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RI型鋼筋阻銹劑rebar inhibitor

放大字體  縮小字體 發布日期:2009-01-12  來源:中國混凝土網  作者:中國混凝土網
核心提示:RI型鋼筋阻銹劑rebar inhibitor

一、特點
  鋼筋阻銹劑是一種高效鋼筋阻銹劑,摻入混凝土中可以阻止或延緩鋼筋銹蝕,從而延長結構壽命,在國際分類中,屬于“摻入型”(DCI)。該產品適用于普硅和礦渣水泥配制的混凝土,對粉煤灰、礦渣粉、硅灰和常用的減水劑有較好的相容性。本產品對引氣劑有選擇性;在25℃以上使用時,有明顯早強,促凝作用,并有坍落度損失方面的影響,必要時可采取緩凝措施。它在鋼筋表面形成致密的保護層,當有害離子(如cl-)侵入混凝土結構中,它能有效的抑制、阻止和延緩鋼筋銹蝕的電化學反應過程,從而延長鋼筋混凝土結構的使用壽命。
二、主要技術指標

性 能
試 驗 項 目
標 準 指 標
實 測 值
防銹性
1、鹽水浸蝕試驗
無銹電位0~-250mV
無銹電位-179mV
2、干濕冷熱(60次)
無 銹
無 銹
3、電化學位移試驗
合 格
合 格
對混凝土性能影響試驗
1、抗壓強度
不降低
125%(對比基準組)
2、抗滲性
不降低
110%(對比基準組)
3、初凝時間/min
-60~+120(對比基準組)
-50(對比基準組)
注:檢驗依據:YB/T9231-98《鋼筋阻銹劑使用技術規程》。
三、使用范圍
按《鋼筋阻銹劑使用技術標準》(YB/T9231-98)和其它設計規范要求執行。本品主要用于以氯鹽為主的腐蝕環境,如海工與沿海工程、使用海砂以及有氯鹽腐蝕的工業建筑等。
四、混凝土性能指標
含氣量 ≤4%
泌水率之比 ≤100%
凝結時間差(初、終凝) -90~+120min
抗壓強度比 ≥100%
28d收縮率比 ≤135%
五、鋼筋阻銹性能檢驗符合國家行業標準
1、《鋼筋阻銹劑使用技術規程》(YB/T9231-98)。
試 驗 項 目
規 定 指 標
1、鹽水浸漬項目
無銹蝕
2、干濕冷熱循環試驗(60次)
無銹蝕(空白明顯銹蝕)
3、鋼筋銹蝕電化學試驗
無銹蝕
2、《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTJ275-2000)。
六、使用說明
1、推薦摻量為:(1)一般工業民用建筑、橋梁等輕微腐蝕環境,推薦摻量建議為4~8㎏/m3。(2)海港工程、沿海建筑等重度腐蝕環境,推薦摻量建議為8~12㎏/ m3。2、將本品與水泥、集料同時加入攪拌機內進行干攪,攪拌均勻后再加水進行攪拌,并適當延長攪拌時間,確?;炷翑嚢杈鶆?。3、與其它外加劑復合使用時,應先做混凝土試配,以確定其適應性;不得使用引氣型減水劑。配制混凝土所用原料應符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2001和《建筑用砂》GB/T14684-2001。4、本品為25公斤袋裝,儲存期一年,如有輕微吸潮結塊可溶于水中使用,在運輸、儲存過程中應避免雨淋、受潮,陰涼通風保存,遠離易燃易爆物,嚴禁明火;操作人員宜佩帶口罩、橡皮手套。
七、注意事項
1、一般采用干摻法,也可溶于拌合水中(包括部分不溶物)。一定要攪拌均勻,可適當延長攪拌時間。本品略有減水作用,可在保持原流動度的情況下適當減水。2、在與其他外加劑共用時,應先行摻加本品,待與水泥(混凝土)均勻混合后再加入其他外加劑。3、本品在高質量混凝土中才能更有效地發揮作用,必須遵守相關規范和設計規定,先做混凝土配合比試驗,確保混凝土質量與密實性。4、納入鋼筋阻銹劑的相關規程、規范:《工業建筑防腐蝕設計規范》、《海工混凝土結構設計規范》、《鹽漬土建筑規程》、《公路工程外加劑規范》等。
 

碳化造成的銹蝕

陽極  混凝土孔隙液作為電解質  陰極

 

氯離子造成的銹蝕

陽極  混凝土孔隙液作為電解質   陰極

鋼筋銹蝕的示意

   阻銹劑保護膜 

對陰、陽兩極同時進行保護

[ 應用實例 1]

  由于鋼筋銹蝕引起鋼筋混凝土結構物的破壞已經成為世界性問題。造成鋼筋銹蝕的主要原因是氯鹽。氯鹽一方面來自混凝土原材料,如拌和水、海砂、防冰鹽、鹽霧及氯鹽 ( 或含氯鹽 ) 外加劑等;另一方面來自使用環境,我國有相當多地下含氯鹽環境,除沿海地區外,還有鹽堿地、鹽湖地區及鹽污染的工業環境等。氯離子能透過混凝土到達鋼筋表面,破壞鋼筋表面氧化物鈍化膜而使鋼筋銹蝕。
   鐵轉化成鐵銹后,伴有體積的增加,其體積可增大到鐵的 6 倍,致使混凝土保護層隨鋼筋膨脹而開裂、起鼓、剝落,鋼筋完全失去保護,因此,鋼筋的銹蝕速度會更快,銹蝕使鋼筋斷面受損,降低鋼筋自身的力學性能,特別對處于高應力狀態下的高強預應力鋼筋,腐蝕敏感性更高,可能發生突然斷裂和造成事故。
   經過大量的調查研究和經濟分析表明,在有氯鹽存在的環境中建造鋼筋混凝土構筑物,宜在混凝土中摻加適量的鋼筋阻銹劑。

1 、氯離子對鋼筋的銹蝕機理
  
在水泥水化過程中生成大量的 Ca(OH) 2 ,使混凝土孔隙中充滿飽和的 Ca(OH) 2 溶液,其 pH 值大于 12 。鋼筋在堿性介質中,表面能生成一層穩定致密的氧化物鈍化膜,使鋼筋難以銹蝕。
   但是,當混凝土存在 C1 — 且 C1 — /OH — 的摩爾比大于 0.6 時,即使 pH>12 ,鋼筋表面的氧化物鈍化膜也可能被破壞而遭受銹蝕,這是由于氯離子在這些條件下可以穿透或活化鋼筋表面的氧化物保護膜,從而創造電化學腐蝕的條件。
   氯離子穿透或活化氧化物保護膜,會使鋼筋各部位的電極電位不同而形成局部電池,發生電化學反應:

Fe+ 2C 1 — → [FeCl 2 ] 2 —

[FeCl 2 ] 2 — - 2e → FeCl 2

FeCl 2 很容易進入溶液并發生電離: FeCl 2 → Fe 2 + + 2Cl —

于是溶液中的 Fe 2 + 和 OH — 結合成 Fe(OH) 2 。 Fe (OH) 2 又和溶解在水中的氧作用生成 Fe(OH) 3 ,即:

4Fe(OH) 2 +O 2 +2H 2 O → 4Fe(OH) 3

  而被腐蝕。而 Cl — 卻可以重新在鋼筋表面起作用,周而復始地促使鐵的陽極氧化過程而自身并不消耗。所以氯離子對鋼筋的腐蝕作用一旦發生,就會持續地無休止地進行下去,由此可見其危害性是相當巨大的。
   另外,氯離子的存在還能造成鋼筋表面的局部酸化,降低 pH 值,從而進一步促進鐵的陽極氧化速度;在鋼筋內部存在應力或有外界電流作用時,氯離子將加劇應力或電化學腐蝕。
   綜合上述研究分析結果,氯離子對混凝土中的鋼筋有明顯的破壞作用,為防患于未然,必須嚴格限制鋼筋混凝土中的氯離子含量,否則,其危害作用將會帶來嚴重后果。但是,當混凝土中的氯離子含量或外界滲入混凝土中的氯離子無法人為控制時,研究和實踐證明,在混凝土中摻加阻銹劑是阻止或減緩鋼筋銹蝕最經濟最簡便而有效的措施。

