钢筋溷凝土用阻锈剂及其防腐蚀修复技术新进展文.docVIP

钢筋混凝土用阻锈剂及其防腐蚀修复技术新进展文/中国科学院海洋研究所 李伟华 曹 琨 ?????????????钢筋混凝土用阻锈剂?????????????????????????????及其防腐蚀修复技术新进展??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 文/中国科学院海洋研究所? 李伟华? 曹 琨???????????????海洋是最苛刻的自然腐蚀环境，各种海洋工程设施不可避免地要遭受海水、海洋大气或更为苛刻的飞溅区、潮差区的腐蚀。为了保证各种设施的安全运行，延长使用寿命，降低成本，节省资源，各种海洋结构设施都必须采取防腐蚀措施。????????控制混凝土钢筋腐蚀的方法有很多，如采用耐蚀钢筋、阴极保护法、涂(镀)层钢筋和钢筋阻锈剂法等。国内外长期的海洋腐蚀研究结果表明，钢结构设施在海洋环境不同腐蚀区带，其腐蚀速度有明显差别，其中，浪花飞溅区是钢结构设施腐蚀最为严重的区域。国内对于钢铁设施在海洋大气区通常采用涂料保护，海水全浸区主要采用电化学保护，并且取得了较好的保护效果。而在浪花飞溅区，通常使用的涂料，在海水冲击下容易发生鼓泡和剥落，局部腐蚀十分严重。普通的阴极保护由于不能形成电流回路，在这个部位也不能发挥作用。而钢筋阻锈剂是能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质，通常可以通过掺加到混凝土中或涂敷在混凝土的表面，通过迁移渗透而起作用，是最常使用的、简单和经济有效的技术措施。?????????????????????????钢筋混凝土结构腐蚀的原因及现状????????当前我国的海港、桥梁、隧道以及海岸工程等海洋工程建设蓬勃发展，使沿海地区钢筋混凝土结构的数量迅速增长。然而，我国海洋工程钢筋混凝土结构腐蚀也十分严重，经济损失巨大。据调查[1]，我国2004年海洋腐蚀损失约为5000亿元人民币，约占国民生产总值的5%。我国上世纪90年代前修建的海港工程，一般使用10～20年就钢筋锈蚀严重。????????海洋领域的开发对一个国家的发展起到了很重要的作用，近年来我国对海洋领域也是越来越重视，大量的新的海洋工程钢筋混凝土结构物都在兴建中。另外，根据我国海工工程的调查，如表1所示，目前我国现有的海洋工程钢筋混凝土结构物如码头、桥梁等，许多已进入中、老期，亟需要修复。随着我国综合实力以及国际影响力的不断提高，我国在海外承接的海洋工程钢筋混凝土结构物的新建和修复工程的项目也越来越多。因此，钢筋混凝土阻锈剂的开发及其修复技术将有很好的应用前景。????????混凝土是复合的人工材料，具有多孔性、显微裂缝结构和较粗糙的表面。由于混凝土和钢筋的变形性不同，导致结构表面产生较大的变形，出现局部显微裂缝和大裂缝（0.1～0.3mm），如图1、图2所示。????????混凝土表面的粗糙度和多孔性，为其表面吸收水分创造了条件。促使钢筋混凝土腐蚀劣化的原因主要有以下几种：????????中性化：水泥水化产物中含氢氧化钙较多，因而混凝土是强碱性的，其孔隙内溶液的PH≥12.6。当大气中的CO2遇水后变成酸性液体，不断地渗透侵蚀混凝土，其PH值逐渐降低，水泥水化产物发生分解，导致混凝土胀裂、粉化脱落，使其强度大大降低。这个过程即中性化。其反应如下：????????CO2+H2O+Ca(OH)2?? →CaCO3+H2O????????冻融：在寒冷的地区或季节，混凝土中的水分在0以下结冰，这使得其表面和内部由于冰的体积增大而出现胀裂，温度高时冰融化，反复的冻融使混凝土浅表面由于产生裂纹而变得疏松以致脱落。冻融不仅破坏混凝土本身，也使其中的钢筋失去保护而发生腐蚀。因此，冻害也是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素。????????氯离子侵蚀：混凝土的氯盐（Cl-）有两种来源，一是使用了含氯盐的外加剂，如使用海砂，施工用水中含Cl-、加入含Cl-的防冻剂等等。再就是环境中的氯盐，比如海洋环境、城市立交桥冬季使用的“融雪剂”（化冰盐），盐渍土（含较高盐分的土壤）等，通过混凝土表层渗透到达钢筋表面，破坏钝化膜而产生腐蚀，大大缩短了使用寿命。海洋工程中的钢筋混凝土结构往往3～5年就出现腐蚀。如在东京湾所作的试验，有、无涂装的混凝土暴露于海洋大气环境下7年时间，未涂装的其钢筋腐蚀面积接近80%，而涂装的几乎未被腐蚀。????????碱-骨料反应：碱-骨料反应是混凝土中某些活性矿物骨料与混凝土孔隙中的碱性溶液之间的反应。碱-骨料反应中，碱与SiO2反应生成的碱硅胶会吸收微孔中的水分，发生体积膨胀。当膨胀压力超过硬化水泥浆的抗拉强度时，就会引起混凝土开裂破坏。????????碱-骨料反应发生的条件有三个：第一，