任 靜 黃 海 梁進(jìn)修

（桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

前言

鋼筋是各種建筑工程不可缺少的建筑材料。在海港碼頭、跨海大橋、采用鋼筋混凝土的建筑和需要灑鹽水除冰雪的機(jī)場(chǎng)及高速公路等設(shè)施環(huán)境中，鋼筋混凝土中會(huì)不可避免的出現(xiàn)一些縫隙或空隙，當(dāng)受到鹽水或酸雨等侵蝕時(shí)會(huì)引起鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕。建（構(gòu)）筑物往往未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限就提前破壞，因此鋼筋性能的穩(wěn)定性已直接關(guān)系到建筑物的最終使用壽命。如今，將普通變形鋼筋(或稱螺紋鋼筋)通過(guò)除銹、清洗、打毛，加熱后用電離子噴射法將環(huán)氧樹(shù)脂涂敷在鋼筋表面，再經(jīng)過(guò)固化、冷卻后進(jìn)行微孔，涂層厚度檢測(cè)和涂層附著力檢驗(yàn)，符合要求后即成為環(huán)氧樹(shù)脂涂敷鋼筋。多年研究證明，環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋是鋼筋混凝土防護(hù)的最有效的手段之一。本文針對(duì)這一問(wèn)題依據(jù)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋的發(fā)展和應(yīng)用前景進(jìn)行了研究分析。

1 環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋歷史回顧和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋歷史回顧

環(huán)氧樹(shù)脂涂覆鋼筋技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)最早始于美國(guó)20世紀(jì)50～60年代。在美國(guó)北方冬季需要在路面上撒大量除冰鹽來(lái)融化冰雪，當(dāng)鹽水滲到混凝土橋面板中,會(huì)使其頂部鋼筋網(wǎng)銹蝕，體積膨脹，造成混凝土保護(hù)層過(guò)早地脹裂、剝落，這樣鋼筋直接暴露在大氣、水及其腐蝕介質(zhì)中，腐蝕速度加快，混凝土結(jié)構(gòu)提前破壞。在美國(guó)南方的海邊，混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受到海水中氯離子的侵蝕，也遭到類似的腐蝕破壞，高昂的維修費(fèi)用，甚至超過(guò)其最初的建造費(fèi)用。為解決這一問(wèn)題，美國(guó)自60年代開(kāi)始進(jìn)行鋼筋的防腐技術(shù)研究開(kāi)發(fā)。通過(guò)大量試驗(yàn),篩選出最佳的鋼筋防腐材料靜電噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末。1976年，涂層鋼筋進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，在美、歐日等國(guó)家紛紛引進(jìn)，大量用于路橋、海港碼頭、近海建筑、地下建筑、車庫(kù)、隧道、污水處理池、化工建筑等。

1.2 國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂涂覆鋼筋現(xiàn)狀

在我國(guó)，鋼筋的腐蝕破壞的程度并不亞于歐美國(guó)家，鋼筋的銹蝕問(wèn)題，引起越來(lái)越多的學(xué)者和專家重視。自1997年北京西站南廣場(chǎng)立交工程中首次應(yīng)用“涂層鋼筋”技術(shù)，解決了除冰鹽銹蝕鋼筋的難題，為我國(guó)推廣這項(xiàng)技術(shù)提供了范例。又如深圳灣公路大橋工程，主橋1#、3#、4#墩為雙獨(dú)立墩實(shí)心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，砼強(qiáng)度等級(jí)C40。為提高墩身在浪濺區(qū)的抗?jié)B防腐能力，在承臺(tái)頂以上9m范圍內(nèi)豎向、環(huán)向鋼筋均采用了環(huán)氧涂層鋼筋，保護(hù)層厚度7.5mm。同時(shí)建設(shè)部和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局已制訂了建筑鋼筋涂層保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋》。 該《標(biāo)準(zhǔn)》于1997年12月1日就已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施。由于環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋能夠非常有效地延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物的使用壽命，在我國(guó)逐漸被采用。目前涂層鋼筋已在北京西客站、深圳灣公路大橋工程、上海寶鋼馬跡山礦石碼頭、廣東汕頭LPG石油碼頭、浙江寧波大橋等重大工程中得到應(yīng)用。

