鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的防腐技術(shù)

　　摘   要：提出了鋼筋混凝土防腐技術(shù)和預(yù)防措施，并對(duì)混凝土中的Cl－含量確定了量化指標(biāo)，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了7種混凝土外加劑均能減緩氯鹽對(duì)鋼筋的腐蝕速度，強(qiáng)調(diào)了應(yīng)建立有關(guān)融雪、破冰劑的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)規(guī)程。

    1、鋼筋在氯鹽環(huán)境中的防腐技術(shù)與預(yù)防措施 

    1.1防腐技術(shù) 

    研究防腐技術(shù)的目的，在于使結(jié)構(gòu)物從投入使用，到內(nèi)部的鋼筋開始銹蝕的時(shí)間盡可能的接近設(shè)計(jì)壽命。要想完全避免Cl－的腐蝕，最理想的方法就是從根本上保證混凝土與氯鹽環(huán)境隔絕，事實(shí)上這是不可能的。重要的是如何有效地控制氯鹽的總量，使之限定在規(guī)定的范圍之內(nèi)。依據(jù)鋼筋在氯鹽環(huán)境中的電化學(xué)行為的研究結(jié)果和腐蝕機(jī)理，認(rèn)為凡是能夠有效的阻止混凝土PH值下降、保證鋼筋界面上的鈍化膜不活化、維持界面雙電層的電位恒定、避免鋼筋表面去極化的發(fā)生，就能夠有效地控制腐蝕的發(fā)生，也即防腐技術(shù)。本文就防腐技術(shù)歸納如下： 

    （1）混凝土中Cl－總量限定值 

    所謂“限定值”是指混凝土中所允許的最大值。研究表明，Cl－的總量限定值應(yīng)小于0.18％（普通混凝土水泥重量百分比），折合為0.55kg／m3，該值相當(dāng)于美國(guó)（ACI）的限定值，比日本土木學(xué)會(huì)的規(guī)范值低8％，研究結(jié)果與美、日發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)范值基本上是一致的。此外Cl－的總量還直接影響著其在混凝土中的擴(kuò)散速率，擴(kuò)散過(guò)程可用下列方程描述： 

    （2）可利用正態(tài)分布求出。這樣，利用擴(kuò)散方程可以將Cl－擴(kuò)散與使用年限建立起關(guān)系，進(jìn)而據(jù)此進(jìn)行混凝土耐久性設(shè)計(jì)或檢驗(yàn)評(píng)估，同時(shí)也確定了擴(kuò)散速率與Cl－濃度的關(guān)系。
 
    （3）限定鋼筋界面的電流密度和酸堿度 

    限定鋼筋界面的電流密度是保證電位恒定的基本指標(biāo)，即鋼筋界面保護(hù)膜鈍化狀態(tài)向活化狀態(tài)轉(zhuǎn)化的臨界值。該臨界值不小于10A／cm2.而強(qiáng)堿性則是鋼筋界面保護(hù)膜的最佳環(huán)境條件，酸堿度的最佳值不小于11.5. 

    （4）限定混凝土裂縫寬度和水膠比 

    混凝土裂縫使腐蝕介質(zhì)通過(guò)混凝土保護(hù)層，進(jìn)入到鋼筋表面。必須對(duì)混凝土保護(hù)層裂縫的寬度加以限制，對(duì)高性能混凝土裂縫的限定值為0.2mm.對(duì)普通混凝土該值要適當(dāng)減小。而對(duì)混凝土本身要減小Cl－的擴(kuò)散速度，必須減小混凝土的滲透性，控制混凝土滲透性最有效的方法是控制其水膠比，一般限制在0.35～0.45. 

    1.2預(yù)防措施 

    （1）嚴(yán)把檢測(cè)關(guān)、增厚保護(hù)層 

    建議質(zhì)檢部門把“新拌砂漿法”和“硬拌砂漿法”作為工程質(zhì)檢的必測(cè)過(guò)程。使原材料中所含氯鹽總量控制在限定值之內(nèi)。而僅僅靠自身帶入的氯離子不足以造成鋼筋的銹蝕。在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高保護(hù)層的厚度。大量工程實(shí)踐和試驗(yàn)表明，處于氯鹽環(huán)境中的混凝土表面12mm深度內(nèi)的氯離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于25～50mm深度范圍。因此在氯鹽環(huán)境中的工程，混凝土保護(hù)層的厚度應(yīng)不小于38mm，最好是不小于50mm，考慮到施工偏差，設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度應(yīng)選擇65mm. 