2 、高性能鋼筋阻銹劑的基本組成及其作用機理
  
高性能鋼筋阻銹劑是由分散組分、阻銹組分、防腐組分以及其它功能組分經過合理匹配復合而成。

2 . 1 分散組分
   分散組分為引氣型高效減水劑。高效減水作用導致水泥漿體絮凝結構成為均勻的分散結構,釋放出游離水,使混凝土拌合物達到規定稠度的用水量大大減少,因此硬化混凝土內部毛細孔隙減少,密實度提高,抗滲透能力顯著增強。
   由于高效減水劑能使水泥顆粒充分濕潤,水泥水化充分,水化產物分布均勻,混凝土內部結構的連續性和均勻性增強,孔徑細化,缺陷減少,從而使氯離子的滲透或擴散作用大大減弱,減緩了造成鋼筋銹蝕的可能性。
   引氣成分吸附到氣——液界面上以后,表面自由焓降低,即降低了溶液的表面張力,使混凝土拌合物在攪拌過程中極易產生許多微小的封閉氣泡,氣泡直徑和間隔系數大多在 200μm 以下,從而提高了水泥的保水能力,使混凝土拌合物的泌水性能大為減少。由于氣泡的阻隔,使混凝土拌合物中自由水的蒸發路線變得曲折、細小、分散,因而改變了毛細管的數量和特性,也使混凝土的抗滲性顯著提高,由于氣泡有較大的彈性變形能力,對由、水結冰所產生的冰晶應力有一定的緩沖作用,因而大幅度提高了混凝土的抗凍融破壞能力,使混凝土內部結構遭受損傷的可能性顯著降低,因此可以避免外界氯離子乘虛而入。

2 . 2 阻銹組分
   阻銹組分為鈍化劑和氧化物保護膜修補劑,它能促使鋼筋表面產生一層以 γ-Fe 2 O 3 或 Fe 3 O 4 為主要組成的氧化物鈍化膜,該膜厚度約為 20? ~ 100? ,并修補鋼筋表面的缺陷,使整個鋼筋被一層氧化物鈍化膜所包裹,致密性穩定性很好,能阻止氯離子穿透,降低鐵離子的游離速度,從而達到防銹目的。

2 . 3 防腐組分
   由于鋼筋混凝土結構外部的介質首先腐蝕混凝土,然后通過混凝土影響鋼筋。事實上對鋼筋而言,混凝土即是決定鋼筋性能的一種介質。所以,提高混凝土自身的防腐能力是確保鋼筋免于銹蝕的基本條件。可造成混凝土腐蝕的外部介質有酸性土壤及土壤或地下水中所含 CO 2 、 HCO 、 SO 、 C1 — 、 Mg 2+ 、NH 等,其中, Cl — 直接銹蝕鋼筋,其余的則先腐蝕混凝土,最終導致鋼筋銹蝕。
   在混凝土中摻加防腐劑,能提高混凝土自身的防腐能力,從而減緩對鋼筋的腐蝕。這是由于防腐劑可與有害物質化合成不溶性鹽類或絡合物,并借助于擴散作用從混凝土中浸出。另外,防腐劑還能抑制 Cl —的活化作用或加速 Cl — 化合成難溶的水合氯鋁酸鈣,從而減緩其對鋼筋的直接影響。

2 . 4 功能組分
   功能組分能使混凝土具有特殊的性能,以適應各種混凝土工程施工及硬化混凝土的具體需要。
   上述各種組分協同作用,互相促進,相得益彰,使阻銹劑的技術性能趨于完善。

3 、高性能鋼筋阻銹劑的防銹性能試驗

3 . 1 鹽水浸漬試驗
   用水溶液模擬水泥的化學成分和 pH 值,分別摻入 6 %的氯化鈉和 3 %的高性能鋼筋阻銹劑,然后將經過車光及清潔處理的 Q235 — A · F 鋼筋、冷拔低碳鋼絲和 20MnSi 鋼筋浸泡其中,觀察鋼筋隨時間的變化。觀察結果見表 1 。

表 1 鋼筋浸泡試驗

溶液化學成分

鋼筋種類

鋼筋持續浸泡若干時間 ( 月 ) 后銹蝕情況

6

12

18

24

30

36

42

阻銹劑

Q235 — A · F

3 %+ NaCl 6%

冷拔低碳鋼絲

+Ca(OH) 2

20MnSi

3 . 2 冷熱干濕循環試驗
   采用水灰比 0.5 ,灰砂比 1 : 2.5 ,摻入水泥重 3 %的高性能鋼筋阻銹劑配制砂漿,制作試塊時埋入鋼筋,標準養護 7 天后將試塊放入 3 % NaCl 溶液浸泡 16 小時,撈出放入 75C 的烘干箱中烘 4 小時,再取出置于室溫下停放 4 小時, 24 小時為一循環,分別連續進行 15 , 30 , 60 次循環,然后進行破型檢查,檢查結果見表 2 。

表 2 冷熱干濕循環試驗

砂漿配合比

鋼筋種類

冷熱干濕循環 ( 次 ) 試驗后鋼筋銹蝕情況

C:S:W: 阻銹劑

15

30

60

1:2.5:0.5:0.03

Q235 — A · F

冷拔低碳鋼絲

20MnSi

3 . 3 電化學綜合試驗
   電化學綜合試驗能快速檢驗腐蝕因素的潛在危險和對耐久性方面的影響,能體現平行試驗的一致性、重復試驗的重現性和與實際的相符性。

3 . 3 . 1 試件制備
   空白砂漿試樣采用標準水泥、標準砂、自來水 (C1 — < 200mg/L) ,水灰比為 0.5 ,灰砂比為 1 : 2.5 。
   受檢砂漿與空白砂漿完全相同,只是外摻水泥重 3 %的 NaCl 和高性能鋼筋阻銹劑。
   砂漿拌和均勻后制成試件,在規定的條件下養護到規定齡期后進行電化學綜合試驗。

3 . 3 . 2 自然電位測量
   將空白試件與受檢試件接入 SCA — 0.2 —Ⅱ 型鋼筋銹蝕評定儀上,轉動電位選擇,逐個測量記錄每個試件的自然電位。實測結果見表 3 。

表 3 鋼筋自然電位實測結果

自然電位指標范圍 /mV

判斷

自然電位實測結果 / mV

空白

NaCl 3 %

NaCl 3 %十阻銹劑 3 %

0 ~ -250

無銹蝕

-487

-565

-163

-25 0 ~ -400

不確定

<-400

銹蝕

  從表 3 的試驗結果可以看出,空白試件和摻加 3 % NaCl 的受檢試件中的鋼筋均有銹蝕的危險,而同時摻入 3 % NaCl 和 3 %高性能鋼筋阻銹劑的受檢試件中的鋼筋不會生銹。

3 . 4 混凝土耐介質腐蝕性
   模擬腐蝕介質的化學成分配制成腐蝕溶液,其化學成分為: NH 120mg/L , Mg 2+ 3000mg/L , SO 6000 mg/L , C l — 6000mg/L , pH ≤ 4.0 。
   配制混凝土所用原材料:硅酸鹽水泥 P · I42.5R , C 3 A 含量 13.65 %;沽河中砂,含泥量 1.4 %;花崗巖碎石 5mm ~ 31.5mm ,含泥量 0.36 %;自來水。
   混凝土配合比為: C : S : G=1 : 2.1 : 4.07 ,加水量控制坍落度 (6 ± 1)cm 。
   試驗計劃:每種混凝土各制作兩組試件,標準養護 28 天后,將其中一組試件放入靜止的清水中,另一組放入腐蝕溶澈中,浸泡 180 天后,作抗壓強度試驗,計算耐腐蝕系數。試驗結果列于表 4 。

表 4 摻 RI 系高性能鋼筋阻銹劑混凝土的耐蝕性

序號

阻銹劑摻量 / ( C × % )

抗壓強度 /MPa

耐蝕系數

28 天標準養護

28 天標養后水中 180 天

28 天標養后腐蝕溶液中 180 天

1

0

35.1

49.8

36.7

0.73

2

3

41.2

59.7

57.9

0.96

  表 4 的試驗結果說明,在混凝土中摻入高性能鋼筋阻銹劑能明顯提高混凝土的耐腐蝕性,亦即混凝土對鋼筋具有良好的保護作用。
   綜合上述試驗結果證明,高性能鋼筋阻銹劑具有優良的防腐阻銹性能,適合于可造成混凝土腐蝕和鋼筋腐蝕的環境下使用。

