??????? 三.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)措施
??????? 混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕是系統(tǒng)工程, 必須在勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用等各個(gè)階段對(duì)所涉及的防腐問題進(jìn)行細(xì)致的了解、分析和處理, 各個(gè)階段都應(yīng)充分重視和充分合作, 共同完成。混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)措施可分為基本防護(hù)措施、混凝土表面涂覆防護(hù)措施和鋼筋防護(hù)措施。
??????? 3.1 混凝土的基本防護(hù)措施
??????? 混凝土的基本防護(hù)措施即是從設(shè)計(jì)、施工、制作等方面提高混凝土自身的防護(hù)性能。由于混凝土本身具有高堿性, 正確設(shè)計(jì)、施工的優(yōu)質(zhì)混凝土保護(hù)層本身具有長(zhǎng)期防止環(huán)境介質(zhì)滲透的功能, 因此, 盡可能提高混凝土本身對(duì)鋼筋的防護(hù)功能是預(yù)防鋼筋腐蝕的許多措施中最經(jīng)濟(jì)合理、最有效的基本措施。這一類措施主要有以下幾方面:
??????? (1) 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
??????? 混凝土結(jié)構(gòu)形式及細(xì)部構(gòu)造應(yīng)有利于防腐、檢測(cè)。如構(gòu)件截面幾何形狀應(yīng)簡(jiǎn)單、平順, 減少棱角、突變和應(yīng)力集中; 混凝土表面應(yīng)有利于排水,不宜在接縫或止水處排水; 特別注意構(gòu)件應(yīng)易于施工, 盡可能在工場(chǎng)預(yù)制; 結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行檢測(cè)和設(shè)置檢測(cè)、維護(hù)和采取補(bǔ)充保護(hù)措施的通道; 對(duì)處于腐蝕較嚴(yán)重部位和構(gòu)件, 應(yīng)考慮其易于更換的可能性。由于混凝土保護(hù)層厚度與發(fā)生腐蝕的時(shí)間成平方關(guān)系, 適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層厚度, 以延長(zhǎng)侵蝕性介質(zhì)滲透到鋼筋周圍達(dá)到破壞鈍化膜臨界值的時(shí)間。但保護(hù)層厚度不宜大于80mm , 否則混凝土表面易出現(xiàn)由于混凝土收縮、溫度應(yīng)力等所引起的混凝土表面裂縫?？刂浦鹘畹闹睆讲灰诉^(guò)大, 一般混凝土保護(hù)層厚度宜大于215 倍主徑直徑, 原因是較粗的鋼筋提供較小的電阻, 也就是提供了較大的腐蝕電流。更重要的是較粗的鋼筋會(huì)生成較多的腐蝕產(chǎn)物, 膨脹的體積增大比較多, 從而造成較高的拉應(yīng)力。所以, 當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度相同時(shí), 鋼筋越粗, 鋼筋直徑對(duì)保護(hù)層厚度的比值越大, 鋼筋開始腐蝕到開始使混凝土脹裂的時(shí)間也就越短。
??????? (2) 選擇優(yōu)質(zhì)原材料和優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)
??????? 選擇優(yōu)質(zhì)原材料和優(yōu)化混凝土的配合比, 以提高混凝土的抗蝕能力。如盡量減
??????? 小水灰比提高混凝土的密實(shí)度, 混凝土密實(shí)度高, 孔隙率小, 有利于提高混凝土的抗?jié)B性, 增強(qiáng)對(duì)侵蝕性介質(zhì)的抗蝕能力; 限制粗骨料的最大粒徑, 減少粗骨料與水泥砂漿界面的不利影響; 規(guī)定混凝土拌合物最低水泥用量(或最低膠凝材料用量),確?；炷辆哂休^高的堿度;有抗凍要求時(shí),加入合適量的引氣劑以提高混凝土的抗凍性;不得采用可能發(fā)生堿-集料反應(yīng)的活性骨料;嚴(yán)格限制砂、石、外加劑、拌和水等原材料中的氯離子含量,使混凝土拌合物中氯離子含量符合規(guī)定要求。
