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1、海砂混凝土及鋼筋銹蝕防護(hù)海砂混凝土及鋼筋銹蝕防護(hù)目錄目錄一、意義二、海砂對混凝土的危害三、海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定四、海砂混凝土的耐久性措施一、意義一、意義1.資源匱乏必然的趨勢目前我國年生產(chǎn)水泥混凝土約25億m3，加上砂漿及其他用途，每年需要30億t以上的建筑用砂。作為混凝土細(xì)骨料的河砂資源供不應(yīng)求的矛盾日益突出。許多地方已經(jīng)出現(xiàn)河（江）砂資源匱乏的情況；同時，為防止河（江）砂的過度開采對自然景觀和生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重破壞，各地已逐漸采取措施加以限制。為了解決河沙供需矛盾，人們把眼光投向了占地球面積70.8%的海洋，合理開發(fā)利用海砂資源已經(jīng)成為一個難以避免的選擇。北京的香山方圓160 公頃

2、,最高峰海拔557 米,體積約45 億立方米,假定都是巖石,則約有6.8億噸 2009 年我國水泥產(chǎn)量約16億噸,約消耗砂石100億噸陣:一年消耗掉的砂石就約相當(dāng)于14.7座香山的體積。離北京最近的河北省三河縣的石料場,和十幾年前相比,已不見了好幾座山頭近年來混凝土用砂石.資源已經(jīng)十分緊張,尤其是天然砂的無節(jié)制開采已威脅到我們環(huán)境的生態(tài)平衡.天然資源不可再生,必須!省吃儉用才能維持長久 在河南汝河郟縣王集段和襄縣十里鋪段的河道上，近百條私人在河南汝河郟縣王集段和襄縣十里鋪段的河道上，近百條私人采沙船在河道上大肆挖沙，河道兩岸的植被遭到破壞，防洪河堤多采沙船在河道上大肆挖沙，河道兩岸的植被遭到破

3、壞，防洪河堤多處塌陷，水土流失給河道防洪帶來安全隱患。處塌陷，水土流失給河道防洪帶來安全隱患。非法采沙船只在河南汝河河道上采 因河道過度采沙，河南汝河襄縣十因河道過度采沙，河南汝河襄縣十里鋪段的防洪堤出現(xiàn)多處塌陷里鋪段的防洪堤出現(xiàn)多處塌陷河南汝河襄縣十里鋪段汝河防洪堤出現(xiàn)河南汝河襄縣十里鋪段汝河防洪堤出現(xiàn)多處塌陷多處塌陷2007年6月15日凌晨5時5分,連接佛山南海和鶴山市的325國道九江大橋在采砂船的猛撼下瞬間轟然坍塌。2013年5月12日4時20分許，一萬噸船（12500噸石灰石由銅陵駛往福建羅源）碰擦南京長江大橋六孔與七孔之間的橋墩后，在大橋下游3.5公里處的北岸岸邊淺灘處沉沒，船上18

4、名船員全部獲救，大橋暫無恙。海砂在建筑用砂礫石資源中的比重越來越大。英國、丹麥、挪威、瑞典、比利時、加拿大、澳大利亞、新西蘭、日本、韓國、土爾其和印度等國家以及我國的臺灣地區(qū)，在海砂應(yīng)用于工程建設(shè)方面已有多年的歷史和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。河砂、陸砂資源短缺的日本，早在20 世紀(jì)40 年代就已經(jīng)開始利用海砂配制混凝土了，特別是20 世紀(jì)80 年代到90 年代，日本海砂的利用量所占建筑用砂的比例高達(dá)30%。2.海砂的定義行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JGJ 206-2010將“海砂”定義為：出產(chǎn)于海洋和入?？诟浇纳?，包括灘砂、海底砂和入?？诟浇纳?。將“入?？诟浇纳啊奔{入海砂的范疇，解決了長期以來對江河入

5、海口附近的所謂“咸水砂”是否屬于海砂問題的爭論。入?？谑呛恿髋c海洋的匯合處，淡水和海水的界線不易分明，且隨著季節(jié)發(fā)生變化，本著從嚴(yán)控制的原則，故將入海口附近的砂納入海砂范疇?！昂Ｉ盎炷痢倍x為：細(xì)骨料全部或部分采用海砂的混凝土。這樣一來，凡是摻有海砂的混凝土，無論摻加比例多少，都視為海砂混凝土，這也體現(xiàn)了“從嚴(yán)控制”的原則。經(jīng)脫鹽后的海砂可作為建筑材料使用，廣泛用于城市建設(shè)、公路、鐵路和橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)建筑。海底砂海灘砂海水倒灌砂我國東、南兩向與海洋相連，擁有長達(dá)18000km 的海岸線，海砂資源豐富，各類砂體面積達(dá)34.2 萬km2，淺海海砂儲量約1.6 萬億t。20 世紀(jì)3040 年代，