4 、應用
  
曾先后在青島海關邊檢大柚地下工程、青島農業銀行大樓地下工程、海爾工業園、青島漁業公司、萊州金礦、濱州熱電廠及代莊煤礦等工程中大量使用,保證了工程的使用壽命,取得了非常顯著的技術經濟效益。

[ 應用實例 2]

混凝土中鋼筋阻銹劑的應用

1 、世人注目的鋼筋腐蝕危害
  
以往有資料報道,美國腐蝕損失的 40 %與混凝土中鋼筋腐蝕相關。近期,美國腐蝕工程師學會 (NACE) 發布的數據表明,美國每年的總腐蝕損失已達 3000 億美元,占國民生產總值 (GDP) 的 4.2 %。另有報道指明,以基礎設施為主的鋼筋腐蝕破壞,其年經濟損失達 1500 億美元 ( 占總腐蝕損失的 50 %、占 GDP 的 2 % ) 。單就橋梁而言,美國 60 萬座橋中,已經有 40 %承載力不足,年修復費高達 2000 億美元。美國技術評估委員會確認,為維持一座橋, 40 年內總的修復費,已經相當于四座橋的初建費用 !
   美國因鋼筋腐蝕破壞所造成的損失,已經成為一個重大經濟問題,引起朝野的震驚和高度重視。另外,英國每年基礎設施的修復費為 55 億英鎊,澳大利亞的年腐蝕損失為 250 億美元,特別指明主要部分是鋼筋腐蝕造成的。歐洲、亞洲、中東等地區,有大量鋼筋腐蝕破壞的報道。實際上,鋼筋腐蝕破壞已經成為世界性問題。在混凝土耐久性國際會議上,在眾多影響混凝土耐久性的因素之中,鋼筋腐蝕被排在第一位。在經濟損失方面,一些國家也確實吃了大虧。這是我們的一面鏡子。
   引起鋼筋腐蝕的因素雖然是多方面的,但就世界大量鋼筋混凝土結構破壞的事例表明,氯鹽可稱作為主要“元兇”。氯鹽主要來源于道路化冰鹽和海洋環境。凡是冬季大量使用化冰鹽和海岸線長的國家和地區,以基礎設施為主的鋼筋腐蝕破壞就特別突出。
   我國是海岸線長的國家,內陸還有大范圍的鹽堿地,更值得注意的是,我國廣大北方地區正在大量使用氯鹽作為化冰鹽。此外,我國工業建筑中的鋼筋腐蝕比國外明顯嚴重?;A設施是國家的經濟命脈,又與人民生活休戚相關。在我國,以基礎設施為主的鋼筋腐蝕破壞,已經造成很大的危害,而未來潛在的威脅更是不可低估的。就“撒鹽”的危害而言,我國北方地區,一方面“撒鹽”逐年大幅度增加,另一方面又不采取防護措施,以北京為例, 1991 年撤鹽 400 噸, 2001 年撒鹽約 3000 噸,但橋梁設計規范中卻沒有防鹽腐蝕措施的規定。使用不滿 20 年的西直門立交橋,鋼筋腐蝕破壞嚴重 ( 已重建 ) ,東直門橋鋼筋腐蝕明顯 ( 已修復加固 ) ,三元橋等也有鋼筋腐蝕跡象。據悉,天津等市內立交橋也有同類情況發生。就海洋環境腐蝕而言,我國的海港碼頭、濱海設施、水工工程,更是有大量鋼筋腐蝕破壞的事例,大多達不到設計壽命的要求。大量修復工程已經或正在進行,可惜沒有經濟損失的統計數據。參照國外資料,按占 GDP 的 1 ~ 2 %計算,我國與鋼筋腐蝕有關的經濟損失 (2000 年計 ) ,約為 900 ~ 1800 億元 ( 此推算數據僅供參考 ) ,這應該是個驚人的數字。我國正在進行大規模的基礎設施建設,在鋼筋腐蝕危害方面,我們自己的經驗教訓應該認真總結,國外的經驗教訓更值得認真吸取,避免重走“吃大虧”的老路。
   對于以基礎設施為主的鋼筋腐蝕破壞,美國在總結經驗教訓的基礎上,提出了“以防為主”的戰略,即在腐蝕環境中的建設工程,必須采取防腐蝕措施。另外,在工程建設中,全面實施“全壽命經濟分析”法,一方面明確“壽命期”內的經濟責任,另一方面在保證設計壽命的基礎上,初建費加維護費要做到技術、經濟合理 ( 用四座橋的費用維護一座橋顯然是極不合理的 ) ?!叭珘勖洕治觥狈ㄔ腥缫韵吕e:氯鹽環境,鋼筋混凝土橋設計壽命為 40 年,采用加鋼筋阻銹劑作為預先防護措施,其附加費用為每平米 5 . 40 美元。若前期不采取防護措施,則 15 年開始修復,壽命周期 40 年內累積費用達每平米為 108 ~ 161 美元 (20 多倍 ) 。可見主張前期采取防護措施,具有十分重大的意義和長遠的經濟效益。
   為保證工程質量和結構物的耐久性,我國發布了《建設工程質量管理條例》 ( 即國務院 279 號令 ) 。規定設計單位要“注名工程合理使用年限”,工程承包單位,對于基礎設施的保修期限為“該工程的合理使用年限”。我國首次用政令確立工程質量與使用壽命的“責任制”。其意義是重大而深遠的。勢必也對鋼筋腐蝕危害的治理起到巨大推動作用。
   防止鋼筋腐蝕的技術措施有許多種,可歸納為兩大類。其一是提高混凝土自身的防護能力,如高性能混凝土;其二被稱作“附加措施”,主要包括:混凝土外涂層、特種鋼筋 ( 如環氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋等 ) 、陰極保護及鋼筋阻銹劑。作為耐久性措施,美國混凝土學會 (ACI) 確認,涂層以外的上述三種措施,能達到長期有效的防護目的。此三種措施各有特點與利弊,而在提高混凝土密實性的基礎上,摻用鋼筋阻銹劑,是最通常使用的方法,而且是最簡單、經濟和效果好的技術措施。因此,鋼筋阻銹劑的研究與工程應用,得到了十分迅速的發展。有統計表明, 1993 年,全世界約有 2000 萬 m 3 的混凝土使用了鋼筋阻銹劑,而到了 1998 年,至少有 5 億 m 3 的混凝土使用了鋼筋阻銹劑 (5 年增長 20 多倍 !) ,可見發展趨勢之迅猛。以下介紹鋼筋阻銹劑的性能、工程應用等情況。

2 、鋼筋阻銹劑的性質、分類與作用原理

2 . 1 定義
   鋼筋阻銹劑 (Rrebar Inhibitor 或 RI) 加入混凝土中能阻止或減緩鋼筋腐蝕的化學物質。
   一些能改善混凝土對鋼筋防護性能的礦物添加料 ( 如硅灰等 ) ,不作為鋼筋阻銹劑。通常的混凝土外加劑旨在改善混凝土自身的性能,而鋼筋阻銹劑旨在改善和提高鋼筋的防腐蝕能力,但都是加入到混凝土中使用的。因此,大多數國家將鋼筋阻銹劑歸入“混凝土外加劑”,也有一些國家作為獨立的鋼筋防銹產品。我國將最終歸類為“混凝土外加劑”中的一個種類。

2 . 2 分類
2 . 2 . 1 按使用方式和應用對象分
(1) 摻入型 (Darex Corrosion Inhibitor)(DGI) :摻加到混凝土中,主要用于新建工程也可用于修復工程。
(2) 滲透型 (Migrating Corrosion Inhibitor)(MCI) :涂到混凝土表面,滲透到混凝土內并到達鋼筋周圍,主要用于老工程的修復。

2 . 2 . 2 按形態分
(1)水劑型:約含 70 %的水,國外主要是水劑型。
(2) 粉劑型:固體粉狀物,大多溶于水。國內目前主要是粉劑型

2 . 2 . 3 按化學成分分
(1) 無機型:成分主要由無機化學物質組成。
(2) 有機型:成分主要由有機化學物質組成。
(3) 混合型:由有機和無機化學物質組成。

