何岩东,朱希成,韩炳晨,汪峻峰
当前,我国沿海城市海港码头的建设占据重要份额,对海洋环境中的混凝土结构进行研究显得极为重要。海水腐蚀是导致混凝土保护层遭受破裂乃至整个钢筋混凝土结构破坏的最主要原因之一。根据腐蚀程度的不同可分为四个区域:水下区(最低潮位下)、水位变动区(最低潮位与最高潮位)、浪溅区(冲撞和风浪)和大气区。其中,浪溅区是腐蚀最为严重的区域。主要是因为结构物在高潮位时被海浪溅湿,低潮位时水分蒸发,导致混凝土表层孔隙中的氯离子浓度增高,并不断向混凝土内部扩散,使钢筋周围孔隙中的氯离子浓度较容易增大到破坏钢筋钝化膜的临界浓度,同时,结构物又处于含盐、雾、潮湿大气中,混凝土较易达到足够的湿度,这就具备了钢筋腐蚀所必需的条件[1]。混凝土暴露在这样的环境中容易发生物理和化学双重作用,从而对其产生侵蚀与破损。在这种情况下,先对混凝土表层产生破坏作用,出现裂缝或者表层剥离等现象,降低混凝土材料自身强度。相比表层的损害,更为严重的是这将直接导致钢筋遭受腐蚀的可能性大大增加,而钢筋一旦腐蚀,就会产生膨胀应力,这又会反作用于混凝土本身,使之膨胀开裂,开裂后又会进一步加剧表层的破坏。同时,因为腐蚀膨胀,钢筋同混凝土黏着状态受到破坏,使钢筋失去混凝土的保护而变脆。内外双重损害都直接影响混凝土结构的正常使用,降低混凝土应有的承载能力,会对安全产生隐患[2]。因此,解决浪溅区钢筋腐蚀问题成为解决沿海地区钢筋混凝土结构耐久性的重要问题。
目前,国内对钢筋的保护主要有以下四种方式:①增加混凝土保护层厚度;②加强钢筋表面防护;③电化学防护;④选用耐腐蚀钢材[3]。在建筑工地普遍采用的钢筋防腐措施是环氧树脂涂层。采用环氧树脂涂层钢筋是在工厂生产条件下,通过静电喷涂方法,将环氧树脂粉末喷涂在普通带肋钢筋和普通光圆钢筋表面生产的一种具有涂层的钢筋。适用于处在严重潮湿环境或严重侵蚀性介质中的工业与民用房屋、一般构筑物及道路、桥梁、港口及码头等的钢筋混凝土结构中。但在实际使用过程中,具有以下三点弊端。①环氧树脂涂层钢筋有很好的耐蚀性,但与混凝土的黏结性能会明显降低;②环氧树脂涂层钢筋在使用吊装过程中,会使用高强度非金属纤维带(如尼龙扁带等)作为吊装索具,由此可避免因硬性挤压和强力摩擦而造成涂层的破坏,但是施工操作要求高;③环氧树脂涂层钢筋由于其特殊的处理工艺,成本较高且施工工艺复杂,一般不予采用[4]。此外,市场上现有的有机涂料通常耐久性较差,在较为恶劣、腐蚀性较强的环境中,尤其是应用在沿海地区的港口建筑物非常容易受到腐蚀[5]。针对当前有机防腐涂料普遍存在耐久性差的问题,若能采用无机材料作为钢筋的防腐层,不仅可充分利用无机材料成本低、耐久性好等优点,而且还有可能大大提升混凝土结构的耐久性。由此可知,研制出一种能够替代现有钢筋防腐用的环氧涂层以及其他有机防腐涂料、且易于施工操作的无机防腐材料势在必行。
何岩东,朱希成,韩炳晨,等.海洋浪溅环境下建筑钢筋用聚合物防腐砂浆耐久性试验研究[J].混凝土与水泥制品,2018(8):15-20.
HE Ya D,ZHU X C,HAN B C,et al.Experimental Research on Durability of Polymer Anticorrosive Mortar Used for Building Reinforcement under Ocean Wave Splashing Environment[J].China Concrete and Cement Products,2018(8):15-20.
