鋼筋阻銹劑

在水泥水化過程中生成大量的 Ca(OH) 2 ，使混凝土孔隙中充滿飽和的 Ca(OH) 2 溶液，其 pH 值大于 12。鋼筋在堿性介質(zhì)中，表面能生成一層穩(wěn)定致密的氧化物鈍化膜，使鋼筋難以銹蝕。

但是，當(dāng)混凝土存在 C1 - 且 C1 - /OH - 的摩爾比大于 0.6 時(shí)，即使 pH>12 ，鋼筋表面的氧化物鈍化膜也可能被破壞而遭受銹蝕，這是由于氯離子在這些條件下可以穿透或活化鋼筋表面的氧化物保護(hù)膜，從而創(chuàng)造電化學(xué)腐蝕的條件。

氯離子穿透或活化氧化物保護(hù)膜，會(huì)使鋼筋各部位的電極電位不同而形成局部電池，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng):

Fe+ 2C 1 - → [FeCl 2 ] 2 -

[FeCl 2 ] 2 - - 2e → FeCl 2

FeCl 2 很容易進(jìn)入溶液并發(fā)生電離:FeCl 2 → Fe 2 + + 2Cl -

于是溶液中的 Fe 2 + 和 OH - 結(jié)合成 Fe(OH) 2。Fe (OH) 2 又和溶解在水中的氧作用生成 Fe(OH) 3 ，即:

4Fe(OH) 2 +O 2 +2H 2 O → 4Fe(OH) 3

而被腐蝕。而 Cl - 卻可以重新在鋼筋表面起作用，周而復(fù)始地促使鐵的陽(yáng)極氧化過程而自身并不消耗。所以氯離子對(duì)鋼筋的腐蝕作用一旦發(fā)生，就會(huì)持續(xù)地?zé)o休止地進(jìn)行下去，由此可見其危害性是相當(dāng)巨大的。

另外，氯離子的存在還能造成鋼筋表面的局部酸化，降低 pH 值，從而進(jìn)一步促進(jìn)鐵的陽(yáng)極氧化速度;在鋼筋內(nèi)部存在應(yīng)力或有外界電流作用時(shí)，氯離子將加劇應(yīng)力或電化學(xué)腐蝕。

綜合上述研究分析結(jié)果，氯離子對(duì)混凝土中的鋼筋有明顯的破壞作用，為防患于未然，必須嚴(yán)格限制鋼筋混凝土中的氯離子含量，否則，其危害作用將會(huì)帶來嚴(yán)重后果。但是，當(dāng)混凝土中的氯離子含量或外界滲入混凝土中的氯離子無(wú)法人為控制時(shí)，研究和實(shí)踐證明，在混凝土中摻加阻銹劑是阻止或減緩鋼筋銹蝕最經(jīng)濟(jì)最簡(jiǎn)便而有效的措施。

由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外部的介質(zhì)首先腐蝕混凝土，然后通過混凝土影響鋼筋。事實(shí)上對(duì)鋼筋而言，混凝土即是決定鋼筋性能的一種介質(zhì)。所以，提高混凝土自身的防腐能力是確保鋼筋免于銹蝕的基本條件?？稍斐苫炷粮g的外部介質(zhì)有酸性土壤及土壤或地下水中所含 CO 2 、 HCO 、 SO 、 C1 - 、 Mg 2+ 、NH 等，其中， Cl - 直接銹蝕鋼筋，其余的則先腐蝕混凝土，最終導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

在混凝土中摻加防腐劑，能提高混凝土自身的防腐能力，從而減緩對(duì)鋼筋的腐蝕。這是由于防腐劑可與有害物質(zhì)化合成不溶性鹽類或絡(luò)合物，并借助于擴(kuò)散作用從混凝土中浸出。另外，防腐劑還能抑制 Cl -的活化作用或加速 Cl - 化合成難溶的水合氯鋁酸鈣，從而減緩其對(duì)鋼筋的直接影響。

高性能鋼筋阻銹劑是由分散組分、阻銹組分、防腐組分以及其它功能組分經(jīng)過合理匹配復(fù)合而成。

分散組分為引氣型高效減水劑。高效減水作用導(dǎo)致水泥漿體絮凝結(jié)構(gòu)成為均勻的分散結(jié)構(gòu)，釋放出游離水，使混凝土拌合物達(dá)到規(guī)定稠度的用水量大大減少，因此硬化混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔隙減少，密實(shí)度提高，抗?jié)B透能力顯著增強(qiáng)。

由于高效減水劑能使水泥顆粒充分濕潤(rùn)，水泥水化充分，水化產(chǎn)物分布均勻，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和均勻性增強(qiáng)，孔徑細(xì)化，缺陷減少，從而使氯離子的滲透或擴(kuò)散作用大大減弱，減緩了造成鋼筋銹蝕的可能性。