??????? (3) 采用高性能混凝土
??????? 高性能混凝土是指用常規(guī)材料、常規(guī)工藝,以較低水膠比、適當(dāng)摻量的優(yōu)質(zhì)摻合料和較嚴(yán)格的質(zhì)量控制制作的高耐久性,良好工作性及較高強(qiáng)度的混凝土。中交集團(tuán)廣州四航工程技術(shù)研究院等單位開發(fā)的海工抗鹽污染高性能混凝土, 其抗氯離子滲透性比普通混凝土提高數(shù)倍, 可顯著提高混凝土本身的護(hù)筋性能, 從根本上提高混凝土的耐久性, 從而延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物的安全使用壽命。目前, 該項(xiàng)技術(shù)已成功應(yīng)用于鹽田港、湛江港、洋山港、東海大橋、杭州灣大橋等多項(xiàng)使用年限要求50年甚至100年的大型海港工程和跨海大橋工程中。
??????? 3.2 混凝土表面涂覆防護(hù)措施
??????? 除了采取措施提高混凝土本身的耐久性外, 采用混凝土表面涂覆防護(hù)措施有效地將混凝土與周圍侵蝕性介質(zhì)隔離開來(lái)或阻止有害介質(zhì)的侵入, 也是一種有效的防護(hù)措施。
??????? 3.2.1 混凝土表面涂層
??????? 該措施是在混凝土表面涂覆一層涂料,形成一層隔離層制止氯離子、氧、水等介質(zhì)滲入混凝土,以延緩鋼筋腐蝕。從90 年代開始, 在我國(guó)一些海港工程, 跨海大橋工程中得到應(yīng)用,實(shí)踐證明,混凝土表面實(shí)施涂層防腐蝕保護(hù)的技術(shù)成熟、保護(hù)效果顯著,是海洋環(huán)境混凝土防腐最經(jīng)濟(jì)有效的保護(hù)措施。我國(guó)《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》已將該技術(shù)列為海港工程混凝土結(jié)構(gòu)最重要的防腐蝕措施之一。對(duì)涂料的要求是能耐堿、耐老化和與混凝土表面應(yīng)有良好的附著性。對(duì)海港工程潮差、浪濺區(qū)涂層, 要求涂料應(yīng)具有良好濕表面固化功能。
??????? 3.2.2 表面涂覆浸入型涂料
??????? 浸入型涂料是一種粘度很低的有機(jī)硅化合物液體,將它涂(或噴)于風(fēng)干的混凝土表面上,靠毛細(xì)孔的表面張力作用吸入(深約數(shù)毫米的混凝土表層中,它與孔壁的氫氧化鈣反應(yīng),以非極性基使毛細(xì)孔憎水化或者填充部分細(xì)孔,使孔細(xì)化。浸入型涂料不能在混凝土表面上成膜,不會(huì)形成隔離層,也不能充滿混凝土毛細(xì)孔隙, 所以不會(huì)影響混凝土透氣性,透水蒸汽性,但是,它卻能顯著降低混凝土的吸水性,使水和只能溶解于水中才能被毛細(xì)管吸收作用吸進(jìn)去的氯化物都難以吸進(jìn)混凝土中,而混凝土中的水份卻可以化為水蒸汽自由蒸發(fā)出去,使混凝土保持干燥,從而顯著地提高混凝土的護(hù)筋性。目前使用的侵入型憎水涂料中,以異丁基三乙氧基硅烷、異辛基三乙氧基硅烷作為浸漬材料效果最好,有液狀和膏體狀。國(guó)內(nèi)外已有不少海港工程、跨海大橋使用,但材料費(fèi)用較高,國(guó)內(nèi)能批量生產(chǎn)的較少。
??????? 3.3 鋼筋防護(hù)措施
??????? 3.3.1 鍍層鋼筋和涂層鋼筋
??????? 鍍層鋼筋主要是鍍鋅鋼筋, 利用鋅的電位比鐵低, 對(duì)鋼筋施加陰極保護(hù)。涂層鋼筋是指在鋼筋表面制作涂層, 隔離鋼筋與腐蝕介質(zhì)的接觸。這種鋼筋是在嚴(yán)格控制的工廠流水線上, 采用靜電噴涂工藝將涂層(目前使用較普遍的是環(huán)氧涂層) 噴涂于表面處理過(guò)的預(yù)熱的鋼筋上, 形成具有一層堅(jiān)韌、不滲透、連續(xù)的絕緣層的鋼筋。所以, 只要這種鋼筋在運(yùn)輸、存放、加工、安裝和混凝土澆搗過(guò)程中能按規(guī)范嚴(yán)格保護(hù),它是可以將鋼筋與周圍混凝土隔開, 即使氯離子、氧氣等已大量侵入混凝土, 它也能長(zhǎng)期保護(hù)鋼筋使它免遭腐蝕。
??????? 3.3.2 鋼筋阻銹劑