海洋浪溅环境下建筑钢筋用聚合物防腐砂浆耐久性试验研究
何岩东,朱希成,韩炳晨,汪峻峰
当前,我国沿海城市海港码头的建设占据重要份额,对海洋环境中的混凝土结构进行研究显得极为重要。海水腐蚀是导致混凝土保护层遭受破裂乃至整个钢筋混凝土结构破坏的最主要原因之一。根据腐蚀程度的不同可分为四个区域:水下区(最低潮位下)、水位变动区(最低潮位与最高潮位)、浪溅区(冲撞和风浪)和大气区。其中,浪溅区是腐蚀最为严重的区域。主要是因为结构物在高潮位时被海浪溅湿,低潮位时水分蒸发,导致混凝土表层孔隙中的氯离子浓度增高,并不断向混凝土内部扩散,使钢筋周围孔隙中的氯离子浓度较容易增大到破坏钢筋钝化膜的临界浓度,同时,结构物又处于含盐、雾、潮湿大气中,混凝土较易达到足够的湿度,这就具备了钢筋腐蚀所必需的条件[1]。混凝土暴露在这样的环境中容易发生物理和化学双重作用,从而对其产生侵蚀与破损。在这种情况下,先对混凝土表层产生破坏作用,出现裂缝或者表层剥离等现象,降低混凝土材料自身强度。相比表层的损害,更为严重的是这将直接导致钢筋遭受腐蚀的可能性大大增加,而钢筋一旦腐蚀,就会产生膨胀应力,这又会反作用于混凝土本身,使之膨胀开裂,开裂后又会进一步加剧表层的破坏。同时,因为腐蚀膨胀,钢筋同混凝土黏着状态受到破坏,使钢筋失去混凝土的保护而变脆。内外双重损害都直接影响混凝土结构的正常使用,降低混凝土应有的承载能力,会对安全产生隐患[2]。因此,解决浪溅区钢筋腐蚀问题成为解决沿海地区钢筋混凝土结构耐久性的重要问题。
目前,国内对钢筋的保护主要有以下四种方式:①增加混凝土保护层厚度;②加强钢筋表面防护;③电化学防护;④选用耐腐蚀钢材[3]。在建筑工地普遍采用的钢筋防腐措施是环氧树脂涂层。采用环氧树脂涂层钢筋是在工厂生产条件下,通过静电喷涂方法,将环氧树脂粉末喷涂在普通带肋钢筋和普通光圆钢筋表面生产的一种具有涂层的钢筋。适用于处在严重潮湿环境或严重侵蚀性介质中的工业与民用房屋、一般构筑物及道路、桥梁、港口及码头等的钢筋混凝土结构中。但在实际使用过程中,具有以下三点弊端。①环氧树脂涂层钢筋有很好的耐蚀性,但与混凝土的黏结性能会明显降低;②环氧树脂涂层钢筋在使用吊装过程中,会使用高强度非金属纤维带(如尼龙扁带等)作为吊装索具,由此可避免因硬性挤压和强力摩擦而造成涂层的破坏,但是施工操作要求高;③环氧树脂涂层钢筋由于其特殊的处理工艺,成本较高且施工工艺复杂,一般不予采用[4]。此外,市场上现有的有机涂料通常耐久性较差,在较为恶劣、腐蚀性较强的环境中,尤其是应用在沿海地区的港口建筑物非常容易受到腐蚀[5]。针对当前有机防腐涂料普遍存在耐久性差的问题,若能采用无机材料作为钢筋的防腐层,不仅可充分利用无机材料成本低、耐久性好等优点,而且还有可能大大提升混凝土结构的耐久性。由此可知,研制出一种能够替代现有钢筋防腐用的环氧涂层以及其他有机防腐涂料、且易于施工操作的无机防腐材料势在必行。
何岩东,朱希成,韩炳晨,等.海洋浪溅环境下建筑钢筋用聚合物防腐砂浆耐久性试验研究[J].混凝土与水泥制品,2018(8):15-20.
HE Ya D,ZHU X C,HAN B C,et al.Experimental Research on Durability of Polymer Anticorrosive Mortar Used for Building Reinforcement under Ocean Wave Splashing Environment[J].China Concrete and Cement Products,2018(8):15-20.
摘 要:对新型建筑钢筋用聚合物防腐砂浆模拟海洋浪溅区环境腐蚀进行试验研究。采用自主研发的海洋环境模拟喷淋装置研究了防腐砂浆的力学性能、抗氯离子渗透性能以及与钢筋的黏接强度等指标,以探究其在恶劣海洋环境下的实用性和可靠性。研究结果表明,防腐砂浆强度增长迅速,28 d龄期的抗压强度为92.0 MPa;同时其微观结构致密,具有很好的抗渗、抗氯离子渗透性能,且与钢筋之间的黏结能力较强。
Abstract: The experimenatl research of polymer anticorrosive mortar used in a new type of building steel bar is carried out to simulate the environmental corrosion of ocean wave splashing area. The self developed marine environment simulation spray device is used to study the mechanical properties, resistance to chloride ion permeability and bonding strength between the mortar and the steel bar, so as to explore its practicability and reliability under harsh marine environment. The research results show that the strength of the anticorrosive mortar increases rapidly, the compressive strength of 28 d is 92.0 MPa, and its microstructure is compact. The new anticorrosive mortar has good permeability and chloride penetration resistance, and has strong bonding ability with steel bar.
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