2 . 2 . 4 按作用機理劃分
(1) 陰極型; (2) 陽極型; (3) 混合型。

2 . 3 作用原理
(1) 陽極型:混凝土中鋼筋腐蝕通常是一個電化學過程。凡能夠阻止或減緩陽極過程的物質被稱作陽極型阻銹劑。典型的化學物質有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽等。它們能夠在鋼鐵表面形成“鈍化膜”。常用作鋼筋阻銹劑成分的是亞硝酸鹽。此類阻銹劑的缺點是會產生局部腐蝕和加速腐蝕,被稱作“危險性”阻銹劑。因此要與其他種類的阻銹成分聯合使用,以克服這種“危險性”。此外,亞硝酸的鈉鹽,可能引起“堿集料反應”和對混凝土性能有不利影響,現已很少作為阻銹劑使用。
(2) 陰極型:通過吸附或成膜,能夠阻止或減緩陽極過程的物質。如鋅酸鹽、某些磷酸鹽以及一些有機化合物等。這類物質雖然沒有“危險性”,但單獨使用時,其效能不如陽極型明顯。
(3) 混合型;將陰極型、陽極型、提高電阻型、降低氧的作用等的多種物質合理配搭而成的阻銹劑。如冶金建筑研究總院研制的 RI 系列即屬于綜合性、混合型鋼筋阻銹劑。
   混凝土中鋼筋腐蝕破壞,大大縮短了結構物的使用壽命,或者說需要花費很多的錢來維持方能達到設計壽命。加入鋼筋阻銹劑能起到兩方面的作用:一方面推遲了鋼筋開始生銹的時間,另一方面,減緩了鋼筋腐蝕發展的速度 ( 如圖 1 所示 ) 。在嚴酷的腐蝕環境中 ( 海洋或撒鹽等 ) 一般 5 ~ 15 年內可出現鋼筋腐蝕造成的順鋼筋裂縫,若不及時修復,將很快達到破壞極限;而摻用鋼筋阻銹劑后,將能期望達到設計年限的要求 ( 美國以 75 年為鋼筋阻銹劑可以達到的目標年限 ) 。

圖 1 鋼筋阻銹劑提高結構物耐久性示意圖

3 、鋼筋阻銹劑的應用與相關規程、規范

3 . 1 一般情況
   美國國家公路研究項目“混凝土中鋼筋阻銹劑的評定方法”業已完成。在 1998 年的報告中稱“近 15 年來,鋼筋阻銹劑成為通用措施。主要用于普通混凝土和預應力混凝土結構的橋梁及其他建筑物的長期防護”。鋼筋阻銹劑使用的相關規定及做法,已經分別納入美國公路聯合會編制的《鋼筋混凝土橋梁防腐蝕手冊》、《混凝土外加劑標準》 (AASHTOMl94) 、美國混凝土學會編制的《混凝土手冊》以及美國腐蝕工程師學會編制的《混凝土中鋼筋防腐蝕設計規范》等。日本、加拿大、澳大利亞、韓國及我國臺灣省,均有相關鋼筋阻銹劑的標準與規范,但其產品大多來自美國和日本。美、日產品也已經進入中國大陸市場。
   我國早期,曾用亞硝酸鈉作為鋼筋阻銹劑使用于少量工程,由于單一亞硝酸鈉有明顯問題,沒有得到推廣應用。八十年代初,冶金工業部為在渤海灣南岸開發建設金礦,須解決海水、海洋環境對鋼筋混凝土建筑物的腐蝕問題,于是列題研究了 RI 綜合型鋼筋阻銹劑。 1985 年,在山東三山島金礦首次大量使用,這也是我國成功應用 16 年的大型工程實例。本研究成果于 1987 年通過部級鑒定,于 1991 年頒布了國家行業標準, 1998 年修標 [ 即《鋼筋阻銹劑使用技術規范》 (YB/T9231 — 98)] 《工業建筑防腐蝕設計規范》 (GB50046 — 95) 、《海工混凝土結構技術規范》、《海工混凝土防腐蝕規范》、《鹽漬土建筑規范》和正在編制中的《公路外加劑規范》等,都納入了相關鋼筋阻銹劑的內容。國內已有百余工程使用了 RI 系列鋼筋阻銹劑 ( 如今 RI 阻銹劑已經發展到第三代產品 ) 。隨著鋼筋阻銹劑越來越被人們認識和巨大的市場潛力,國內各省市不斷有鋼筋阻銹劑的品種出現,國外產品也不斷涌入國內市場。這樣競爭的局面,必將大大促進鋼筋阻銹劑在我國的應用,對提高我國鋼筋混凝土建筑的耐久性是很有利的。

3 . 2 《鋼筋阻銹劑使用技術規范》 (YB/T9231 — 98) 部分內容介紹
3 . 2 . 1 使用鋼筋阻銹劑的環境和條件
(1) 海洋環境:海水侵蝕區、潮汐區、浪濺區及海洋大氣區;
(2) 使用海砂作為混凝土用砂,施工用水含氯鹽超出標準要求;
(3) 采用化冰 ( 雪 ) 鹽的鋼筋混凝土橋梁等;
(4) 以氯鹽腐蝕為主的工業與民用建筑;
(5) 已有鋼筋混凝土工程的修復;
(6) 鹽漬土、鹽堿地工程;
(7) 采用低堿度水泥或能降低混凝土堿度的摻合料;
(8) 預埋件或鋼制品在混凝土中需要加強防護的場合。

3 . 2 . 2 關于用量的規定
   鋼筋混凝土的用量取決于設計壽命期內腐蝕介質進入混凝土中的量,在氯鹽為主的情況下,阻銹劑摻量符合下列比例要求:對于粉劑型 RI/Cl — ≥ 1.2 ,對于水劑型的比例為, RI/Cl — ≥ 3( 均為重量比 ) 。
   對于在設計壽命期內進入混凝土中的介質量尚不明確時,可按照 ( 規程 ) 中的推薦用量表執行。以粉劑為例,可在 5 ~ 15kg /m 3 范圍內選擇。

3 . 3 關于 RI 鋼筋阻銹劑使用說明
(1) 一般采用干摻法,也可溶于拌和水中 ( 包括部分不溶物 ) 。一定要攪拌均勻,可適當延長攪拌時間。本品略有減水作用,可在保持原流動度的情況下適當減水。
(2) 本品適應于普硅水泥、礦渣水泥、粉煤灰及硅灰摻合料等,與常用減水劑有較好的相容性。
(3) 本品對引氣劑有一定選擇性,有的可能稍微降低含氣量,可選擇引氣劑品種或適當調整摻量解決。
(4) 本品在有明顯早強、促凝作用 ( 特別是在 25 ℃ 以上使用時 ) ,并有塌落度損失方面的影響,必要時需采取緩凝措施。
(5) 在與其他外加劑共用時,應先行摻加本品,待與水泥 ( 混凝土 ) 均勻混合后再加入其他外加劑。
(6) 采用本品的重要工程,必須事先做配比試驗。
(7) 本品在高質量混凝土中才能更有效地發揮作用,必須遵守相關規范和設計規定,確保混凝土質量與密實性。

4 、 RI 阻銹劑的典型工程應用事例
  全國已經有上百個工程使用了 RI 鋼筋阻銹劑。僅舉以下典型事例:

(1) 山東三山島金礦工程:國家重點工程,始建于 1985 年,約 10000m 3 混凝土使用了 RI 阻銹劑。不僅解決了使用海砂、施工用水含鹽超標等現實問題,而且在海洋環境中,使用 RI 鋼筋阻銹劑確實起到了十分良好的防護作用 ( 已經由 16 年的實際考驗所證明 ) 。本工程也是我國首次大量使用海砂的建筑群體,證明使用鋼筋阻銹劑可以使海砂“變廢為寶”,為海砂資源的開發利用提供了成功先例。
(2) 天津、青島、上海、寧波、廈門、深圳、湛江等沿海城市和地區的海工、水工及使用海砂 ( 如寧波 ) 的民用建筑,都已經或正在使用鋼筋阻銹劑。
(3) 北京地區的橋梁建設 ( 三環部分橋、四環眾多橋 ) ,已經按設計要求,使用了 RI 型鋼筋阻銹劑,以阻止或減緩化冰鹽的腐蝕危害。正在建設中的五環和北京外延的高速公路橋,也正在按設計要求使用鋼筋阻銹劑。
(4) 南疆鐵路跨越鹽堿地的區段橋梁等,已經采用了鋼筋阻銹劑。是鐵路部門大量使用鋼筋阻銹劑的典,型工程之一。
(5) 大量工業廠房的修復工程使用了 RI 型鋼筋阻銹劑。包括冶金、化工、醫藥、紡織以及部分海工水工的修復工程等。
(6) 部分出口到非洲,用于海工工程和使用海砂。

