應用環氧樹脂涂層鋼筋的成本效益分析

[摘 要] 環氧樹脂涂層鋼筋能夠非常有效地延長結構物的使用壽命，在我國逐漸被采用。采用環氧樹脂涂層鋼筋就要增加原材料成本、施工成本、黏結錨固成本，雖然一次性投入增加，但其獲得的經濟效益和社會效益更是十分巨大的。

[關鍵詞] 環氧樹脂 成本 效益

提高工程結構的耐久性，歷來都是我國工程界十分關注和不斷探索解決的主要課題。由于鋼筋混凝土不可避免的會出現一些縫隙或空隙，使得其內部的鋼筋在鹽水等腐蝕介質的侵蝕下，產生銹蝕現象，尤其在沿海的港口碼頭，跨海大橋和需要灑鹽水除冰雪的機場及高速公路等設施中更為嚴重。銹蝕在鋼筋表面產生的氧化鐵皮，體積膨脹幾十倍，導致混凝土開裂，保護層剝落，鋼筋更加暴露于腐蝕介質中而使鋼筋銹蝕速度加快。近年來，由于鋼筋銹蝕而使建筑物還未達到設計使用年限就提前破壞，甚至發生災難性后果的現象時有發生，因此鋼筋銹蝕的防護問題，已經受到我國工程界的普遍關注和重視。1973年美國的賓西法尼亞大橋首先使用了環氧樹脂涂層鋼筋技術來處理鋼筋銹蝕問題至今已有30多年了，由于環氧樹脂涂層鋼筋能夠非常有效地延長結構物的使用壽命，目前，環氧樹脂涂層鋼筋技術已被美、日、歐，以及中東等國家和地區廣泛采用，并規定在惡劣環境中的工程必須使用環氧樹脂涂層鋼筋。而我國經過試點也在北京首次采用此技術，所以，采用環氧樹脂涂層鋼筋技術作為鋼筋防銹蝕的方法也必將在我國逐漸采用。但采用環氧樹脂涂層鋼筋必將增加工程的投資成本，這里對成本的增加進行量化分析，為投資決策提供依據。

一、原材料成本分析

環氧樹脂涂層鋼筋，就是在工廠經鋼筋表面預處理(噴砂除銹)—鋼筋加熱—靜電噴涂—凈水冷卻—質量檢查而在鋼筋表面噴涂一層環氧樹脂保護膜的鋼筋。鋼筋表面預處理是將鋼筋送進密封室內做噴砂除銹，并具有一定的粗糙度，以保證涂層與鋼筋的粘結性。處理后的表面不得含有氧化物有害物質，以及結疤、尖角、毛刺等影響涂層質量的表面缺陷。表面處理合格和清除灰塵后的鋼筋隨即進入加熱裝置室內，通過感應加熱爐加熱，使表面達到一定的溫度。 加熱過的鋼筋進入靜電噴涂室中噴涂粉末環氧樹脂，粉末在鋼筋表面熔融形成一層均勻薄膜，若干秒后固化，冷卻后便在鋼筋表面形成惰性的優良防腐蝕保護層。和普通的鋼筋相比，環氧樹脂涂層鋼筋需要經過以上各道工序的處理和在鋼筋表面噴涂了一層厚約0.15mm～0.30mm樹脂漆，這就不可避免地增加原材料的成本。現在市場每噸鋼材的價格表明，環氧樹脂涂層鋼筋比采用普通鋼筋的原材料成本高大約一倍左右。

二、施工成本分析

但從總體上看，環氧樹脂涂層鋼筋的施工并不是很復雜，我國根據試點工程情況和國外的應用經驗證實：一般素質的施工隊伍，經過技術交底后均可勝任。但由于環氧樹脂鋼筋表面的樹脂涂層很容易破損，因此，為避免吊索與鋼筋間因擠壓、摩擦造成涂層的損壞，需要采用高強度的尼龍繩或麻繩為吊索；涂層鋼筋在儲存時為避免紫外線照射引起涂層的褪色和老化需要在其上部覆蓋黑色的塑料布。因此在運輸、保管過程中，不可避免的要增加一部分人工費和材料費。涂層鋼筋在加工過程中，為了保護涂層，需要采用彎制專用套管，以及在操做平臺表面加鋪布氈墊層;涂層鋼筋在連接過程中，也需要較普通鋼筋稍微復雜的施工工藝；在施工過程中，鋼筋涂層有損壞的部位，還需要采用專門的修補液進行修補。這些方面都需要增加一些施工成本。總之，在整個施工過程中，由于環氧樹脂涂層鋼筋的采用，需要增加的施工成本約使整個施工成本提高25%。

三、環氧樹脂涂層鋼筋黏結錨固性能對成本的影響

影響涂層鋼筋的黏結錨固性能的因素有很多方面，主要包括：

1.涂層厚度的影響:當鋼筋直徑不同時，筋徑越大及涂層越厚，黏結強度降低越大。

2.鋼筋外形的影響:涂層鋼筋的粘結錨固性能隨肋部與鋼筋軸線夾角的變化及螺紋的陡緩而變化。

3.混凝土保護層厚度的影響:保護層厚度的增大粘結錨固性能也增加。

4.涂層鋼筋彎制形狀的影響:帶彎鉤或彎起的比直鋼筋好。

5.混凝土的強度及箍筋的約束影響:隨混凝土強度增加，其黏結錨固性能提高，環氧樹脂涂層鋼筋的黏結強度與混凝土強度的平方根成正比；另外，有箍筋約束的環氧樹脂涂層鋼筋的黏結強度相對于沒有箍筋約束的明顯提高。

研究表明，環氧樹脂涂層鋼筋的黏結錨固強度比無涂層鋼筋在一般條件下降低10%左右，在最不利條件下降低不超過20%。所以，為了保證涂層鋼筋與混凝土間的黏結錨固強度，就需要將涂層鋼筋的錨固長度增加一定值，而增加錨固長度勢必會增加原材料的成本。一般情況下，預留的錨固長度比普通鋼筋的錨固長度提高25%。

綜上所述，采用環氧樹脂涂層鋼筋增加的施工費、人工費約占工程總造價的25%左右，一次性投入是很大，但環氧樹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用，且延長了結構的使用壽命在20年以上，因此從成本效益分析看，還是具有十分良好的經濟效益和社會效益的， 尤其是處于腐蝕環境的結構，應用環氧樹脂涂層鋼筋技術，其經濟效益和社會效益更是十分巨大。