6、我國局部地區(qū)曾將海砂用于臨時建筑；70年代末，個別沿海城市開始出現(xiàn)使用海砂的建筑結(jié)構(gòu)，但規(guī)模較小。近年來我國海砂開采業(yè)迅猛發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國海砂開采約9000多萬噸，其產(chǎn)值達(dá)22.5億元。開采海砂解決了沿海地區(qū)工程建設(shè)用砂的緊張狀況，在一些沿海城市中，海砂已經(jīng)成為工程建設(shè)用砂的重要來源。目前，寧波、舟山地區(qū)的建筑用砂90%以上為海砂。采砂船寧波 舟山 海砂采集與淡化 運(yùn)砂船 固定塔架 吸砂管道 出砂口和滾篩卷揚(yáng)機(jī)和運(yùn)砂船 岸上淡化 船上淡化 二、海砂二、海砂 對混凝土的危害對混凝土的危害1.海砂中有害物質(zhì)我國沿海一帶海砂資源豐富，挖掘潛力大。與河砂相比，海砂有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：含泥

7、量低；細(xì)度模數(shù)適中，級配良好；來源豐富，貯存量大，成本低。海砂中含有大量對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑耐久性不利的物質(zhì)，這些有害物質(zhì)及其危害主要有：(1)海砂中含有大量氯鹽會導(dǎo)致混凝土中鋼筋銹蝕。一般情況下氯離子超標(biāo)的海砂建筑，在不到10年的使用時間里就可能出現(xiàn)鋼筋銹蝕問題。氯化物的存在會使鋼筋表面的鈍化膜遭受破壞，進(jìn)而在鋼筋表面形成腐蝕電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，鋼筋不斷腐蝕產(chǎn)生的銹蝕產(chǎn)物因體積增大47 倍，會在鋼筋周圍產(chǎn)生張應(yīng)力，積累到一定時候，會造成混凝土保護(hù)層的剝落或鋼筋開裂。(2)海砂中的硫酸鹽危害。硫酸鹽會與混凝土孔隙內(nèi)生成水化硫鋁酸鈣，膨脹，導(dǎo)致混凝土的脹裂和剝落。海砂中其他的鹽類物質(zhì)在混凝土中

8、會發(fā)生結(jié)晶膨脹，可能引發(fā)混凝土發(fā)生體積穩(wěn)定性問題，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。(3)海砂含有貝殼等物質(zhì)。會明顯降低混凝土的和易性，混凝土的抗拉、抗折、抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能，以及混凝土的抗凍性、抗磨性、抗?jié)B性等耐久性能均有所降低，甚至還會影響混凝土的體積穩(wěn)定性。(4)海砂含有蛋白石、燧石等礦物質(zhì)和鈉、鉀等堿金屬，是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)的重要因素，從而使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性降低。(5)海砂中含有硫和磷等有害物質(zhì)，這些物質(zhì)含量高時可能會使混凝土的強(qiáng)度降低 15%以上。一些地方目前仍然存在偷用、誤用或不合理利用海砂的情況。海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JGJ206-2010規(guī)定鋼筋混凝土用海砂要用淡水沖洗

9、，且氯離子含量不應(yīng)大于0.03%。部分砂商為了節(jié)省成本，采用了海水沖洗海砂，或者沖洗達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。為此，需要加強(qiáng)宣傳和貫徹相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的執(zhí)行力度，讓廣大工程技術(shù)人員認(rèn)識到使用未經(jīng)凈化處理海砂的極大危害性，促使其科學(xué)、合理地利用海砂，滿足工程建設(shè)的需要。2013年3月，深圳海砂危樓事件經(jīng)曝光后引起強(qiáng)烈反深圳海砂危樓事件經(jīng)曝光后引起強(qiáng)烈反響。響。深圳海砂事件進(jìn)展：深圳海砂事件進(jìn)展：31家混凝土公司遭嚴(yán)處。家混凝土公司遭嚴(yán)處。深圳多處建筑工地使用不合格海砂混凝土深圳多處建筑工地使用不合格海砂混凝土 采砂老板采砂老板設(shè)法規(guī)避檢測設(shè)法規(guī)避檢測。2.混凝土中鋼筋的電化學(xué)腐蝕混凝土中鋼筋的電化學(xué)腐蝕鐵在熱