5 、簡要結語

(1) 當今世界,鋼筋腐蝕成為影響鋼筋混凝土結構耐久性的主導因素。以基礎設施為主體的大量結構破壞與修復工程,已經造成巨大經濟損失。在我國更應引起高度重視。
(2) 在眾多腐蝕因素中,氯鹽是引起大范圍鋼筋腐蝕破壞的最重要因素。我國存在著廣泛的氯鹽環境,特別是正在進行的大規模的基礎設施建設,應著重加強對氯鹽腐蝕的防護工作。
(3) 防止鋼筋銹蝕有多種措施。但最重要的是提高對鋼筋銹蝕危害的認識,確立“以防為主”的思想,在此基礎上才能合理選用防護措施。這需要設計、施工、管理、維護人員的共同努力。
(4) 對于鋼筋防護而言,在任何情況下混凝土質量都是最重要的。在高質量混凝土的基礎上摻加鋼筋阻銹劑,被認為是長期保護鋼筋不發生腐蝕破壞、實現設計壽命的最簡單、最經濟和效果良好的技術措施。因此,近些年來在國際上得到迅速發展,在國內以 RI 為代表的鋼筋阻銹劑產品,已經有十多年的應用實踐和、上百個工程應用事例。隨著我國大規模建設和眾多老建筑物的修復工程,鋼筋阻銹劑作為提高結構耐久性的有效措施之一,應該得到更大的發展。
(5) 鋼筋阻銹劑是鋼筋防護措施之一,還有一些其他方法可供選擇。應該依據實際情況和需要,多方面綜合考慮,以選擇技術可行、經濟合理的防護方法。

[ 應用實例 3]

鋼筋阻銹劑的應用

1 、概

  鋼筋腐蝕成為當今世界影響混凝土耐久性的主要因素,特別在氯鹽環境中,鋼筋腐蝕是首要因素。為此,人們研究開發了一系列防護措施,其中鋼筋阻銹劑是重要技術之一。在防止金屬腐蝕的方法中,“緩蝕劑”是常用方法之一。緩蝕劑的應用已經有上百年的歷史,鋼筋阻銹劑是緩蝕劑在混凝土中的應用,是一種既古老又新型的技術。
   世界上鋼筋阻銹劑的研究與使用已經歷了很長的時期。日本作為一個島國,由于缺乏建筑用河砂,不得不開發利用海砂。因此,既要解決海洋環境中氯鹽鋼筋腐蝕問題,又要設法防止海砂中氯鹽對鋼筋的侵害。 1973 年在沖繩發電站建設工程中,大量使用了鋼筋阻銹劑。此后用量猛增,到 1980 年,每年有 160 萬 m 3 混凝土使用了鋼筋阻銹劑 ( 鋼筋阻銹劑年均用量約為 1 ~ 1.5 萬 t) 。 1982 年日本制訂了《鋼筋混凝土用防銹劑》 (JISA 6205) 工業標準,建設部還發布指令文件 (597 號文、 142 號文等 ) ,要求使用海砂或環境氯鹽可能超標時,必須使用鋼筋阻銹劑。
   原蘇聯也是很早使用鋼筋阻銹劑的國家之一。于 1985 年出版了《混凝土中鋼筋阻銹劑》專著,并在國標《建筑防腐蝕設計規范》中納入鋼筋阻銹劑內容。
   美國于 20 世紀 70 年代初開始研究、開發、使用鋼筋阻銹劑 ( 與環氧涂層鋼筋同時 ) 。早期美國比較重視環氧涂層鋼筋的有效性,在最近 20 年,鋼筋阻銹劑才得到迅速發展。經過了較長時間的試驗研究和工程應用,美國混凝土學會 (ACI) 肯定了鋼筋阻銹劑的效果,并確認其“是長期有效的防鋼筋銹蝕的措施”; 1992 年美國公路運輸聯合會 (AASHTO) 等 3 個單位編制并頒布的《鋼筋混凝土橋梁的防腐蝕手冊》,將鋼筋阻銹劑定為橋梁防腐蝕的重要措施之一;美國海軍工程服務中心 (NFESC) 、美國航天局肯尼迪太空中心 (NASA KSC) 等軍工部門,都在大力研究、開發和積極采用鋼筋阻銹劑。 199 5 ~ 1998 年,美國曾將其列為國家級研究課題,制訂統一的鋼筋阻銹劑的評價方法和使用標準。該研究報告指出:“ 15 年來,鋼筋阻銹劑應用日趨普遍,它能長期保護鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土結構,如公路橋及其他結構等…,本研究結果將被美國公路運輸聯合會 (AASHTO) 采納,并推薦納入《混凝土外加劑標準》 (AASHTO M194) 。同時納入美國混凝土學會 (ACI) 編制的《混凝土手冊》,明確推薦在橋梁及其他結構上使用”。 1999 年,美國成立了鋼筋阻銹劑聯合會 (CCIA) 在北美,乃至全世界推廣應用鋼筋阻銹劑。
   除美國、日本之外,加拿大、歐洲各國、澳大利亞、印度等,都在積極開發和應用鋼筋阻銹劑;中東國家、韓國、東南亞各國 ( 包括我國臺灣省 ) 等國家、地區也在使用引進的鋼筋阻銹劑產品。據悉, 1993 年之前,全世界有 2000 萬 m 3 的混凝土使用了鋼筋阻銹劑,而到了 1998 年,至少有 5 億 m 3 的混凝土使用了鋼筋阻銹劑,可見其發展趨勢之迅猛。鋼筋阻銹劑作為提高混凝土耐久性的重要方法之一,已經成為一項世界性通用技術。

2 、我國鋼筋阻銹劑的研究與發展
  
我國在研制、開發鋼筋阻銹劑方面起步較早, 20 世紀 60 年代就有人利用亞硝酸鈉作為鋼筋阻銹的成分,試用于混凝土中,并取得一定經驗。但是,單純亞硝酸鈉雖有阻銹作用,同時也存在一定問題,因而沒有被推廣使用。
   1985 年起,在山東三山島金礦大量使了鋼筋阻銹劑,這是我國阻銹劑產品在全國大型重點工程中的首次應用。雖然比日本、美國等國家晚了近 10 年,但我國仍是世界上較早將阻銹劑應用于大型工程的少數國家之一?! ≡谀莻€時期,國外 ( 特別是美國 ) 鋼筋阻銹劑的研制和發展十分迅速。相對而言,國內發展緩慢。是由于國內在此時期之前對混凝土耐久性、鋼筋腐蝕危害等認識不足和重視不夠,旨在提高耐久性的項目一時難以開展,包括鋼筋阻銹劑在內的相關技術和產品很難打開市場。曾有一段時期,國內很少有單位進行鋼筋阻銹劑的研制與開發。
   近幾年來我國鋼筋阻銹劑事業發生了明顯的變化,鋼筋阻銹劑逐步得到一定程度的重視,社會已經開始重新認識和接納這一技術措施,市場走向也看好,多本規程、規范也已經將其納入;不僅國內已經有數種鋼筋阻銹劑產品問世,而且已有幾家國外產品進入我國市場。我國現正處于大規模的基礎設施建設時期,國家對重要工程的使用年限 ( 耐久性 ) 越來越重視,并提出明確的要求。 2000 年國務院發布了《建設工程質量管理條理》 ( 中華人民共和國國務院第 279 號令 ) ,實際上是貫徹實施基礎設施工程的“全壽命責任制”,其意義是重大而深遠的。國內對于混凝土耐久性、鋼筋腐蝕危害的認識的提高,是促進鋼筋阻銹劑發展、擴大應用的動力。然而,市場開拓仍然是有難度的,因為鋼筋阻銹劑僅僅是鋼筋防腐蝕、提高耐久性的技術措施之一,是高性能混凝土的“附加措施”,不是單靠鋼筋阻銹劑就能夠解決一切問題。在國內,包括技術、學術界對鋼筋阻銹劑的評價與定位、使用范圍與必要性等方面,尚有一個研討過程。此外,對其阻銹效能的試驗檢驗方法、有效年限等,也需要通過工程實例和時間的考驗。
   另外應該注意的是,隨著鋼筋阻銹劑市場的發展,國內外鋼筋阻銹劑的品種也將不斷增加,會出現“真偽難辨”的情況,會對市場的形成與發展帶來負面影響。

