，将系统应用于香港科技园创新斗室的建筑腐蚀监测，以及社联统筹的「南昌220」社会房屋项目技术监测，以验证系统的有效性，并为建筑物的维护策略提供关键数据。

创新斗室为香港首座采用组装合成建筑法建造的高层建筑。为期两年监测期内，团队评估了室内和室外环境下钢结构及其组件的腐蚀速率。结果发现，在室内环境下，钢材的腐蚀率仅为室外的三分之一，证明大气环境条件是影响腐蚀评估的重要因素。因此，室内与室外的钢构件应采取不同程度的腐蚀保护，并优先保护外部钢构件，以提升钢材的耐久性和使用寿命。

「南昌220」为全港首个以组装合成建筑技术兴建的钢结构过渡性房屋项目。团队的监测结果显示，这类建筑的腐蚀情况与香港典型建筑相若，且未出现重大腐蚀损坏。研究结果与建筑物在拆卸搬迁过程中的钢构件检验结果一致，证明组装合成建筑技术适合重复使用，是过渡性房屋再用及迁移的理想方案。

钟国辉教授表示：「香港的独特热带气候和海洋环境，令建筑物的大气腐蚀问题不容忽视。是次研究成果将有助制定更有效的建筑物维护策略，以较低人力和成本资源延长建筑物及结构的使用寿命，为社会的可持续发展作出贡献。」

袁嘉辉先生表示：「理大为我提供了宝贵的科研实践机会，让我能将所学知识和研究成果真正应用于解决社会面对的挑战。这些经验对我未来的研究工作和个人发展至关重要。」