淺析熱帶濱海建筑

吉 慶,劉 濤, 劉亞楠

(中交一公局集團(tuán)有限公司,北京 100000)

1 造成濱海地區(qū)建筑鋼筋出現(xiàn)腐蝕的原理

通常Ca(OH)2會產(chǎn)生于硅酸鹽混凝土的水化過程中,而且還會有少量別的堿性物質(zhì)包含在混凝土當(dāng)中,這樣混凝土空隙液的pH值為12.5～13.5之間,鋼筋在正常高堿度條件下會形成致密而穩(wěn)定的鈍化保護(hù)表層,對建筑中的鋼筋能夠起到一定的抗腐蝕作用,但是混凝土的正常結(jié)構(gòu)會受到其碳化以及其他因素的影響,引起pH值出現(xiàn)下降,導(dǎo)致建筑中鋼筋的鈍化性遭到破壞,無法繼續(xù)保持穩(wěn)定的狀態(tài),對C02、O2、Cl-以及H20、等無法有效阻擋,引起電化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)在混凝土中的鋼筋身上,進(jìn)一步導(dǎo)致腐蝕。當(dāng)鋼筋的腐蝕生銹體積逐漸增大時,混凝土的結(jié)構(gòu)會受到破壞,隨著進(jìn)入的腐蝕介質(zhì)不斷增多,腐蝕狀況也會變得越來越嚴(yán)重。建筑中鋼筋發(fā)生腐蝕與當(dāng)?shù)氐臍夂蛴幸欢P(guān)系,高溫潮濕的氣候?qū)е赂g加速,但硫酸鹽與氯鹽的侵蝕是導(dǎo)致出現(xiàn)腐蝕的關(guān)鍵因素。水泥石中含有水化鋁酸鈣和氫氧化鈣,它們與硫酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng),硫鋁酸鈣與石膏在反應(yīng)中生成,體積會出現(xiàn)膨脹,最終造成混凝土松散、易碎,從而受到損壞。

2 濱海地區(qū)建筑鋼筋中的防腐蝕技術(shù)

2.1 間接防腐蝕技術(shù)

2.1.1 采用高性能的混凝土

目前土木工程領(lǐng)域中高性能的混凝土已經(jīng)成為關(guān)注、研究的焦點,因為使用壽命長、穩(wěn)定性與耐久性強(qiáng)是它的基本特點,其中主要有：抗?jié)B防水、自修復(fù)以的混凝土,它們阻止氯離子侵入的效果明顯,可以從一定程度上保護(hù)鋼筋避免受到腐蝕。

2.1.2 合理使用鋼筋阻銹劑

為了能夠有效減緩并延遲鋼筋發(fā)生腐蝕以及腐蝕的速率,一般可將少量鋼筋阻銹劑加入到混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中,阻銹劑能夠促進(jìn)鈍化保護(hù)表層更加穩(wěn)定、更加致密,而且增強(qiáng)極間阻抗的能力,最終降低對鋼筋的腐蝕。這種方法比較簡便,一次性添加,成本低、保護(hù)時間長且維護(hù)過程較為簡便。對阻銹劑的選擇也非常重要,避免因選擇不當(dāng)而造成對環(huán)境的污染。

2.1.3 關(guān)于混凝土表層的防腐涂層技術(shù)

借助阻隔材料防止腐蝕介質(zhì)透過混凝土層對鋼筋進(jìn)行侵蝕的技術(shù)被稱之為防腐蝕涂層技術(shù),很多關(guān)于它的研究在現(xiàn)階段興起,且適用范圍較為。無機(jī)涂層、有機(jī)涂層以及復(fù)合涂層等屬于當(dāng)腐蝕涂層的主要類別,根據(jù)施工中的不同要求,并結(jié)合現(xiàn)實中的狀況進(jìn)行一系列具體的操作,最終達(dá)到防腐蝕的作用。針對于濱海地區(qū)而言,實現(xiàn)目的的主要方法是：降低混凝土的碳化速度以及氯離子滲透速率。防腐涂層也有自己的不足之處,混凝土受熱脹冷縮作用的影響易發(fā)生脫落,再次進(jìn)行維修時清理涂層比較困難。

2.1.4 提升混凝土密實度和保護(hù)層厚度

提升混凝土密實度,換句話來說就是降低混凝土的孔隙率,為達(dá)到該目的,施工者需要注意：摻入的減水劑要適量、集配的骨料要合適、設(shè)計的混凝土水灰比要正確,還有澆筑混凝土?xí)r要適當(dāng)延長攪拌時間、增加振搗的強(qiáng)度,這樣抗?jié)B能力得到提升,對腐蝕介質(zhì)侵入能夠高效攔截。如果混凝土表層的厚度增加,氧氣擴(kuò)散會減弱,腐蝕介質(zhì)滲入量隨之減少,從而提升內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,腐蝕速率大大降低。

