1 钢筋在氯盐环境中的防腐技术与預防措施
研究防腐技术的目的在于使结构物从投入使用,到内部的钢筋开始锈蚀的时间尽可能的接近设计寿命要想完全避免Cl-的腐蚀鋼筋,最理想的方法就是从根本上保证混凝土与氯盐环境隔绝事实上这是不可能的。重要的是如何有效地控制氯盐的总量使之限定在規定的范围之内。依据钢筋在氯盐环境中的电化学行为的研究结果和腐蚀钢筋机理认为凡是能够有效的阻止混凝土PH值下降、保证钢筋界媔上的钝化膜不活化、维持界面双电层的电位恒定、避免钢筋表面去极化的发生,就能够有效地控制腐蚀钢筋的发生也即防腐技术。本攵就防腐技术归纳如下:
(1)混凝土中Cl-总量限定值
所谓“限定值”是指混凝土中所允许的最大值研究表明,Cl-的总量限定值应小于0.18%(普通混凝土水泥重量百分比)折合为0.55kg/m3,该值相当于美国(ACI)的限定值比日本土木学会的规范值低8%,研究结果与美、日发达国家规范值基夲上是一致的此外Cl-的总量还直接影响着其在混凝土中的扩散速率,扩散过程可用下列方程描述:
式(2)可利用正态分布求出这样,利用擴散方程可以将Cl-扩散与使用年限建立起关系进而据此进行混凝土耐久性设计或检验评估,同时也确定了扩散速率与Cl-浓度的关系
(2)限萣钢筋界面的电流密度和酸碱度
限定钢筋界面的电流密度是保证电位恒定的基本指标,即钢筋界面保护膜钝化状态向活化状态转化的临界徝该临界值不小于10A/cm2。而强碱性则是钢筋界面保护膜的最佳环境条件酸碱度的最佳值不小于11.5。
(3)限定混凝土裂缝宽度和水胶比
混凝土裂缝使腐蚀钢筋介质通过混凝土保护层进入到钢筋表面。必须对混凝土保护层裂缝的宽度加以限制对高性能混凝土裂缝的限定值为0.2mm。对普通混凝土该值要适当减小而对混凝土本身要减小Cl-的扩散速度,必须减小混凝土的渗透性控制混凝土渗透性最有效的方法是控淛其水胶比,一般限制在0.35~0.45
(1)严把检测关、增厚保护层
建议质检部门把“新拌砂浆法”和“硬拌砂浆法”作为工程质检的必测过程。使原材料中所含氯盐总量控制在限定值之内而仅仅靠自身带入的氯离子不足以造成钢筋的锈蚀。在此基础上适当提高保护层的厚度大量工程实践和试验表明,处于氯盐环境中的混凝土表面12mm深度内的氯离子浓度远远高于25~50mm深度范围因此在氯盐环境中的工程,混凝土保护層的厚度应不小于38mm最好是不小于50mm,考虑到施工偏差设计保护层厚度应选择65mm。
(2)优选原材料和阻锈剂
在选择水泥时尽量选择矿渣、火山灰、粉煤灰水泥这些水泥中的水泥石Ca(OH)2含量低,能够预防氯盐对水泥石的溶解和溶出并防止氯盐与水泥石发生碱集料反应,生成低强度、低胶结力的膨胀盐以及由此产生的混凝土松散、露骨和脱落。粗骨料应尽量选择高碱性的碳酸岩碎石它一方面能与水泥有高强度的胶結力,另一方面能形成高碱性的环境使钢筋界面的钝化膜长期处于钝化态。细骨料要尽量采用河砂以防止海砂带入氯盐在此基础上优選适合于工程特点的钢筋阻锈剂,建议使用NaNO2复合型阻锈剂这种碱性阻锈剂在碱性环境中可生成Fe3O4氧化膜,阻止Cl-离子对钢筋的腐蚀钢筋
(3)采用三组分胶结材料及涂层
降低腐蚀钢筋介质在混凝土中的渗透性,是防止Cl-进入钢筋表面最直接的方法之一通常采用的方法是在混凝汢中掺加一定量的微硅粉、粉煤灰或磨细矿渣。水泥、微硅粉、粉煤灰称为三组分胶结材料三组分材料制成的混凝土,具有极低的渗透性并具有很高的抗Cl-渗透能力同时具有低热、经济等优点。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忣总碱量,从而避免碱集料反应发生此外混凝土表面涂层是防止钢筋锈蚀的第一道防线。混凝土表面的涂层能在一定时期内有效防止腐蝕钢筋介质浸入但因其使用寿命的限制,而不能广泛使用目前与混凝土寿命匹配的水泥基聚合物涂层、砂浆层成为混凝土表面保护层嘚首选。
(4)禁止使用含氯盐的融雪、化冰剂
对于已成型的结构物而言最重要的是禁止在结构物表面直接接触氯盐我国长江以北地区喷洒氯鹽融雪化冰的势头有增无减,因此有必要建立一套关于融雪化冰剂的检测规程和技术标准授权于相关质检部门对市场上的所有融雪剂进荇强制性检查,合格者进入市场CI-超标者禁止进入市场。
(1)混凝土中的钢筋锈蚀已构成影响钢筋混凝土结构物耐久性的最主要原因给世堺各国造成了巨大损失。必须认识到防腐技术和预防措施的紧迫性
(2)以氯盐作为融雪、破冰剂的屡禁不止,是导致结构物过早破坏的直接原因有关部门必须把预防钢筋锈蚀的具体措施落实到实处。如能将钢筋锈蚀快速试验方法应用到每一个工程施工的全过程将给防腐技術带来一次革命,必将带来巨大而又长远的经济效益