引氣成分吸附到氣--液界面上以后，表面自由焓降低，即降低了溶液的表面張力，使混凝土拌合物在攪拌過程中極易產(chǎn)生許多微小的封閉氣泡，氣泡直徑和間隔系數(shù)大多在 200μm 以下，從而提高了水泥的保水能力，使混凝土拌合物的泌水性能大為減少。由于氣泡的阻隔，使混凝土拌合物中自由水的蒸發(fā)路線變得曲折、細(xì)小、分散，因而改變了毛細(xì)管的數(shù)量和特性，也使混凝土的抗?jié)B性顯著提高，由于氣泡有較大的彈性變形能力，對(duì)由、水結(jié)冰所產(chǎn)生的冰晶應(yīng)力有一定的緩沖作用，因而大幅度提高了混凝土的抗凍融破壞能力，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受損傷的可能性顯著降低，因此可以避免外界氯離子乘虛而入。

阻銹組分為鈍化劑和氧化物保護(hù)膜修補(bǔ)劑，它能促使鋼筋表面產(chǎn)生一層以 γ-Fe 2 O 3 或 Fe 3 O 4 為主要組成的氧化物鈍化膜，該膜厚度約為 20? ~ 100? ，并修補(bǔ)鋼筋表面的缺陷，使整個(gè)鋼筋被一層氧化物鈍化膜所包裹，致密性穩(wěn)定性很好，能阻止氯離子穿透，降低鐵離子的游離速度，從而達(dá)到防銹目的。

以往有資料報(bào)道，美國(guó)腐蝕損失的 40 %與混凝土中鋼筋腐蝕相關(guān)。近期，美國(guó)腐蝕工程師學(xué)會(huì) (NACE) 發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，美國(guó)每年的總腐蝕損失已達(dá) 3000 億美元，占國(guó)民生產(chǎn)總值 (GDP) 的 4.2 %。另有報(bào)道指明，以基礎(chǔ)設(shè)施為主的鋼筋腐蝕破壞，其年經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 1500 億美元 (占總腐蝕損失的 50 %、占 GDP 的 2 %)。單就橋梁而言，美國(guó) 60 萬(wàn)座橋中，已經(jīng)有 40 %承載力不足，年修復(fù)費(fèi)高達(dá) 2000 億美元。美國(guó)技術(shù)評(píng)估委員會(huì)確認(rèn)，為維持一座橋， 40 年內(nèi)總的修復(fù)費(fèi)，已經(jīng)相當(dāng)于四座橋的初建費(fèi)用 !

美國(guó)因鋼筋腐蝕破壞所造成的損失，已經(jīng)成為一個(gè)重大經(jīng)濟(jì)問題，引起朝野的震驚和高度重視。另外，英國(guó)每年基礎(chǔ)設(shè)施的修復(fù)費(fèi)為 55 億英鎊，澳大利亞的年腐蝕損失為 250 億美元，特別指明主要部分是鋼筋腐蝕造成的。歐洲、亞洲、中東等地區(qū)，有大量鋼筋腐蝕破壞的報(bào)道。實(shí)際上，鋼筋腐蝕破壞已經(jīng)成為世界性問題。在混凝土耐久性國(guó)際會(huì)議上，在眾多影響混凝土耐久性的因素之中，鋼筋腐蝕被排在第一位。在經(jīng)濟(jì)損失方面，一些國(guó)家也確實(shí)吃了大虧。這是我們的一面鏡子。

引起鋼筋腐蝕的因素雖然是多方面的，但就世界大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的事例表明，氯鹽可稱作為主要"元兇"。氯鹽主要來源于道路化冰鹽和海洋環(huán)境。凡是冬季大量使用化冰鹽和海岸線長(zhǎng)的國(guó)家和地區(qū)，以基礎(chǔ)設(shè)施為主的鋼筋腐蝕破壞就特別突出。