3 、鋼筋阻銹劑的分類與作用原理
  
鋼筋阻銹劑是對鋼筋起作用的化學物質,其較小的劑量就能達到阻止或減緩鋼筋銹蝕的目的。一些礦物摻合料 ( 如硅灰 ) 等雖然也能提高對鋼筋的保護能力,但不屬于鋼筋阻銹劑范疇。
   目前國際上對鋼筋阻銹劑還沒有統一的分類標準。其化學成分復雜,有無機型、有機型和混合型 ( 由有機和無機化學物質組成 ) ;按作用機理可劃分為陰極型、陽極型、混合型等。為了便于使用者區分,通常按使用方式和工程對象分為摻入型與滲透型兩大類。

3 . 1 摻入型 (Darex Corrosion Inhibitor 簡稱 DCI)
   摻入型是研究開發早、技術比較成熟的阻銹劑種類,即將阻銹劑摻加到混凝土中使用,主要用于新建工程 ( 也可用于修復工程 ) 。在美國、日本和原蘇聯等國,已經有 30 多年的應用歷史,我國也有 20 多年大型工程應用歷史。雖然作用原理復雜并說法不盡一致,但“成膜理論”是主要論點。以亞硝酸鹽為例,它在鋼筋發生作用的表達式:

F e ++ + OH — + NO =NO + γFeOOH (1)

  亞硝酸根 (NO ) 促使鐵離子 (F e ++ ) 生成具有保護作用的鈍化膜 (γFeOOH) 。當有氯鹽存在時,氯鹽離子 (Cl — ) 的破壞作用與亞硝酸鈉的成膜修補作用競爭進行,當“修補”作用大于“破壞”作用時,鋼筋銹蝕便會停止?! 』炷林袚饺脘摻钭桎P劑能起到兩方面的作用:一方面推遲鋼筋開始生銹的時間;另一方面,減緩了鋼筋腐蝕發展的速度。混凝土越密實,摻用鋼筋阻銹劑后的效果就越好。使用得當將能期望達到設計年限的要求。

3 . 2 滲透型 (Migrating Corrosion Inhibitor 簡稱 MCI)
   滲透型阻銹劑是近些年國外發展起來的新型阻銹劑類型,即將阻銹劑涂到混凝土表面,使其滲透到混凝土內并到達鋼筋周圍。主要用于老工程的修復。該種阻銹劑已經進入我國市場,我國也有單位在研制開發。該類阻銹劑的主要成分是有機物 ( 脂肪酸、胺、醇、酯等 ) ,它們具有揮發、滲透的特點,能夠滲透到混凝土內部;這些物質可通過“吸附”、“成膜”等原理保護鋼筋,有些品種還具有使混凝土增加密實的功能。
   當前,中國是世界建筑規模最宏大的國家 ( 占世界水泥用量的 55 % ) ,而一些發達國家新建工程很少,目前主要是老工程的修復工作。國外勞務費高,“破損型”修復費用大,因此,非破損型修復得到重視和發展。于是,滲透型阻銹劑便應運而生。國外腐蝕監控、檢測技術應用較普遍,當發現混凝土中鋼筋開始“脫鈍”,或氯離子濃度將達到“臨界值”的時候,在混凝土表面 ( 非破壞 ) 涂刷滲透型阻銹劑,期望達到阻止、減緩鋼筋銹蝕的目的,同時也是省工、省力、節儉的方法。如果鋼筋已經嚴重破壞、混凝土開裂、剝落,此時“滲透型”方式的優越性就難以突現了。修復時,在混凝土中摻人鋼筋阻銹劑更為適合。
   滲透型阻銹劑的效能、檢驗方法、長期有效性等,仍是各國研究探討的課題,主要是在滲透深度、藥劑揮發與留存時間、作用檢驗指標等,還有一些不盡相同的認識,對不同品種、型號的產品,國外也存在不盡一致的評價結果。

4 、相關規程、規范及 RI 系列鋼筋阻銹劑的工程應用

4 . 1 相關規程、規范
   目前,世界上還沒有一致公認的鋼筋阻銹劑標準、規范。一些國家有產品標準,如日本的《混凝土用防腐劑》 (JISA6025) 、美國的《混凝土阻蝕劑》 (10 號 Memorandum) 和《阻銹劑產品技術規定》 (Grace 03315) ;一些國家有使用技術規定,如美國《亞鈣基阻銹劑使用規定》 (E102 — 004) 和《阻蝕劑》 (BDC99S — 021) 、我國《鋼筋阻銹劑使用技術規范》 (YB/T 9231 — 98) 。
   大多數情況是在其他規程、規范中納入了鋼筋阻銹劑內容,如美國混凝土學會編制的《金屬在混凝土中的腐蝕》 (ACI222R — 1) 、公路聯合會編制的《鋼筋混凝土橋梁防腐蝕手冊》、《混凝土外加劑標準》 (AASHTOMl94) 、美國混凝土學會編制的《混凝土手冊》以及美國腐蝕工程師協會編制的《混凝土中鋼筋防腐蝕設計規范》等,均將鋼筋阻銹劑及其應用做出規定。
   我國已將其納入的規范包括:《工業建筑防腐蝕設計規范》 (GB 50046 — 95) 、《海工混凝土結構技術規范》、《海工混凝土防腐蝕規范》 (JTJ275 — 2000) 、《鹽漬土建筑規范》和《公路外加劑規范》等。最近出版的《混凝土結構耐久性設計與施工指南》 ( 中國工程院項目 ) 也把鋼筋阻銹劑作為防腐蝕措施的組成部分納入其中。
   關于鋼筋阻銹劑的適用范圍,國外規定用于腐蝕環境 ( 以氯鹽為主 ) 中的鋼筋混凝土、預應力混凝土、后張應力灌注砂漿等。我國相關規范 (YB/T 9231 — 98) 對使用鋼筋阻銹劑的環境和條件作了如下規定:

1) 海洋環境:海水侵蝕區、潮汐區、浪濺區及海洋大氣區;
2) 使用海砂作為混凝土用砂,施工用水含氯鹽超出標準要求;
3) 采用化冰 ( 雪 ) 鹽的鋼筋混凝土橋梁等;
4) 以氯鹽腐蝕為主的工業與民用建筑;
5) 已有鋼筋混凝土工程的修復;
6) 鹽漬土、鹽堿地工程;
7) 采用低堿度水泥或能降低混凝土堿度的摻合料;
8) 預埋件或鋼制品在混凝土中需要加強防護的場合。
   總體說來,鋼筋阻銹劑已經成為一項通用技術,但由于發展快、品種多、成分復雜等,國內外檢驗方法、質量控制及規程、規范的研究、編制等,仍然是一項艱巨的任務。

4 . 2 RI 系列鋼筋阻銹的工程應用
   RI 鋼筋阻銹劑是國內開發最早、工程應用最廣的產品, 20 年來經歷了坎坷的發展歷程,為國內出現阻銹劑良好發展勢頭,起到一定帶動作用。 RI 鋼筋阻銹劑已經在數百個工程應用,并部分出口用于海外工程。以下是在海洋環境、北方撤鹽環境、西部鹽漬土環境中的典型工程應用實例。