10、力學(xué)上是不穩(wěn)定的，有力圖恢復(fù)為原來能量較低、更為穩(wěn)定的氧化物的傾向。鐵在環(huán)境作用下，進(jìn)行這種自發(fā)的釋放能量的氧化過程就是鐵的腐蝕。鋼鐵的腐蝕形式有多種，混凝土中鋼的腐蝕是通過電化學(xué)途徑實(shí)現(xiàn)的。鐵鐵的自然循環(huán)的自然循環(huán) 煉鋼礦化鐵礦石鋼鐵生銹鋼鐵熱力學(xué)自發(fā)過程（熱力學(xué)第二定律）鐵銹（1）金屬）金屬為何會發(fā)生腐蝕？為何會發(fā)生腐蝕？（2）硅酸鹽水泥對鋼筋的防銹保護(hù)）硅酸鹽水泥對鋼筋的防銹保護(hù)硅酸鹽水泥水化時會在孔溶液中生成大量 Ca(OH)2，使得混凝土孔溶液可以保持高堿性（pH值為12.513）。在堿性環(huán)境中，鋼筋表面會很快生成一層致密的、厚度約為210nm的尖晶石固溶體 Fe3O4-Fe2O3膜

11、。鈍化膜在高堿性環(huán)境下可以穩(wěn)定存在并保護(hù)鋼筋不被有害離子侵蝕。由碳化等原因造成的pH值降低會導(dǎo)致鋼筋表面鈍化膜的分解，加速電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，引發(fā)鋼筋銹蝕。在氯離子作用下，即使在高堿性環(huán)境中，也可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕。（3）氯化物導(dǎo)致鋼筋銹蝕的作用機(jī)理）氯化物導(dǎo)致鋼筋銹蝕的作用機(jī)理1）破壞鈍化膜）破壞鈍化膜水泥水化的高堿性（水泥水化的高堿性（pH12.6），使其內(nèi)鋼筋表面），使其內(nèi)鋼筋表面產(chǎn)生一層致密的鈍化膜，這是混凝土中鋼筋正常產(chǎn)生一層致密的鈍化膜，這是混凝土中鋼筋正常情況下不受銹蝕的主要原因。然而，此鈍化膜只情況下不受銹蝕的主要原因。然而，此鈍化膜只有在高堿性環(huán)境中才是穩(wěn)定的，這一點(diǎn)十分重要，有在高

12、堿性環(huán)境中才是穩(wěn)定的，這一點(diǎn)十分重要，卻常被人忽視。卻常被人忽視。當(dāng)當(dāng)pH11.5時，鈍化膜就開始不穩(wěn)定（臨界值）；時，鈍化膜就開始不穩(wěn)定（臨界值）；當(dāng)當(dāng)pH9.88時，鈍化膜生成困難或已經(jīng)生成的鈍化時，鈍化膜生成困難或已經(jīng)生成的鈍化膜逐漸破壞，膜逐漸破壞，Cl-進(jìn)入混凝土中并到達(dá)鋼筋表面，進(jìn)入混凝土中并到達(dá)鋼筋表面，當(dāng)它吸附于局部鈍化膜處時，可使該處當(dāng)它吸附于局部鈍化膜處時，可使該處pH值迅速值迅速降低。降低。2）形成“活化鈍化”腐蝕原電池Cl-對鋼筋表面鈍化膜的破壞首先發(fā)生在局部（點(diǎn)），使這些部位（點(diǎn)）露出了鐵基體，與尚完好的鈍化膜區(qū)域之間構(gòu)成電位差（腐蝕電池），鐵基體作為陽極而受銹蝕，大