中國(guó)是海岸線長(zhǎng)的國(guó)家，內(nèi)陸還有大范圍的鹽堿地，更值得注意的是，中國(guó)廣大北方地區(qū)正在大量使用氯鹽作為化冰鹽。此外，中國(guó)工業(yè)建筑中的鋼筋腐蝕比國(guó)外明顯嚴(yán)重?；A(chǔ)設(shè)施是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，又與人民生活休戚相關(guān)。在中國(guó)，以基礎(chǔ)設(shè)施為主的鋼筋腐蝕破壞，已經(jīng)造成很大的危害，而未來潛在的威脅更是不可低估的。就"撒鹽"的危害而言，中國(guó)北方地區(qū)，一方面"撒鹽"逐年大幅度增加，另一方面又不采取防護(hù)措施，以北京為例， 1991 年撤鹽 400 噸， 2001 年撒鹽約 3000 噸，但橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中卻沒有防鹽腐蝕措施的規(guī)定。使用不滿 20 年的西直門立交橋，鋼筋腐蝕破壞嚴(yán)重 (已重建) ，東直門橋鋼筋腐蝕明顯 (已修復(fù)加固) ，三元橋等也有鋼筋腐蝕跡象。據(jù)悉，天津等市內(nèi)立交橋也有同類情況發(fā)生。就海洋環(huán)境腐蝕而言，中國(guó)的海港碼頭、濱海設(shè)施、水工工程，更是有大量鋼筋腐蝕破壞的事例，大多達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命的要求。大量修復(fù)工程已經(jīng)或正在進(jìn)行，可惜沒有經(jīng)濟(jì)損失的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。參照國(guó)外資料，按占 GDP 的 1 ~ 2 %計(jì)算，中國(guó)與鋼筋腐蝕有關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失 (2000 年計(jì)) ，約為 900 ~ 1800 億元 (此推算數(shù)據(jù)僅供參考) ，這應(yīng)該是個(gè)驚人的數(shù)字。中國(guó)正在進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在鋼筋腐蝕危害方面，我們自己的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)應(yīng)該認(rèn)真總結(jié)，國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)更值得認(rèn)真吸取，避免重走"吃大虧"的老路。

對(duì)于以基礎(chǔ)設(shè)施為主的鋼筋腐蝕破壞，美國(guó)在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提出了"以防為主"的戰(zhàn)略，即在腐蝕環(huán)境中的建設(shè)工程，必須采取防腐蝕措施。另外，在工程建設(shè)中，全面實(shí)施"全壽命經(jīng)濟(jì)分析"法，一方面明確"壽命期"內(nèi)的經(jīng)濟(jì)責(zé)任，另一方面在保證設(shè)計(jì)壽命的基礎(chǔ)上，初建費(fèi)加維護(hù)費(fèi)要做到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理 (用四座橋的費(fèi)用維護(hù)一座橋顯然是極不合理的)。"全壽命經(jīng)濟(jì)分析"法曾有如以下例舉:氯鹽環(huán)境，鋼筋混凝土橋設(shè)計(jì)壽命為 40 年，采用加鋼筋阻銹劑作為預(yù)先防護(hù)措施，其附加費(fèi)用為每平米 5 . 40 美元。若前期不采取防護(hù)措施，則 15 年開始修復(fù)，壽命周期 40 年內(nèi)累積費(fèi)用達(dá)每平米為 108 ~ 161 美元 (20 多倍)。可見主張前期采取防護(hù)措施，具有十分重大的意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

為保證工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)物的耐久性，中國(guó)發(fā)布了《建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》 (即國(guó)務(wù)院 279 號(hào)令)。規(guī)定設(shè)計(jì)單位要"注名工程合理使用年限"，工程承包單位，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的保修期限為"該工程的合理使用年限"。中國(guó)首次用政令確立工程質(zhì)量與使用壽命的"責(zé)任制"。其意義是重大而深遠(yuǎn)的。勢(shì)必也對(duì)鋼筋腐蝕危害的治理起到巨大推動(dòng)作用。

可歸納為兩大類。其一是提高混凝土自身的防護(hù)能力，如高性能混凝土;其二被稱作"附加措施"，主要包括:混凝土外涂層、特種鋼筋 (如環(huán)氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋等) 、陰極保護(hù)及鋼筋阻銹劑。作為耐久性措施，美國(guó)混凝土學(xué)會(huì) (ACI) 確認(rèn)，涂層以外的上述三種措施，能達(dá)到長(zhǎng)期有效的防護(hù)目的。此三種措施各有特點(diǎn)與利弊，而在提高混凝土密實(shí)性的基礎(chǔ)上，摻用鋼筋阻銹劑，是最通常使用的方法，而且是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和效果好的技術(shù)措施。因此，鋼筋阻銹劑的研究與工程應(yīng)用，得到了十分迅速的發(fā)展。有統(tǒng)計(jì)表明， 1993 年，全世界約有 2000 萬(wàn) m 3 的混凝土使用了鋼筋阻銹劑，而到了 1998 年，至少有 5 億 m 3 的混凝土使用了鋼筋阻銹劑 (5 年增長(zhǎng) 20 多倍 !) ，可見發(fā)展趨勢(shì)之迅猛。以下介紹鋼筋阻銹劑的性能、工程應(yīng)用等情況。

一、COR鋼筋阻銹劑

鋼筋銹蝕影響構(gòu)筑物耐久性與安全性，已成為世界性問題，COR鋼筋阻銹劑是我公司同中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院、浙江大學(xué)合作開發(fā)的復(fù)合型混凝土外加劑。摻入混凝土能阻止或大幅度減緩鋼筋銹蝕速度，可延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物壽命2-3倍。且具有一定的減水率、增強(qiáng)抗?jié)B效果好、改善混凝土的和易性，模板充實(shí)性好，易于振搗施工。

