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2011年公路監(jiān)理師之鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的防腐技術(shù)

發(fā)表時(shí)間:2011/4/2 14:10:52 來源:互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊關(guān)注微信:關(guān)注中大網(wǎng)校微信
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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(ACI)的限定值,比日本土木學(xué)會的規(guī)范值低8%,研究結(jié)果與美、日發(fā)達(dá)國家規(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)通過混凝土保護(hù)層,進(jìn)入到鋼筋表面。必須對混凝土保護(hù)層裂縫的寬度加以限制,對高性能混凝土裂縫的限定值為0.2mm.對普通混凝土該值要適當(dāng)減小。而對混凝土本身要減小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)檢的必測過程。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?;炷帘砻娴耐繉幽茉谝欢〞r(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。我國長江以北地區(qū)噴灑氯鹽融雪化冰的勢頭有增無減,因此有必要建立一套關(guān)于融雪化冰劑的檢測規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),授權(quán)于相關(guān)質(zhì)檢部門對市場上的所有融雪劑進(jìn)行強(qiáng)制性檢查,合格者進(jìn)入市場,CI-超標(biāo)者禁止進(jìn)入市場。

2、結(jié)語

(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,給世界各國造成了巨大損失。必須認(rèn)識到防腐技術(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)工程施工的全過程,將給防腐技術(shù)帶來一次革命,必將帶來巨大而又長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

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