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                        鋼筋阻銹劑的分類及性能

                        添加日期:2014-3-27 17:32:45 訪問次數:1671次

                        1、應用背景 

                        即使混凝土材料、設計和施工的質量都很好,隨著服役時間的延長,橋梁結構還是會出現各種各樣的病害。如果混凝土材料或施工質量不好,或設計有缺陷等都會加速病害的發生和發展速度。在各種影響混凝土耐久性的因素中,氯離子的作用最為明顯,它的滲入會導致嚴重的鋼筋銹蝕,從而引起混凝土的分層與破碎。高質量的材料、施工和設計可以提高新橋梁的耐久性,但仍然有許多理由需要對這些新橋進行保護以便使其能達到或超過設計服役壽命。對已經服役一定時間的橋梁,更要進行經常性的保護和維修,以便使其經常處于良好的條件下,延長服役壽命。 

                        美國標準局1975年調查表明:美國全年腐蝕損失為700億美元,其中混凝土中鋼筋銹蝕的損失占40%,1989年美國運輸部門給國會的關于美國公路與橋梁狀況的報告中指出:現在積壓著有待修補的混凝土橋梁的維修費是1550億美元。到1995年,美國的總腐蝕損失為3000億美元,其中基礎設施鋼筋腐蝕占到50%,腐蝕損失高于水、風、火災的總和。美國公路研究戰略計劃披露,到20世紀末,為更換或修復冬天撒除冰鹽引起的破損公路混凝土橋面板,估計要耗資4000億美元,其中大部分是由鋼筋銹蝕引起的。 

                        近年來,由于環境惡化等一系列原因,國內鐵路混凝土梁病害的數量急劇增長,已成為橋梁維護工作者的一大難題。國內公路及市政部門,也有類似的情況。像北京、天津的鋼筋混凝土立交橋,很多雖然使用時間還不長,卻已廣泛顯示鋼筋銹蝕和混凝土順筋脹裂的破壞跡象,從而過早地失去了使用功能。

                        防止鋼筋腐蝕的技術措施可分為兩大類。一類是重視混凝土質量,提高混凝土自身的防護能力,如采用高密實、抗裂混凝土等;第二類為采用混凝土外涂層、特種鋼筋(如環氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋等)、陰極保護及鋼筋阻銹劑等附加措施的技術方法。作為耐久性措施,美國混凝土學會(ACI)認為除混凝土外涂層之外的三種方法都可以起到長期有效的抗腐蝕作用。而這三種措施各有特點與利弊,而鋼筋阻銹劑則被證明是最簡單經濟和效果明顯的技術措施。美國鋼筋阻銹劑協會(CCIA)報告中指出商業鋼筋阻銹劑已經使用了20多年,大量應用于海工混凝土、橋梁、停車場等結構。證明鋼筋阻銹劑是最有效的防護方法 

                        2、鋼筋阻銹劑的分類 

                        鋼筋阻銹劑是指加入混凝土中或涂刷在混凝土表面,能阻止或減緩鋼筋腐蝕的化學物質。一些能改善混凝土對鋼筋防護性能的添加劑或外涂保護劑(如硅灰、硅烷浸漬劑等)不屬于鋼筋阻銹劑范疇,鋼筋阻銹劑必須能直接阻止或延緩鋼筋銹蝕。目前市場上的阻銹劑主要有以下幾種分類: 

                        1)按使用方式和應用對象分

                        摻入型(DCI):摻加到混凝土中,主要用于新建工程也可用于修復工程。 

                        滲透型(MCI):噴涂于混凝土外表面,主要用于已建工程的修復。

                        2)按形態分

                        水劑型:國外產品主要是水劑型。

                        粉劑型:國內產品主要是粉劑型。 

                        3)按化學成份分 

                        無機型:成份主要由無機化學物質組成 

                        有機型:成份主要由有機化學物質組成 混合型:由有機和無機化學物質組成 

                        4)按作用原理分 

                        陽極型:混凝土中鋼筋腐蝕通常是一個電化學過程。凡能夠阻止或減緩陽極過程的物質被稱作陽極型阻銹劑。典型的化學物質有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽等。它們能在鋼筋表面形成鈍化膜。早期常用亞硝酸鹽來做鋼筋阻銹劑的主要成份。此類阻銹劑的缺點是在氯離子濃度大到一定程度時會產生局部腐蝕和加速腐蝕,被稱作危險性阻銹劑。另外該類阻銹劑還有致癌、引起堿骨料反應、影響坍落度等劣點,因此現已很少作為阻銹劑使用。 