13、面積的鈍化膜區(qū)作為陰極。銹蝕電池作用的結(jié)果，鋼筋表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕，由于大陰極（鈍化膜區(qū)）對應(yīng)于小陽極（鈍化膜的破壞點(diǎn)），坑蝕發(fā)展十分迅速。這就是氯離子對鋼筋表面產(chǎn)生以“坑蝕”為主破壞的原因所在。3）催化作用催化作用又稱為Cl-的陽極去極化作用。Cl-不僅促成了鋼筋表面的腐蝕電池，而且加速電池作用的過程。Cl-只參與了反應(yīng)過程，起到“搬運(yùn)”作用，重要的是它在這個過程中并沒有被“消耗”掉，即凡是進(jìn)入混凝土中游離狀態(tài)的Cl-，會周而復(fù)始地起破壞作用，這也是氯鹽危害的特點(diǎn)之一。（5）Cl-與水泥的作用及對鋼筋銹蝕的影響水泥中的鋁酸三鈣（C3A），在一定條件下可與氯鹽作用生成不溶性“復(fù)鹽”，降低了混凝土中游

14、離Cl-的存在。但是，復(fù)鹽”只有在強(qiáng)堿性環(huán)境下才能生成和保持穩(wěn)定，當(dāng)混凝土的堿度降低時，“復(fù)鹽”會發(fā)生分解，重新釋放出Cl-來。在同時含有硫酸鹽的情況下，Cl-與C3A生成“復(fù)鹽”，有利于降低硫酸鹽與C3A作用而發(fā)生的“膨脹”破壞，也就是說Cl-在一定條件下可抑制硫酸鹽對混凝土的破壞作用，但必須保持混凝土的高堿度，并且氯鹽、硫酸鹽在混凝土中有較低的濃度。否則，氯鹽與硫酸鹽高濃度的累加作用，將加速鋼筋銹蝕和對混凝土的破壞。海砂橋（4）海砂中的硫酸鹽侵蝕海砂中的硫酸鹽侵蝕海水中含有很多SO42-離子，與氫氧化鈣反應(yīng)，使混凝土失去氫氧化鈣，而且使混凝土堿度降低，進(jìn)而引起水泥水化產(chǎn)物的分解，造成對混凝

15、土的浸析性破壞。水泥石中的產(chǎn)物，只有在一定的堿度環(huán)境中才穩(wěn)定，當(dāng)周圍環(huán)境堿度降低時，很容易與呈酸性的硫酸鎂反應(yīng)?；炷潦艿搅蛩猁}侵蝕生成硫鋁酸鈣，硫鋁酸鈣體積膨脹使混凝土內(nèi)應(yīng)力增大，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞，綜合以上可以看出硫酸鎂可以不斷消耗水泥水化產(chǎn)物，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致氯離子在鋼筋混凝土界面更快的富集，加快鋼筋的銹蝕速率。三、三、海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JGJ206-2010（以下簡稱規(guī)范），自2010年12月起實(shí)施。(1).用于配制混凝土的海砂應(yīng)做凈化處理規(guī)范將“用于配制混凝土的海砂應(yīng)做凈化處理用于配制混凝土的海砂應(yīng)做凈化處理”作為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行?！皟?/p>

16、化處理”作為本規(guī)范的特有術(shù)語，被定義為：采用專用設(shè)備對海砂進(jìn)行淡水淘洗并使之符合規(guī)范要求的生產(chǎn)過程。因此，海砂的凈化處理需要采用專用設(shè)備進(jìn)行淡水淘洗，并去除泥、泥塊、粗大的礫石和貝殼等雜質(zhì)。這主要是考慮到采用簡易的人工清洗，含鹽量和雜質(zhì)不易去除干凈，且均勻性差，質(zhì)量難以控制。（2）海砂不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土規(guī)范規(guī)定：“海砂不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土”。雖然國外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定海砂不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土，但對預(yù)應(yīng)力混凝土的氯離子總量有極為嚴(yán)格的限制?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T 50476的有關(guān)條文規(guī)定，重要結(jié)構(gòu)的混凝土不得使用海砂配制。而預(yù)應(yīng)力混凝土一般屬于重要結(jié)構(gòu)，（3）關(guān)于海砂中氯鹽限量的規(guī)

17、定規(guī)范提高對海砂中氯離子含量的要求，規(guī)定海砂的氯離子含量不得大于0.03%。同時對其他原材料（水泥、拌和用水等）的氯離子含量也提出了較高要求，以達(dá)到“從嚴(yán)控制”的目的。（4）從嚴(yán)控制海砂中的堅(jiān)固性、含泥量、泥塊含量和云母含量等技術(shù)指標(biāo)堅(jiān)固性、含泥量、泥塊含量和云母含量等技術(shù)指標(biāo)都是取建筑用砂GB/T148684和普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中偏于安全甚至最嚴(yán)格的限值（見表10-5）。（5）強(qiáng)調(diào)海砂混凝土的耐久性除了從嚴(yán)控制海砂及海砂混凝土的氯離子含量外，規(guī)范還突出強(qiáng)調(diào)了海砂混凝土的耐久性，并對海砂混凝土的碳化深度、抗硫酸鹽等級、抗氯離子滲透性能、抗?jié)B等級和抗凍等級等技術(shù)指標(biāo)，提出了相應(yīng)