2.2 直接防腐蝕技術(shù)

2.2.1 關(guān)于涂層鋼筋

所謂環(huán)氧樹脂涂層鋼筋,指借助噴涂的方法把固化劑、填料及環(huán)氧樹脂以粉末狀噴涂與鋼筋表層,再經(jīng)高溫使其熱熔固化,厚度在0.15～0.30mm之間,它化學(xué)穩(wěn)定性、和金屬的貼合性都比較強(qiáng),阻礙腐蝕介質(zhì)侵入鋼筋中,對外界的電力進(jìn)行隔離,防止從鋼筋流過。關(guān)于建筑工業(yè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)我國早已編制完成,為《環(huán)氧樹脂涂層鋼筋》,且廣泛應(yīng)用于各工程的建設(shè)過程當(dāng)中?；浐ｈF路瓊州海峽坐落于?？谑行潞｀l(xiāng)的西南側(cè),它南岸的鐵路輪渡棧橋在建設(shè)過程中用掉212t涂層鋼筋。這時環(huán)氧涂層鋼筋的生產(chǎn)工藝、施工技術(shù)都已成熟；關(guān)于熱鍍鋅涂層鋼筋,表面有高達(dá)99%含鋅量的合金,處于混凝土高堿性條件中,具保護(hù)性、致密性的保護(hù)層形成,即使PH下降,但只要在范圍內(nèi)就會具有保護(hù)作用。這種涂層有明顯優(yōu)勢,即提升銹蝕鋼筋所對應(yīng)的氯離子的濃度值,將腐蝕速率降低,但隨時間無限延長,鋅涂層慢慢消失從而失去保護(hù)功效。

2.2.2 關(guān)于耐腐蝕鋼

纖維塑料筋以及不銹鋼鋼筋是濱海區(qū)域主要的可利用的兩種耐腐蝕鋼筋。針對纖維塑料鋼筋。它是將多股的連續(xù)的纖維做為基底材料進(jìn)行膠合后,借助特定模具的擠壓、拉拔之后形成的。密度小、抗腐蝕性強(qiáng)以及抗拉強(qiáng)度高屬于它顯著特點。我們可以通過粘紗技術(shù)生產(chǎn)纖維塑料螺紋筋,有效提升它與混凝土的粘結(jié)力。通過實驗證明,確實大大提升了與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度。混凝土和纖維塑料筋間的粘結(jié)強(qiáng)度會隨著其突紋的增大與表面的變形而不斷提升。這種鋼筋在國外已被廣泛應(yīng)用許久,且使用效果良好,值得大力推廣；其次,不銹鋼鋼筋。含11%～30%鉻的鋼為不銹鋼筋,具有耐腐蝕性、抗銹性。為了能夠提升剛進(jìn)的抗腐蝕性,往往還可以將鉬、鎳等元素給予適量添加。現(xiàn)階段鐵素體鋼、奧氏體鋼在建筑工程中廣泛應(yīng)用,它的造價高,是普通類鋼筋的5—10倍,為此,根據(jù)建設(shè)工程的實際需求,研發(fā)高性能、耐久且經(jīng)濟(jì)的鋼筋具有重要意義,具有防腐性的鋼筋也是未來建筑業(yè)中的發(fā)展趨勢。

2.2.3 關(guān)于電化學(xué)的防護(hù)措施技術(shù)

這種技術(shù)分為兩種,一種比較主動,另一種比較被動。主動地方法是外加電流法,被動的則是犧牲陽極法。關(guān)于外加電流法,將受保護(hù)的鋼筋和直流電流負(fù)極相連接,難溶性的陽極和正極相連接,形成保護(hù)電流,并連續(xù)流經(jīng)混凝土介質(zhì),直至鋼筋的表層,產(chǎn)生陰極極化,因此被保護(hù)。該方法有一優(yōu)點：系統(tǒng)可控制電源的電流,確保鋼筋受到的電流在保護(hù)范圍之內(nèi)。在過去20多年中,受到污染的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就采用這種方法,而將其使用在新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中是10年前左右才開始的,并慢慢發(fā)展至今。除此之外,還有別的優(yōu)點,如氯化物、混凝土裂縫對其性能不會產(chǎn)生影響、暴露條件不決定有效期限等。

3 結(jié)束語

無論是理論還是實踐充分證明,研發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的防腐設(shè)計具有重要作用和意義。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展,熱帶濱海建筑中鋼筋的防腐蝕技術(shù)將日益成熟,會為我國建筑事業(yè)領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己的一份力量,促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。