                        陰極型:通過吸附成膜,能夠阻止或減緩陰極過程的物質。如鋅酸鹽、某些磷酸鹽以及一些有機化合物等。這類物質雖然沒有危險性,但單獨作用時,其效能不如陽極型明顯。 

                        混合型:將陰極型、陽極型、提高電阻型、降低氧化等多種物質合理搭配而成的綜合型阻銹劑。 

                        5)按產品分類 

                        含有亞硝酸鹽類的阻銹劑(Calcium Nitrite; Sodium Nitrite etc.),如DCI系列、Postrite系列等 

                         含有氨基醇類的阻銹劑 Aminoalcohols; Dimethylamino-ethanol, etc. ),如SiKaFerrogard系列,MCI2000型等 

                         含有氨基羧酸類阻銹劑 Aminocarboxylates),如MCI2020型、 MCI2006NS型等 

                         含有氨基酯類阻銹劑 Aminoester),如Rheocrete系列 

                         含有有機硅氧烷及特殊抑制劑組合(Silanes and Corrosion Inhibitors),如Protectosil CIT 

                        3.鋼筋阻銹劑的主要性能指標 

                        1)腐蝕電流的降低 

                        鋼筋阻銹劑的主要功能在于能夠阻止或減緩混凝土內部鋼筋的銹蝕速度,而腐蝕電流的大小正式描述銹蝕速度的最重要參數。處于理想的不腐蝕狀態的鋼筋,其表面有一層很薄的氧化層,這一氧化層在堿性環境下可以使鋼筋免受侵蝕。在這種情況下受到保護的鋼材,其電位與產生銹蝕部分的鋼材電位是不相同的。用電量測方法可以得出結構不同部位鋼筋銹蝕危險性如何變化的信息。 

                        2)濾除氯離子的性能 

                        混凝土中Cl-含量對鋼筋銹蝕的影響極大,當混凝土中含有Cl-時,即使混凝土的堿度還較高,鋼筋周圍的混凝土尚未碳化,鋼筋也會出現銹蝕的現象。這是因為Cl-的半徑小,活性大,具有很強的穿透鈍化膜的能力,致使鋼筋表面的鈍化膜局部破壞,從而使鋼筋產生所謂的坑蝕現象。氯離子不斷地結合Fe2+生成氯化鐵后,與OH-發生反應后重新釋放,繼續去結合新的Fe2+。這種反應過程是惡性的,混凝土中及鋼筋表面的氯離子并不會消亡。只要氯離子存在,這種反應就會一直持續下去,直至鋼筋完全被銹蝕。有資料表明,混凝土中氯化物含量達0.6~1.2kg/m3,鋼筋的腐蝕過程就可以發生。由于氯離子對鋼筋混凝土的危害,對混凝土中氯化物的含量應嚴格加以控制。 

                        因此,一種阻銹劑是否能有效地降低混凝土中及鋼筋表面的氯離子含量,就成為評定其阻銹性能的最重要因素。國家標準《混凝土結構加固設計規范》中明確規定,噴涂型阻銹劑對氯離子含量的降低率必須大于90%。

                        3)高溫、高濕環境下的工作性能 

                        高溫、高濕條件是鋼筋混凝土結構加速劣化的重要外部環境。室溫環境下有效的阻銹劑未必可以在高溫高濕條件下繼續保持其有效性。 

                        嚴重的銹蝕現象往往又都是在高溫、高濕等惡劣環境下產生的。因此,阻銹劑在高溫、高濕環境下的工作性能就變得相當重要。 

                        4)環保性能 

                        噴涂型阻銹劑的主要成份是有機化學物質,在其儲藏、運輸和使用時應避免對環境的污染。應選取無毒、無害的環保型阻銹劑。

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