18、的基本要求（見表10-6），要求在質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收中包含耐久性的項(xiàng)目。（6）對海砂的貝殼含量適當(dāng)放寬。在對海砂提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)中，貝殼含量是唯一項(xiàng)被適當(dāng)放寬的指標(biāo)。規(guī)范規(guī)定，在一般情況下，海砂的貝殼含量應(yīng)滿足表10-7的要求。目前，寧波、舟山地區(qū)經(jīng)過凈化的海砂，其貝殼含量的常見范圍是 5%8%。如按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其使用將受到不同程度的限制。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用貝殼含量在 7%8%的海砂完全可以配制出 C60甚至更高強(qiáng)度等級的混凝土，且試驗(yàn)室的耐久性指標(biāo)良好。從目前取得的貝殼含量對普通混凝土抗壓強(qiáng)度和自然碳化深度影響的 10年數(shù)據(jù)來看，貝殼含量從 2.4%增加到 22.0%，抗壓強(qiáng)度和自然碳化深度

19、無明顯變化。（7）海砂混凝土的力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在同等條件下，海砂混凝土的力學(xué)性能與河砂混凝土基本相當(dāng)，故可以按照普通混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，規(guī)范規(guī)定：海砂混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、彈性模量、軸心抗壓強(qiáng)度與軸心抗拉疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、疲勞變形模量等，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010的規(guī)定。（8）海砂混凝土的配合比設(shè)計(jì)海砂混凝土與河砂混凝土的配合比設(shè)計(jì)基本相同，但需要注意以下幾點(diǎn)：注意控制海砂混凝土總的氯離子含量，在某些情況下，需要選擇氯離子含量較低的原材料（如外加劑和礦物摻合料）才能符合總的氯離子含量的要求。應(yīng)注意貝殼、輕物質(zhì)對海砂混凝土拌合物性能的影響，必要時需要進(jìn)行

20、調(diào)整。配合比設(shè)計(jì)要滿足耐久性能的要求。（9）海砂混凝土的施工、質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收海砂混凝土施工的總體要求與普通混凝土無異，但應(yīng)注意海砂混凝土拌合物性能的變異性相對較大，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制。海砂混凝土工程的質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收與普通混凝土工程無異，但應(yīng)注意將海砂混凝土的長期性能和耐久性能作為驗(yàn)收的主要內(nèi)容之一。三、海砂混凝土耐久三、海砂混凝土耐久性措施性措施為了在保證工程質(zhì)量前提下利用海砂，可以采用對海砂進(jìn)行預(yù)處理、抑制鋼筋銹蝕、采用涂層鋼筋、陰極保護(hù)、氯離子固化等措施延長混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命。以下介紹幾種常用方法：我國典型海砂凈化生產(chǎn)線工藝流程1.海砂預(yù)處理海砂預(yù)處理(1)海灘自然放置法：將海砂堆積到一定厚度

21、，自然堆放數(shù)月或幾年，經(jīng)雨水沖刷，取樣化驗(yàn)其氯化物的含量，合格后使用。此方法節(jié)省，但費(fèi)時占地，放置時間一般需要2個月，且由于鹽析的作用而效果往往不甚明顯，不能解決應(yīng)急需要。(2)淡水沖洗法：此方法又包括斗式濾水法和散水法。斗式濾水法可在較窄的場地上作業(yè)，每立方米海砂需消耗淡水 0.8 噸，每批砂除鹽時間約 12-24 小時，而散水法需較大場地，但是用水量較少(每立方米砂消耗淡水 0.2 噸以上)，每批砂除鹽時間 12 小時以上。(3)機(jī)械法：這種方法可在較窄的場地上作業(yè)，每立方米砂需消耗淡水 1.5 噸以上，耗水量較大，并需要分級機(jī)械、離心機(jī)械、給水設(shè)備、排水設(shè)備等，淡化所需時間短，但在應(yīng)急使