1) 山東三島金礦工程:國家重點工程,始建于 1985 年,大量混凝土使用了 RI 阻銹劑。不僅解決了使用海砂、施工用水含鹽超標等現實問題,而且在海洋環境中,使用 RI 鋼筋阻銹劑確實起到了十分良好的防護作用 (20 年的實際考驗所證明 ) 。本工程也是我國首次大量使用海砂的建筑群體,證明使用鋼筋阻銹劑可以使海砂“變廢為寶”,為海砂資源的開發利用提供了成功先例。
2) 天津、青島、上海、寧波、廈門、深圳、湛江等沿海城市和地區的海工、水工及使用海砂 ( 如寧波 ) 的民用建筑,都已經或正在使用鋼筋阻銹劑。近期,廣東佛山高速公路橋、粵海鐵路樞紐立交橋橋梁、海南三亞等工程和建設中的青島海濱公路工程等,已經或正在使用 RI 型畫鋼筋阻銹劑。
3) 北京地區的橋梁建設:四環、五環、六環以及北京外沿的高速公路中,數百座橋已經和正在使用 RI 型鋼筋阻銹劑 ( 以阻止或減緩化冰鹽的腐蝕危害 ) 。鑒于北京地區橋梁遭破壞的經驗教訓 ( 如西直門橋等 ) ,市政、公路部門的設計單位,參照國內外規范的要求和規定對化冰鹽環境中的橋梁進行防護。
4) 南疆鐵路跨越鹽堿地的區段橋梁等均采用了鋼筋阻銹劑。是鐵路部門大量使用鋼筋阻銹劑的典型工程之一。
5) 杭州灣大橋是我國最大的跨海橋工程,該橋也使用 RI 型鋼筋阻銹劑。
6) 大量冶金、化工、醫藥、紡織工業廠房的修復工程以及部分海工、水工的修復工程等,均使用了 RI 型鋼筋阻銹劑。
7) 部分出口到非洲、中東地區,海工工程和使用海砂的工程也采用了 RI 鋼筋阻銹劑。

5 、小

1) 當今世界,鋼筋腐蝕成為影響鋼筋混凝土結構耐久性的主導因素。以基礎設施為主體的大量結構的破壞以及其修復工程,已造成巨大的經濟損失。在眾多腐蝕因素中,氯鹽是引起大范圍鋼筋腐蝕破壞的最主要因素。我國存在著廣泛的氯鹽環境,特別是正在進行的大規模的基礎設施建設,應加強氯鹽腐蝕的防護工作。
2) 防止鋼筋銹蝕有多種措施。在任何情況下混凝土質量都是最重要的,在高質量混凝土的基礎上摻加鋼筋阻銹劑,被認為是長期保護鋼筋不發生腐蝕破壞、實現設計壽命的最簡單、最經濟和效果良好的技術措施。國外已經有 30 年使用鋼筋阻銹劑的經驗,近些年來,鋼筋阻銹劑在國際上得到更迅速地發展。在國內以 RI 為代表的鋼筋阻銹劑產品也已有近 20 多年的應用實踐。隨著我國大規模建設和面對眾多老建筑物的修復工程,鋼筋阻銹劑作為提高結構耐久性的有效措施之一,還將得到更大的發展。
3) 鋼筋阻銹劑只是提高混凝土耐久性的技術措施之一,仍有待發展和提高。目前國內出現良好發展勢頭,但由于品種繁多、品質不一,業界應該正確引導和培育良好的市場氛圍。工程應用者應該了解、分析國內外發展應用情況及相關規程、規范的內容,綜合考慮、合理選用,以使鋼筋阻銹劑正確發揮其效能。

鋼筋阻銹劑使用技術規程 YB/T923 1 — 1998

1 總則

1 . 0 . 1 為在鋼筋混凝土工程的設計與施工中合理選擇和正確使用鋼筋阻銹劑,特制定本規程。
1 . 0 . 2 本規程適用于鋼簪混凝土工程及鋼筋混凝土工程的修復。
1 . 0 . 3 為確保鋼筋混凝土質量,執行本規程時,尚應遵守國家現行有關標準的規定。在使用鋼筋阻銹劑時不得降低對混凝土質量的要求。

2 鋼筋阻銹劑的分類及質量標準

2 . 0 . 1 鋼筋阻銹劑分為粉劑型和水劑型兩類,其質量應任命表 2 . 0 . 1 的規定:

表 2 . 0 . 1 鋼筋阻銹劑分類及質量要求

類型

性能

粉劑型

水劑型

外觀

灰色粉末

微黃透明液體

pH

中性

7 ~ 9

密度

≥ 1.23

細度 ①

≥ 20%

①細度指篩孔凈空 0.24mm 篩余百分率。

2 . 0 . 2 鋼筋阻銹基本性能應符合表 2 . 0 . 2 的規定:

表 2 . 0 . 2 鋼筋阻銹劑的基本性能

性能

試驗項目

規定指標

粉劑型

水劑型

防銹性

1. 鹽水浸漬試驗

無銹
電位 0 ~ -250mV

無銹
電位 0 ~ -250mV

2. 干濕冷熱 (60 次 )

無銹

無銹

3. 電化學綜合試驗

合格

合格

對混凝土性能影響試驗

1. 抗壓強度

不降低

不降低

2. 抗滲性

不降低

不降低

3. 初終凝時間 /min

-6 0 ~ +120( 對比基準組 )

-6 0 ~ +120( 對比基準組 )

注:試驗方法附錄。

3 使用鋼筋阻銹劑的環境條件及用量

3 . 0 . 1 使用鋼筋阻銹劑的環境和條件:

1 .海洋環境:海水浸蝕區、潮汐區、浪濺區及海洋大氣區;
2 .使用海砂作為混凝土用砂,施工用水含氯鹽超出標準要求;
3 .采用化冰 ( 雪 ) 鹽的鋼筋混凝土橋梁;
4 .以氯鹽腐蝕為主的工業與民用建筑;
5 .已有鋼筋混凝土工程的修復;
6 .采用低堿度水泥或能降低混凝土堿度的摻合料;
7 .預埋件或鋼制品在混凝土中需加強防護的場合。
3 . 0 . 2 鋼筋阻銹劑的用量取決于設計壽命期內腐蝕介質進入混凝土中的量,在氯鹽為主的情況下,阻銹劑摻量應符合下列比例要求:對于粉劑型, RI/C1 -≥ 1.2 ;對于水劑型的比例為, RI/C1 -≥ 3( 均為重量比 ) 。

3 . 0 . 3 對于在設計壽命期內進入混凝土中的鹽量尚不明確時,可按表 3 . 0 . 3 確定阻銹劑摻量。

表 3 . 0 . 3 每立方米混凝土的鋼筋阻銹劑摻量 ( ㎏ /m 3 )

環境條件

類型

粉劑型

水劑型

R I — 1N

R I — 1C 2

R I — 103

R I — 105

R I — CW

使用海砂 ( 非海洋環境 )

2 ~ 3

2 ~ 3

3 ~ 5

海洋環境

浪濺區

9 ~ 13

2 6 ~ 36

非浪濺區

5 ~ 9

1 2 ~ 26

工業建筑及修復工程

6 ~ 13

鹽堿地

6 ~ 15

低堿度水泥

4 ~ 8

使用化冰 ( 雪 ) 鹽

9 ~ 5

9 ~ 15

2 6 ~ 36

3 . 0 . 4 在摻用能提高混凝土的密實性又不明顯降低其堿度的摻合料時,鋼筋阻銹劑摻量可酌減;在特殊腐蝕條件下,除摻用鋼筋阻銹劑外,還應采取其他防護措施。

4 鋼筋阻銹劑的使用方法

4 . 0 . 1 水劑型阻銹劑可混入拌合水中使用,同時扣除與所加液體阻銹劑等量的水。
4 . 0 . 2 粉劑型阻銹劑可干摻,也可溶人拌合水中使用,需延長拌合時間≥ 3min 。在保持同流動度的條件下適當減水。
4 . 0 . 3 摻阻銹劑的混凝土的物理、力學性能試驗按常規方法進行,防銹性能試驗按規定方法進行 ( 試驗方法見附錄 ) 。

錄 A
鋼筋阻銹劑防銹性能試驗方法

A . 0 . 1 鹽水浸漬試驗
A . 0 . 1 . 1 試驗準備
A . 0 . 1 . 1 . 1 鋼筋試樣
   Q235 鋼車成直徑為 10mm 、長度為 50mm 的試棒,表面粗糙度達到 R 。 6 . 3txm 。