    （2）優(yōu)選原材料和阻銹劑 

    在選擇水泥時(shí)盡量選擇礦渣、火山灰、粉煤灰水泥。這些水泥中的水泥石Ca（OH）2含量低，能夠預(yù)防氯鹽對(duì)水泥石的溶解和溶出，并防止氯鹽與水泥石發(fā)生堿集料反應(yīng)，生成低強(qiáng)度、低膠結(jié)力的膨脹鹽，以及由此產(chǎn)生的混凝土松散、露骨和脫落。粗骨料應(yīng)盡量選擇高堿性的碳酸巖碎石，它一方面能與水泥有高強(qiáng)度的膠結(jié)力，另一方面能形成高堿性的環(huán)境，使鋼筋界面的鈍化膜長(zhǎng)期處于鈍化態(tài)。細(xì)骨料要盡量采用河砂以防止海砂帶入氯鹽。在此基礎(chǔ)上優(yōu)選適合于工程特點(diǎn)的鋼筋阻銹劑，建議使用NaNO2復(fù)合型阻銹劑，這種堿性阻銹劑在堿性環(huán)境中可生成Fe3O4氧化膜，阻止Cl－離子對(duì)鋼筋的腐蝕。 

    （3）采用三組分膠結(jié)材料及涂層 

    降低腐蝕介質(zhì)在混凝土中的滲透性，是防止Cl－進(jìn)入鋼筋表面最直接的方法之一。通常采用的方法是在混凝土中摻加一定量的微硅粉、粉煤灰或磨細(xì)礦渣。水泥、微硅粉、粉煤灰稱為三組分膠結(jié)材料。三組分材料制成的混凝土，具有極低的滲透性并具有很高的抗Cl－滲透能力，同時(shí)具有低熱、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。微硅粉可以提高混凝土的耐磨性，微硅粉和粉煤灰能有效降低活性集料含量及總堿量，從而避免堿集料反應(yīng)發(fā)生。此外混凝土表面涂層是防止鋼筋銹蝕的第一道防線。混凝土表面的涂層能在一定時(shí)期內(nèi)有效防止腐蝕介質(zhì)浸入，但因其使用壽命的限制，而不能廣泛使用。目前與混凝土壽命匹配的水泥基聚合物涂層、砂漿層成為混凝土表面保護(hù)層的首選。 

    （4）禁止使用含氯鹽的融雪、化冰劑 

    對(duì)于已成型的結(jié)構(gòu)物而言最重要的是禁止在結(jié)構(gòu)物表面直接接觸氯鹽。我國(guó)長(zhǎng)江以北地區(qū)噴灑氯鹽融雪化冰的勢(shì)頭有增無(wú)減，因此有必要建立一套關(guān)于融雪化冰劑的檢測(cè)規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，授權(quán)于相關(guān)質(zhì)檢部門對(duì)市場(chǎng)上的所有融雪劑進(jìn)行強(qiáng)制性檢查，合格者進(jìn)入市場(chǎng)，CI－超標(biāo)者禁止進(jìn)入市場(chǎng)。
 
    2、結(jié)語(yǔ) 

    （1）混凝土中的鋼筋銹蝕已構(gòu)成影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性的最主要原因，給世界各國(guó)造成了巨大損失。必須認(rèn)識(shí)到防腐技術(shù)和預(yù)防措施的緊迫性。 

    （2）以氯鹽作為融雪、破冰劑的屢禁不止，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物過(guò)早破壞的直接原因。有關(guān)部門必須把預(yù)防鋼筋銹蝕的具體措施落實(shí)到實(shí)處。如能將鋼筋銹蝕快速試驗(yàn)方法應(yīng)用到每一個(gè)工程施工的全過(guò)程，將給防腐技術(shù)帶來(lái)一次革命，必將帶來(lái)巨大而又長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。