22、用海砂的地區(qū)，淡水也是比較寶貴的資源。(4)混合法：將海砂與河砂按適當(dāng)?shù)谋壤龘胶驮谝黄?，其根本目的也是降低氯化物的含量。海砂與河砂的比例可根據(jù)其混合物取樣化驗(yàn)其氯化物的含量，當(dāng)其氯化物的含量小于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)后，方可使用。2.摻加鋼筋阻銹劑摻加鋼筋阻銹劑摻加鋼筋阻銹劑是防止或延緩混凝土中鋼筋銹蝕的最簡單有效的方法之一。鋼筋阻銹劑又稱為緩蝕劑。鋼筋阻銹劑是一種液態(tài)或粉末狀的化學(xué)物質(zhì)，以很小的濃度加入到混凝土中，就能有效地抑制鋼筋的腐蝕，從而延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。阻銹劑在酸洗、鍋爐冷卻水系統(tǒng)及石油化工等領(lǐng)域的成功應(yīng)用已有近百年的歷史，但直到20世紀(jì)70年代才引入到混凝土中用于保護(hù)鋼筋。在澆

23、制混凝土構(gòu)件時，阻銹劑作為外加劑加入到混凝土拌和物中，通過抑制鋼筋表面上的陰極反應(yīng)或陽極反應(yīng)，來阻止鋼筋的腐蝕。亞硝酸鹽是混凝土中研究應(yīng)用最早、最多的一種阻銹劑，1978年亞硝酸鹽投人大量商業(yè)應(yīng)用。由于亞硝酸鹽有一定毒性，只能在混凝土澆注時以外加劑的形式加入；對于已建混凝土結(jié)構(gòu)則無能為力；同時亞硝酸鹽屬于陽極型阻銹劑，在使用過程中逐漸消耗或被水浸溶導(dǎo)致量不足時，可能加速局部腐蝕。因此近10余年來相繼開發(fā)了一些其它種類的阻銹劑。20世紀(jì)80年代以來，美國Cortec公司開發(fā)的胺基羧酸鹽率先將氣相緩蝕劑與其它有機(jī)阻銹劑復(fù)合應(yīng)用于保護(hù)鋼筋混凝土。由于這類阻銹劑具有在混凝土孔隙中通過氣相和液相擴(kuò)散到鋼

24、筋表面形成吸附膜從而產(chǎn)生阻銹作用的特點(diǎn)，因此將它命名為遷移性阻銹劑(MCI)。MCI具有以下特點(diǎn)：對新拌混凝土性能影響??；能通過混凝土孔隙網(wǎng)絡(luò)中液相和氣相擴(kuò)散到鋼筋表面形成鈍化膜，可不必清除鋼筋周圍被污染的混凝土，因此能節(jié)省修補(bǔ)人力、物力和財(cái)力，并在很大程度上保持混凝土結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的穩(wěn)定性，減少結(jié)構(gòu)修補(bǔ)帶來的對結(jié)構(gòu)安全性的風(fēng)險；其次遷移性阻銹劑屬于，不會因?yàn)樵O(shè)計(jì)或施工使用不當(dāng)(如用量偏低、流失)而造成意外的加速腐蝕，減少了工程技術(shù)人員的擔(dān)心。目前市售的MCI已被確認(rèn)為環(huán)保型外加劑。另一類是電遷移性阻銹劑，在電場作用下，帶正電的阻銹基團(tuán)進(jìn)入混凝土內(nèi)部后起作用。遷移性阻銹劑，使得由原來的在拌和混凝

25、土?xí)r摻人擴(kuò)大到用于控制已腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)上。把其水溶液涂覆在混凝土表面，阻銹成分能在內(nèi)外濃差或電場的作用下向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，以改善鋼筋表面的電化學(xué)隔離作用，達(dá)到阻止鋼筋的繼續(xù)腐蝕的目的。3.涂層鋼筋涂層鋼筋良好的抗化學(xué)侵蝕性能，重要的是可抵御水溶性介質(zhì)的侵蝕；良好的物理性能；形成連續(xù)的涂層，因?yàn)獒樋准捌茡p點(diǎn)都是發(fā)生腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)；與鋼材有良好的粘接性能。涂層鋼筋有熱浸鍍鋅鋼筋和涂層鋼筋兩大類。鍍鋅鋼筋起源于20世紀(jì)70年代，鍍鋅層還兼有犧牲陽極保護(hù)作用，但由于保護(hù)作用有限、表面析氫影響?zhàn)そY(jié)力甚至引起氫脆、貯存不當(dāng)會產(chǎn)生白銹等問題，對它的實(shí)際應(yīng)用人們持謹(jǐn)慎態(tài)度。靜電噴涂粉末環(huán)氧涂層鋼筋，是將環(huán)氧粉