A . 0 . 1 . 1 . 2 試驗溶液
   含 1. 15 % NaCl 的飽和 Ca(OH) 2 溶液,含粉劑型阻銹劑 0.8 %,或含水劑型阻銹劑為 2.2 % ( 重量比 ) 。

A . 0 . 1 . 1 . 3 試驗容器
   直徑 40 ~ 50mm 、高 5 0 ~ 60mm 的玻璃磨口瓶,每組三個。

A . 0 . 1 . 1 . 4 高內組電壓表,飽和甘汞電極。

A . 0 . 1 . 2 試驗操作
A . 0 . 1 . 2 . 1 配制好的溶液分別倒人三個玻璃磨口瓶內,溶液高度為 40mm ,每個容器內放人兩根鋼筋試棒,全部浸人溶液中,將瓶蓋蓋緊。只有在進行電位測量時,才能打開瓶蓋。測量時,將鋼筋棒的一端露出液面并觸接電壓表的正端,負端接甘汞電極。測量時間分別是 lh 、 2h 、 3h 、 6h 、 1d 、 2d 、 5d 、 7d 。
A . 0 . 1 . 2 . 2 測量時觀察鋼筋試棒表面有無銹蝕發生。

A . 0 . 1 . 3 判斷
   7 天內鋼筋試棒表面無銹蝕發生,鋼筋自然電位在 0 ~ -250mV 范圍內,視為合格 ( 可重復 2 次 ) 。

A . 0 . 2 干濕冷熱循環試驗
A . 0 . 2 . 1 試樣制作
A . 0 . 2 . 1 . 1 砂漿配比為,灰:砂:水 =1 : 2.5 : 0.5 ;阻銹劑摻量:粉劑型按水泥量為 2 %,水劑型按水泥量的 5 %。
A . 0 . 2 . 1 . 2 將鋼筋試棒 ( 同 A . 0 . 1 . 1 . 1) 埋人砂漿正中,鋼筋周圍及底面砂漿保護層厚度均為 20mm ,標準養護 7d ,然后開始試驗。
A . 0 . 2 . 2 循環制度為: 3 % NaCl 溶液浸泡 16h 、 7 5 ℃ 烘 4h 、室溫停放 4h , 24h 為一個循環。
A . 0 . 2 . 3 判斷: 60 個循環后破樣檢查,鋼筋表面無銹為合格。

A . 0 . 3 電化學試驗
A . 0 . 3 . 1 試樣制作同丸 A . 2 . 1 ,試驗方法見《冶金建設試驗檢驗規程》 (YBJ222) 。
A . 0 . 3 . 2 試驗溶液為 3 % NaCl ,恒壓 1400mv 、 72h ,電流小于 150μA 為合格。

錄 B
鋼筋阻銹劑對混凝土性能影響的試驗

B . 0 . 1 抗壓強度
   按《普通混凝土力學性能試驗方法》 (GBJ 8l ) 規定執行。

B . 0 . 2 抗滲
   按《冶金建設試驗檢驗規程》 (YBJ222) 規定執行。

B . 0 . 3 初終凝時間
   按《混凝土外加劑標準》 (GB8076) 規定執行。

錄 C
包裝、運輸與儲存

C . 0 . 1 粉劑型鋼筋阻銹劑為袋裝 (4 0 ㎏ / 袋、 5 0 ㎏ / 袋 ) ,水劑型鋼筋阻銹為桶裝 ( 200kg 桶 ) 。產品應有相應標記、生產廠家,同進應附有檢驗證、合格證及使用說明書。
C . 0 . 2 粉劑型鋼筋阻銹劑在運輸與儲存過程中,應避免烈日直曬、雨淋,防止受潮,同時應遠離明火和易燃爆物。不得隨地散灑和赤手觸摸:
C . 0 . 3 粉劑型鋼筋阻銹劑儲存期為 1 年,水劑型為 2 年。

錄 D
本規程用詞用語

D . 0 . 1 執行本規程條文時,對要求嚴格程度不同的用詞用語說明如下:

1 .表示很嚴格,非這樣做不可的用詞:正面詞有“必須”,反面詞有“嚴禁”;
2 .表示嚴格,在正常情況下應這樣做的用詞:正面詞用“應”,反面詞用“不得”;
3 .表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的用詞:正面詞用“宜”,反面詞用“不宜”;
4 .表示有選擇,在一定條件下不可以這樣做的用詞為“可”。

D . 0 . 2 條文中指明必須按其他有關標準執行的寫法,采用“應符合現行的……規定”或“應按……執行”,條文中的“條'與“款”之間承上啟下的用語采用“符合下列規定”、“遵守下列規定”、“符合下列要求”。

條文說明

1 總則
1 . 0 . 3 高質量的混凝土才能充分發揮鋼筋阻銹劑的效能,確?;炷临|量十分重要的。

2 鋼筋阻銹劑的分類及質量指標
2 . 0 : 1 以往國內鋼筋阻銹劑為粉劑,國外多以水劑為主?,F規定了粉劑型、水劑型的外觀、 pH 、比重及細度指標要求。
2 . 0 . 2 鋼筋阻銹劑的基本性能指標,參考日本標準《鋼筋混凝土用防銹劑》 (JISA6205) ,主要是依據我國國情制定的。其中抗壓強度指標,規定不低于基準試樣 ( 日本允許降低 10 % ) ;干濕循環、電化學試驗及抗滲等指標與試驗方法,均為國內研究成果或以相關規程、規范為根據制定的。

3 使用鋼筋阻銹劑的環境條件及用量
3 . 0 . 1 鋼筋阻銹劑主要使用于以氯鹽為主的環境與條件下,但不同品種用途有差異。其中 RI — 103c 、適應面廣一些,可使用于含少量硫酸鹽的環境與條件下。
3 . 0 . 2 規定了鋼筋阻銹劑的用量原則,即應該保證加到混凝土中的鋼筋阻銹劑有足夠的量。對則系列鋼筋阻銹劑的試驗和大量工程應用表明,粉劑型保持 RI/C1-- ≥ 0.8 時已有顯著阻銹效能,當 RI/C1-- ≥ 1 時,可保持長時期鋼筋不銹。為更可靠,取 RL/C1-- ≥ 1.2( 對水劑型 RI/C1-- ≥ 3) 作為鋼筋阻銹劑用量的合適比例。
   目前,已可以通過試驗推算、實物檢驗等得知一定年限內 C1-- 進入混凝土中的量。圖 3 . 0 . 2 給出了國外相關資料,表明了在海洋環境下, C1-- 進入混凝土中的累積量與使用年限的關系。
   研究與實踐表明,鋼筋周圍 C1-- 累積量達到 1kg /m 3 混凝土時,鋼筋銹蝕可導致混凝土開裂 ( 海洋環境 15 年左右可達此值,加硅灰可延至 20 年 ) 。摻加足量的鋼筋阻銹劑可不發生鋼筋銹蝕破壞,如設計壽命 40 年,鋼筋周圍 C1-- 累積量達到 6. 3 ㎏ /m 3 ( 圖 3 . 0 . 2) ,按比例摻加 7.5kg /m 3 的鋼筋阻銹劑,即可保證 40 年的使用壽命。

圖 3 . 0 . 2 C l 累積量與使用年限的關系

( 浪濺區、年均溫度 19 ℃ 、混凝土層厚 75mm )

3 . 0 . 3 給出鋼筋阻銹劑的推薦用量表,在級以確定壽命期內 C1-- 累積量時,供有關人員選擇使用。 RI — 1N 型含 N 、 K + ,可少量摻用,有堿骨料反應時慎用。
3 . 0 . 4 由圖 3 . 0 . 2 可直觀看出,摻硅灰等可降低 C1-- 累積量,故可適當減少阻銹劑摻量。在特殊腐蝕條件下,鋼筋阻銹劑可以與外涂層、特種鋼筋等聯合使用或再采用其他防護措施。

4 鋼筋阻銹劑的使用方法
4 . 0 . 2 粉劑型鋼筋阻銹劑需要攪拌均勻,有吸潮結塊現象時需溶于水中使用 ( 允許有少量不溶物 ) ,粉劑型鋼筋阻銹劑有一定減水作用,若不相應減水,可能使流動度加大和混凝土強度略有降低 ( 與摻量有關 ) ,故要求保持同流動度下適當減水。

檢驗報告
 
 
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