2 環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋的防腐機(jī)理

2.1 鋼筋的的腐蝕破壞機(jī)理

鋼材不光暴露在大氣中和腐蝕性介質(zhì)中會(huì)發(fā)生銹蝕，鋼筋混凝土中的鋼筋也是會(huì)銹蝕的，特別是對(duì)于大部分允許混凝土開(kāi)裂的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物。雖然鋼筋處于混凝土中，混凝土減緩了氧和水分向鋼筋的滲透，同時(shí)由于水泥在水化過(guò)程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用，保護(hù)鋼筋不被銹蝕。但是，鋼筋混凝土中砼總有一些縫(孔)隙，這樣，水和有害氣體以及其它腐蝕介質(zhì)（主要是氯離子）可以直接侵入，引起混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕，由于銹蝕產(chǎn)生的氧化鐵皮體積的膨脹，導(dǎo)致裂縫增大，因開(kāi)裂過(guò)大致使混凝土保護(hù)層剝落，使鋼筋直接暴露在大氣、水以及其它腐蝕介質(zhì)中，腐蝕速度加快，直至建筑物未到設(shè)計(jì)使用年限提前破壞，這種現(xiàn)象在沿海地區(qū)十分普遍。海水中的大量氯鹽對(duì)海洋環(huán)境中的鋼鐵具有強(qiáng)腐蝕性。氯離子的滲入引起的混凝土中鋼筋腐蝕是造成鋼筋銹蝕的最主要原因。處于浪濺區(qū)的混凝土構(gòu)件最易發(fā)生鋼筋腐蝕破壞。

2.2 環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋的特點(diǎn)

環(huán)氧涂層鋼筋是在拋光凈化的鋼筋表面熱噴涂一層致密、堅(jiān)韌的膜。涂層可以極大地提高鋼筋的防腐蝕性能，有效抵制侵蝕性介質(zhì)，適合于含氯離子的環(huán)境。它一般具有：（1）耐堿性。能長(zhǎng)期經(jīng)受混凝土的高堿性環(huán)境（pH=12.5～13.5）；（2）耐化學(xué)腐蝕。由于環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂層具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，并且膜層具有不滲透性，因此能阻止水、氧、氯鹽等腐蝕介質(zhì)與鋼筋接觸；（3）彈性和耐摩擦性好。技術(shù)上的主要特點(diǎn)有：具有極佳的化學(xué)抗腐蝕性能；形成后的涂層與金屬粘著力高、干縮小、延性大，有效阻隔侵蝕物質(zhì)；可延長(zhǎng)建筑物的使用壽命達(dá)50年以上，避免因維修或拆除造成的諸多不便和昂貴的成本。

2.3 環(huán)氧樹(shù)脂防腐機(jī)理

在鋼筋表面涂覆環(huán)氧樹(shù)脂涂膜是近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。環(huán)氧樹(shù)脂是一種高分子材料，它具有強(qiáng)度高、收縮小(收縮率僅2%)、材料延性大、黏結(jié)性能強(qiáng)、絕緣性好并且具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。用刷子、噴槍等把環(huán)氧樹(shù)脂涂在鋼筋表面，形成保護(hù)膜后,它能有效地阻止水和有害氣體以及其它腐蝕介質(zhì)（主要是氯離子）的侵入，使鋼筋不會(huì)因混凝土裂縫或混凝土中含有氯離子而產(chǎn)生銹蝕，因而具有較好的防腐效果。下面是在八尺門大橋工程中，工程人員用普通鋼筋與環(huán)氧涂層鋼筋在海水中進(jìn)行抗腐蝕試驗(yàn)對(duì)比得出下表的參數(shù)：

3 環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋在再生混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景

再生混凝土是指將廢棄的混凝土經(jīng)裂解、破碎、清理、篩分后制成混凝土骨料，全部或部分代替天然骨料配制而成的新混凝土。天然骨料混凝土中，由于骨料強(qiáng)度較高，所以并不是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素。而對(duì)再生混凝土而言，由于再生骨料表面包裹的水泥砂漿強(qiáng)度較低，再加上混凝土塊在解體破碎過(guò)程中，由于損傷積累而使再生骨料內(nèi)部存在大量微細(xì)裂紋，這些都對(duì)再生骨料混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。與天然骨料混凝土相比，它本身存在更多的裂縫，當(dāng)受到鹽水或酸雨等侵蝕時(shí)，更易導(dǎo)致鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕。由于再生混凝土技術(shù)能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問(wèn)題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，也符合可持續(xù)發(fā)展的要求，產(chǎn)業(yè)化前景十分廣闊。在以后的研究工作中可以將環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋應(yīng)用到再生混凝土里可以提高再生混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。提高再生混凝土這種綠色混凝土的利用，可以實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

提高工程結(jié)構(gòu)的耐久性，歷來(lái)都是我國(guó)工程界十分關(guān)注和不斷探索解決的主要課題。采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋增加的施工費(fèi)、人工費(fèi)約占工程總造價(jià)的25%左右，初期建設(shè)成本很大，但環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋能夠非常有效地防止鋼筋銹蝕，可有效減少使用期間的維修管理費(fèi)用，且結(jié)構(gòu)的使用壽命延長(zhǎng)了20年以上，本著可持續(xù)發(fā)展的思想，從成本效益分析看，還是具有十分良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的，尤其是處于腐蝕環(huán)境的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更是十分巨大。發(fā)展前景很廣闊。

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