淺析熱帶濱海建筑

吉 慶,劉 濤, 劉亞楠

(中交一公局集團有限公司,北京 100000)

1 造成濱海地區建筑鋼筋出現腐蝕的原理

通常Ca(OH)2會產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包含在混凝土當中,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定的鈍化保護表層,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構會受到其碳化以及其他因素的影響,引起pH值出現下降,導致建筑中鋼筋的鈍化性遭到破壞,無法繼續保持穩定的狀態,對C02、O2、Cl-以及H20、等無法有效阻擋,引起電化學反應出現在混凝土中的鋼筋身上,進一步導致腐蝕。當鋼筋的腐蝕生銹體積逐漸增大時,混凝土的結構會受到破壞,隨著進入的腐蝕介質不斷增多,腐蝕狀況也會變得越來越嚴重。建筑中鋼筋發生腐蝕與當地的氣候有一定關系,高溫潮濕的氣候導致腐蝕加速,但硫酸鹽與氯鹽的侵蝕是導致出現腐蝕的關鍵因素。水泥石中含有水化鋁酸鈣和氫氧化鈣,它們與硫酸鹽發生化學反應,硫鋁酸鈣與石膏在反應中生成,體積會出現膨脹,最終造成混凝土松散、易碎,從而受到損壞。

2 濱海地區建筑鋼筋中的防腐蝕技術

2.1 間接防腐蝕技術

2.1.1 采用高性能的混凝土

目前土木工程領域中高性能的混凝土已經成為關注、研究的焦點,因為使用壽命長、穩定性與耐久性強是它的基本特點,其中主要有：抗滲防水、自修復以的混凝土,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構當中,阻銹劑能夠促進鈍化保護表層更加穩定、更加致密,而且增強極間阻抗的能力,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、保護時間長且維護過程較為簡便。對阻銹劑的選擇也非常重要,避免因選擇不當而造成對環境的污染。

2.1.3 關于混凝土表層的防腐涂層技術

借助阻隔材料防止腐蝕介質透過混凝土層對鋼筋進行侵蝕的技術被稱之為防腐蝕涂層技術,很多關于它的研究在現階段興起,且適用范圍較為。無機涂層、有機涂層以及復合涂層等屬于當腐蝕涂層的主要類別,根據施工中的不同要求,并結合現實中的狀況進行一系列具體的操作,最終達到防腐蝕的作用。針對于濱海地區而言,實現目的的主要方法是：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生脫落,再次進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、設計的混凝土水灰比要正確,還有澆筑混凝土時要適當延長攪拌時間、增加振搗的強度,這樣抗滲能力得到提升,對腐蝕介質侵入能夠高效攔截。如果混凝土表層的厚度增加,氧氣擴散會減弱,腐蝕介質滲入量隨之減少,從而提升內部結構穩定性,腐蝕速率大大降低。

2.2 直接防腐蝕技術

2.2.1 關于涂層鋼筋

所謂環氧樹脂涂層鋼筋,指借助噴涂的方法把固化劑、填料及環氧樹脂以粉末狀噴涂與鋼筋表層,再經高溫使其熱熔固化,厚度在0.15～0.30mm之間,它化學穩定性、和金屬的貼合性都比較強,阻礙腐蝕介質侵入鋼筋中,對外界的電力進行隔離,防止從鋼筋流過。關于建筑工業行業的標準我國早已編制完成,為《環氧樹脂涂層鋼筋》,且廣泛應用于各工程的建設過程當中。粵海鐵路瓊州海峽坐落于海口市新海鄉的西南側,它南岸的鐵路輪渡棧橋在建設過程中用掉212t涂層鋼筋。這時環氧涂層鋼筋的生產工藝、施工技術都已成熟；關于熱鍍鋅涂層鋼筋,表面有高達99%含鋅量的合金,處于混凝土高堿性條件中,具保護性、致密性的保護層形成,即使PH下降,但只要在范圍內就會具有保護作用。這種涂層有明顯優勢,即提升銹蝕鋼筋所對應的氯離子的濃度值,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功效。

2.2.2 關于耐腐蝕鋼

纖維塑料筋以及不銹鋼鋼筋是濱海區域主要的可利用的兩種耐腐蝕鋼筋。針對纖維塑料鋼筋。它是將多股的連續的纖維做為基底材料進行膠合后,借助特定模具的擠壓、拉拔之后形成的。密度小、抗腐蝕性強以及抗拉強度高屬于它顯著特點。我們可以通過粘紗技術生產纖維塑料螺紋筋,有效提升它與混凝土的粘結力。通過實驗證明,確實大大提升了與混凝土之間的粘結強度。混凝土和纖維塑料筋間的粘結強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。為了能夠提升剛進的抗腐蝕性,往往還可以將鉬、鎳等元素給予適量添加。現階段鐵素體鋼、奧氏體鋼在建筑工程中廣泛應用,它的造價高,是普通類鋼筋的5—10倍,為此,根據建設工程的實際需求,研發高性能、耐久且經濟的鋼筋具有重要意義,具有防腐性的鋼筋也是未來建筑業中的發展趨勢。

2.2.3 關于電化學的防護措施技術

這種技術分為兩種,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。關于外加電流法,將受保護的鋼筋和直流電流負極相連接,難溶性的陽極和正極相連接,形成保護電流,并連續流經混凝土介質,直至鋼筋的表層,產生陰極極化,因此被保護。該方法有一優點：系統可控制電源的電流,確保鋼筋受到的電流在保護范圍之內。在過去20多年中,受到污染的鋼筋混凝土結構就采用這種方法,而將其使用在新型鋼筋混凝土結構中是10年前左右才開始的,并慢慢發展至今。除此之外,還有別的優點,如氯化物、混凝土裂縫對其性能不會產生影響、暴露條件不決定有效期限等。

3 結束語

無論是理論還是實踐充分證明,研發混凝土結構中鋼筋的防腐設計具有重要作用和意義。隨著科技的不斷進步與發展,熱帶濱海建筑中鋼筋的防腐蝕技術將日益成熟,會為我國建筑事業領域貢獻自己的一份力量,促進其可持續發展。