二、用途

可廣泛用于海工、水工工程、工業(yè)建筑、橋梁(包括使用防水鹽)、鹽堿地區(qū)建筑，和使用海砂、含鹽施工水、低堿度水泥等建筑工程中。

三、使用

1、適宜摻量為水泥用量的2%-3%;

2、與水泥、集料同時(shí)加入，但要適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間;

3、自然養(yǎng)護(hù)時(shí)要加強(qiáng)初期養(yǎng)護(hù)，采用蒸氣養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土應(yīng)具備必要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度才能升溫，以保證混凝土質(zhì)量;

4、與其它外加劑復(fù)合時(shí)，必須根據(jù)試驗(yàn)確定其摻量及適應(yīng)性，配制混凝土所用原料應(yīng)符合JG15292和JG5392標(biāo)準(zhǔn);

5、本品適用于普通水泥、礦渣水泥、粉煤及硅灰摻合料等，與常用減水劑有較好的相容性;

6、本品對(duì)引氣劑有一定選擇性，有的可能稍微降低含量，可選擇引氣劑品種或適當(dāng)調(diào)劑摻量解決;

7、在于其他外加劑共用時(shí)，應(yīng)先摻加本品，待與水泥(混凝土)均勻混合后再加入其他外加劑。

四、包裝、儲(chǔ)運(yùn)

本品為粉劑25kg/袋、50kg/袋。

運(yùn)輸儲(chǔ)存過程中，應(yīng)嚴(yán)防雨淋、浸水、避免烈日直曬，遠(yuǎn)離易燃爆物、嚴(yán)禁明火，不隨地撒散、避免赤手觸摸、及時(shí)洗手。操作員宜佩戴口罩、橡膠手套。

◆

作為混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)加強(qiáng)筋的防銹材料，抑制加強(qiáng)筋銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生。該產(chǎn)品與傳統(tǒng)的、表面光滑且沒有任何吸收性能的環(huán)氧樹脂阻銹材料不同，它可以為下道工序提供理想的可施工表面，特別有利于立面及頂部結(jié)構(gòu)維修以及噴射混凝土施工。

◆

·良好的銹蝕抑制性能;

·優(yōu)良的粘結(jié)性能;

·可以降低噴射混凝土的回彈率;

·使用方便;

·無(wú)毒無(wú)害:環(huán)保產(chǎn)品，經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)證明可以在飲用水工程中使用。

◆

1、備料

將B組份(液體材料)倒入一個(gè)干凈的容器中，然后將A組份(粉料)緩緩倒入，同時(shí)用攪拌器慢慢地?cái)嚢璩删鶆?、幼滑、無(wú)結(jié)塊、可涂刷的奶油狀。靜置3-5分鐘后，再輕輕攪拌2-3分鐘即可。每次調(diào)和的材料應(yīng)在40分鐘內(nèi)用完，超過50分鐘沒有用完的材料應(yīng)丟棄不再用。

2、總則

用刷子在加強(qiáng)筋表面薄薄地涂刷阻銹劑，讓其干燥10-15分鐘后涂刷第二遍。至少涂刷兩遍。涂刷阻銹劑后24小時(shí)內(nèi)應(yīng)涂抹修補(bǔ)水泥或噴射混凝土。每組FP阻銹劑可以涂敷2.6平米的面積或涂敷53延長(zhǎng)米直徑為14毫米的加強(qiáng)筋。施工時(shí)，至少應(yīng)涂刷兩遍。

3、養(yǎng)護(hù)

在空氣中自然養(yǎng)護(hù)。

4、限制

·不要在結(jié)冰或上霜的表面使用阻銹劑;

·環(huán)境溫度在攝氏4度以下或在未來24小時(shí)內(nèi)將降低到攝氏4度以下時(shí)，不要使用阻銹劑。

項(xiàng) 目

指 標(biāo)

抗壓強(qiáng)度 30 Mpa

與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度 3.5 Mpa

耐凍融性 合格

抗氯離子滲透 430-450庫(kù)侖

◆

阻銹劑的A組份為固體粉料，用紙袋包裝，每袋9公斤;B組份為液體材料，用塑料瓶包裝，每瓶2.3升。

◆

A組份應(yīng)存放于干燥、陰涼的環(huán)境中，不要直接放置在水泥地面上，應(yīng)放在木質(zhì)托盤上儲(chǔ)存。B組份要絕對(duì)避免受凍，一旦受凍將徹底失效。正常保存條件下，阻銹劑的保存期為18個(gè)月。