钢筋混凝土耐久性问题,是一个复杂的系统工(gōng)程,受诸多(duō)因素的影响,由于结构物(wù)必须能(néng)够经受环境作(zuò)用(yòng)和时间的考验,因此,环境因素成为(wèi)影响结构耐久性的焦点,而其中(zhōng)的腐蚀因素特别是钢筋的腐蚀破坏成为(wèi)世界关注的大问题,因此,如何采取技(jì )术措施,防止钢筋锈蚀成为(wèi)国(guó)内外研究的重点之一。
防锈措施包括补丁修补法,涂层,密封和薄膜覆盖保护,阴极保护法,电(diàn)化学(xué)氯化物(wù)萃取法,再碱化,使用(yòng)钢筋阻锈剂等。
补丁修补法容易引起相邻混凝土中(zhōng)钢筋发生锈蚀;涂层、密封或薄膜覆盖保护法给施工(gōng)带来很(hěn)大困难;电(diàn)化学(xué)方法技(jì )术难度大,耗费时间长(cháng),花(huā)费成本高;钢筋阻锈剂方法因其经济性、实用(yòng)性以及易操作(zuò)性受到业界的重视,并已在工(gōng)程中(zhōng)得到广泛应用(yòng),为(wèi)预防、阻止混凝土结构钢筋锈蚀提供了一条切实有(yǒu)效的途径。
钢筋混凝土构件的裂缝处,钢筋与外界空气接触充分(fēn),氧气浓度(或分(fēn)压)较高,电(diàn)极电(diàn)势较大;而没开裂部分(fēn),混凝土的密实包裹使钢筋表面的氧气浓度变低,电(diàn)极电(diàn)势较小(xiǎo)。于是形成腐蚀电(diàn)池,电(diàn)流从电(diàn)势大的一侧流向电(diàn)势小(xiǎo)的一侧,电(diàn)子则相反,从电(diàn)势小(xiǎo)的一侧向电(diàn)势大的一侧移动,受混凝土密实保护的那部分(fēn)钢筋作(zuò)为(wèi)阳极被腐蚀。腐蚀的结果使钢筋在腐蚀区(qū)沿不同截面的应力分(fēn)布变得更不均匀,从而降低了钢筋的强度和疲劳极限。
阳极区(qū)区(qū)生成的Fe2+向周围水溶液深处扩散,迁移,阴极区(qū)生成的OH-扩散到阳极区(qū),与阳极附近的Fe2+反应生成Fe(OH)2,并进一步氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱水后变成疏松、多(duō)孔的Fe2O3.
阻锈机理(lǐ):迁移性阻锈剂通过扩散达到钢筋表面后,含氮的极性基团通过物(wù)理(lǐ)或化学(xué)吸附排除水分(fēn)子和氯离子,紧贴于钢筋表面,形成单分(fēn)子保护膜;其非极性基团在表面定向排布形成疏水层。这层保护层的厚度和组成成分(fēn)取决于阻锈剂的浓度,该保护层能(néng)够阻碍金属离子和腐蚀介质(zhì)、水分(fēn)子和氧向金属表面渗透,从而起到阻锈作(zuò)用(yòng)。
评:阻锈,是钢筋混凝土结构面对的重大问题。认识到问题的严重性是投资商(shāng)赢取更高利益的前提。另外,只有(yǒu)在先期投入一定的资金,才能(néng)获取直接的经济收益,同时可(kě)以延长(cháng)结构的服役期限。
在盐环境中(zhōng)的常规混凝土(不采取防护措施),虽然初建费是低一点,但后续修复费约为(wèi)初建费的4倍。而采用(yòng)加钢筋阻锈剂同时掺硅灰的方法,40年以内不用(yòng)修复,初建费略有(yǒu)增加,60年的总费用(yòng)较之不采取防护措施者至少节约70%。