26、末材料靜電噴涂到經(jīng)除銹凈化并預(yù)熱的鋼筋表面，環(huán)氧粉末立即熔融、硫化并立即固化而成一層連續(xù)、堅(jiān)韌、不滲透的膜，具有極高的防腐蝕性能，之后很快被應(yīng)用于賓夕法尼亞州一座新建的公路橋面板上，并迅速推廣應(yīng)用。現(xiàn)在涂層鋼筋的涂裝技術(shù)已較為成熟，有一整套完備的產(chǎn)品重量檢測手段，美國、英國、日本及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO等均制定了涂層鋼筋的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，我國建設(shè)部也于1997年批準(zhǔn)了“環(huán)氧涂層樹脂鋼筋”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JG 30421997)，對該產(chǎn)品的應(yīng)用制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)定。環(huán)氧涂層鋼筋在送到工程現(xiàn)場運(yùn)輸、保管等環(huán)節(jié)及施工過程中也難免會使涂層損傷，涂層損傷處成為陽極區(qū)而發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕，因此對這些損傷處必須進(jìn)行

27、修補(bǔ)或采用與陰極保護(hù)聯(lián)合防腐蝕措施。在同一結(jié)構(gòu)中，應(yīng)避免未涂鋼筋與涂層鋼筋的混用，因?yàn)橐坏﹥烧唠娺B接，就有形成腐蝕電池的可能。有些結(jié)構(gòu)也不推薦使用環(huán)氧涂層鋼筋，例如有大的沖擊載荷的或鋼筋密集的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樯皾{與涂層的附著力較差，受到?jīng)_擊時會脫開4.改善混凝土本身的結(jié)構(gòu)改善混凝土本身的結(jié)構(gòu)提高混凝土保護(hù)層本身的防護(hù)性能是基本的防護(hù)措施，其基本內(nèi)容是通過精心設(shè)計(jì)和施工，最大限度地提高混凝土的抗?jié)B性，利用高性能混凝土優(yōu)異的密實(shí)性和抗?jié)B性，抑制侵蝕性離子的滲透，延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。這種方式對外源性氯離子危害效果更為顯著。各種有害物質(zhì)是通過混凝土內(nèi)毛細(xì)孔到達(dá)鋼筋表面后起作用的，要降低水泥水化后水泥漿

28、體中游離水分形成的毛細(xì)管孔道網(wǎng)，即原始水灰比要小。5.氯離子固化氯離子固化氯離子固化是指通過水泥水化產(chǎn)物與氯離子的結(jié)合或吸附作用，減小環(huán)境中自由氯離子的濃度，從而延緩鋼筋銹蝕和延長結(jié)構(gòu)使用壽命。氯離子結(jié)合性能受膠凝材料成分、鋁酸鹽含量、水泥凝膠（主要是 C-S-H 比表面大小及孔隙溶液溶解成分和數(shù)量）的影響?？梢酝ㄟ^采用不同的輔助膠凝材料如礦渣、粉煤灰、偏高嶺土等來提高混凝土結(jié)合氯離子的能力，從而降低混凝土孔隙溶液中的自由氯離子含量。6.電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)是在混凝土結(jié)構(gòu)表面設(shè)置陽極，使鋼筋成為陰極，構(gòu)成回路對鋼筋進(jìn)行保護(hù)。該技術(shù)不需像傳統(tǒng)的修補(bǔ)方法那樣，要鑿除大量尚未銹脹破壞但已污

29、染的混凝土保護(hù)層，與傳統(tǒng)方法相比，電化學(xué)保護(hù)能大大節(jié)省修補(bǔ)時間，減輕工作量，減少鑿除過程中造成的混凝土微裂縫，降低粉塵，并可以從根本上抑制已碳化或被氯離子污染所引起的鋼筋的腐蝕。電化學(xué)保護(hù)技術(shù)，根據(jù)其工作特點(diǎn)及保護(hù)機(jī)理的不同，可分為陰極保護(hù)和電化學(xué)脫鹽(再堿化)兩類。(1)陰極保護(hù)電化學(xué)腐蝕的過程是鐵失去電子成為離子的過程。陰極保護(hù)則針對這一特點(diǎn)，將足夠量的電子輸送到鋼筋表面，強(qiáng)制使鋼筋成為陰極，阻止鋼筋釋放電子，從而抑制鋼筋的腐蝕。它被認(rèn)為是唯一已證實(shí)能完全制止暴露于大氣的鹽污染混凝土中鋼筋腐蝕破壞的維修技術(shù)。20世紀(jì)50年代起，陰極保護(hù)技術(shù)被應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)上，用于防止海中或地下鋼筋混凝土