??????? 混凝土拌合物中摻入適量阻銹劑, 可阻止或延緩金屬和電解質(zhì)界面的電化學(xué)反應(yīng), 從而阻止金屬腐蝕是預(yù)防惡劣環(huán)境中鋼筋腐蝕的一種有效的補(bǔ)充措施。但是它不能代替優(yōu)質(zhì)混凝土, 也就是說(shuō)摻加阻銹劑不能降低對(duì)混凝土保護(hù)層的基本要求。按照作用機(jī)理, 鋼筋阻銹劑可分為陽(yáng)極型、陰極型和混合型三種。加入鋼筋阻銹劑既推遲了鋼筋開始生銹的時(shí)間, 又減緩了鋼筋腐蝕發(fā)展的速度。
??????? 3.3.3 陰極保護(hù)
??????? 陰極保護(hù)技術(shù)是應(yīng)用電化學(xué)原理, 通過(guò)給被保護(hù)鋼筋加一負(fù)向電流, 使它的電極電位負(fù)移, 即使鋼筋表面氯離子已達(dá)到或超過(guò)使鋼筋脫鈍的臨界值, 由于電化學(xué)腐蝕過(guò)程得到有效的抑制而使鋼筋不會(huì)發(fā)生銹蝕。陰極保護(hù)的方式有犧牲陽(yáng)極和外加電流兩種:
??????? (1) 犧牲陽(yáng)極方式
??????? 采用電化學(xué)上比鋼更活潑, 即電位更負(fù)的金屬(如鋁合金、鋅合金等) 作為陽(yáng)極, 與被保護(hù)的鋼電聯(lián)接, 以本身的腐蝕(犧牲) 提供自由電子, 對(duì)被保護(hù)的鋼實(shí)施陰極保護(hù)。它施工簡(jiǎn)便, 不需要外部直流電源, 不必經(jīng)常維護(hù)管理, 但由于提供的保護(hù)電流有限, 一般不適用于暴露于大氣中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
??????? (2) 外加電流陰極保護(hù)
??????? 以直流電源的正極接通難溶性陽(yáng)極,發(fā)射保護(hù)電流;以其負(fù)極接通被保護(hù)的鋼,而陽(yáng)極與被保護(hù)的鋼均處于連續(xù)的電介質(zhì)中, 使被保護(hù)的鋼接觸電解質(zhì)的全部表面都充分而且均勻地接受自由電子,從而受到陰極保護(hù)。外加電流陰極防護(hù)技術(shù)在歐、美等國(guó)家已經(jīng)用于環(huán)境惡劣的重要工程上。我國(guó)目前尚處于技術(shù)開發(fā)和引進(jìn)階段, 中港-圣維可(廣州) 防腐工程有限公司已將該項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用于天津港、杭州灣大橋等工程, 為該項(xiàng)新技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用發(fā)揮了重要的示范作用。隨著技術(shù)進(jìn)步和認(rèn)識(shí)的提高, 作為一種長(zhǎng)期有效的保護(hù)措施, 該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。
??????? 四.結(jié)語(yǔ)
??????? 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展, 對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命要求也將越來(lái)越高?；炷恋母g是客觀存在的, 但是只要對(duì)混凝土腐蝕問題進(jìn)行深入的了解, 可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的特定使用環(huán)境,針對(duì)可能出現(xiàn)的腐蝕情況, 在混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制等各階段合理地應(yīng)用各種防腐蝕保護(hù)措施,是可以確保混凝土
??????? 結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期壽命的。值得引起重視的是應(yīng)在設(shè)計(jì)初期,就根據(jù)設(shè)計(jì)壽命要求,提高預(yù)先設(shè)防的意識(shí), 高度重視預(yù)先采取混凝土防護(hù)措施,這雖然會(huì)增大初期投入,但可以大大減少工程使用期的維修費(fèi)用,從而降低整個(gè)壽命期的總體花費(fèi)。
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