30、結(jié)構(gòu)的腐蝕，而對于處于大氣中非飽水的混凝土結(jié)構(gòu)，陰極保護(hù)技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵是必須有一種合適的陽極系統(tǒng)使保護(hù)電流能在這種高電阻率的結(jié)構(gòu)上均勻分布。A.A.外加電流陰極保護(hù)：外加電流陰極保護(hù)：通過外加直流電源以及輔通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護(hù)金屬，使被助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。應(yīng)用：應(yīng)用：保護(hù)大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬保護(hù)大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)，如：長輸埋地管道，大型罐群等。結(jié)構(gòu)，如：長輸埋地管道，大型罐群等。外加電流陰極保護(hù)原理外加電流陰極保護(hù)原理外加電流陰極保護(hù)示意

31、圖電流關(guān)系:IcIc-Ia外加電流陰極保護(hù)陽極區(qū)陰極區(qū)腐蝕金屬陰極陽極IcorIaIc腐蝕電池I直流電源輔助陽極陰極陽極輔助陽極IIcIaIaI-20世紀(jì)80年代后期，為了擴(kuò)展該技術(shù)應(yīng)用范圍，先后研制了可以在立面、頂面上實(shí)施的耐用數(shù)十年的陽極系統(tǒng)，使陰極保護(hù)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。目前，在發(fā)達(dá)國家陰極保護(hù)已被作為鹽污染鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有效的修復(fù)技術(shù)，并已制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為陰極保護(hù)的有效的實(shí)施提供了依據(jù)。對已有的應(yīng)用陰極保護(hù)的鋼筋混凝土的調(diào)查表明，其中大多數(shù)可長期可靠地抑制鋼筋的腐蝕，大大降低了維修成本。犧牲陽極保護(hù)原理圖犧牲陽極保護(hù)原理圖B.犧牲陽極保護(hù)(2)電化學(xué)脫鹽和再堿化電化學(xué)脫鹽和再

32、堿化技術(shù)的基本原理是在置于混凝土表面上的陽極與鋼筋(陰極)通一較大的直流電，電流密度高達(dá)為13 A/m2，在這樣強(qiáng)的電場作用下，鹽污染混凝土內(nèi)的氯離子快速向外部遷移，在短期內(nèi)達(dá)到驅(qū)趕氯離子的目的，同時鋼筋上產(chǎn)生的陰極反應(yīng)產(chǎn)物OH，使鋼筋周圍混凝土孔隙液堿度提高，鋼筋恢復(fù)鈍態(tài)，停止腐蝕。鹽污染混凝土結(jié)構(gòu)，通常的處理時間為13個月，而碳化混凝土的處理時間約為1個月左右。為了防止氯離子或二氧化碳再次滲入混凝土，需要在處理完畢的混凝土表面施加覆蓋層。電化學(xué)脫鹽和再堿化技術(shù)修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)具有鑿除量小，實(shí)施簡單、可靠，能較好地解決鋼筋腐蝕問題，且不必長期維護(hù)管理，故該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展很快。自20世紀(jì)80年代末開發(fā)成功，到1994年的短短幾年時間內(nèi)全世界已有北美、英國、德國、瑞士、日本及中東等約20個國家和地區(qū)應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)。1994年歐洲制定了其推薦性標(biāo)準(zhǔn)，1995年挪威也將其列入混凝土修補(bǔ)的國家標(biāo)準(zhǔn)。南京水利科學(xué)研究院子1992年開始從事這一技術(shù)的開發(fā)研究，在取得室內(nèi)初步成果的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步進(jìn)行了包括陽極系統(tǒng)、適用范圍和工程試點(diǎn)等成套技術(shù)開發(fā)研究，目前已在沿海擋潮閘及海港碼頭鹽污染混凝土結(jié)構(gòu)上成功應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。謝謝