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混凝土鋼筋阻鏽劑

産品描述:
鋼筋阻鏽劑,摻入混凝土中以阻止或減緩鋼筋鏽蝕的外加劑。 鋼筋阻鏽劑是指加入混凝土中或塗刷在混凝土表面,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添加劑或外塗保護劑(如矽灰、矽烷浸漬劑等)不屬于鋼筋阻鏽劑範疇,鋼筋阻鏽劑必須能直接阻止或延緩鋼筋鏽蝕。
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産品介紹

鋼筋阻鏽劑,摻入混凝土中以阻止或減緩鋼筋鏽蝕的外加劑。 鋼筋阻鏽劑是指加入混凝土中或塗刷在混凝土表面,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添加劑或外塗保護劑(如矽灰、矽烷浸漬劑等)不屬于鋼筋阻鏽劑範疇,鋼筋阻鏽劑必須能直接阻止或延緩鋼筋鏽蝕。

分類

目前市場上的阻鏽劑主要有以下幾種分類:

按使用方式和應用對象分

摻入型(DCI):摻加到混凝土中,主要用于新建工程也可用于修複工程。

滲透型(MCI):噴塗于混凝土外表面,主要用于已建工程的修複。

按形态分

水劑型:國外産品主要是水劑型。

粉劑型:國内産品主要是粉劑型。

按化學成份分

無機型:成份主要由無機化學物質組成

有機型:成份主要由有機化學物質組成

混合型:由有機和無機化學物質組成

按作用原理分

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鏽劑。典型的化學物質有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、钼酸鹽等。它們能在鋼筋表面形成“鈍化膜”。早期常用亞硝酸鹽來做鋼筋阻鏽劑的主要成份。此類阻鏽劑的缺點是在氯離子濃度大到一定程度時會産生局部腐蝕和加速腐蝕,被稱作“危險性”阻鏽劑。另外該類阻鏽劑還有緻癌、引起堿骨料反應、影響坍落度等劣點,因此現已很少作為阻鏽劑使用。

陰極型:通過吸附成膜,能夠阻止或減緩陰極過程的物質。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,但單獨作用時,其效能不如陽極型明顯。

混合型:将陰極型、陽極型、提高電阻型、降低氧化等多種物質合理搭配而成的綜合型阻鏽劑。

檢驗依據

鋼筋阻鏽劑檢驗依據:YB/T9231-98《鋼筋阻鏽劑使用技術規程》

特點

鋼筋阻鏽劑是一種高效鋼筋阻鏽劑,摻入混凝土中可以阻止或延緩鋼筋鏽蝕,從而延長結構壽命,在國際分類中,屬于“摻入型”。該産品适用于普矽和礦渣水泥配制的混凝土,對粉煤灰、礦渣粉、矽灰和常用的減水劑有較好的相容性。本産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。它在鋼筋表面形成緻密的保護層,當有害離子(如cl-)侵入混凝土結構中,它能有效的抑制、阻止和延緩鋼筋鏽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。

主要技術指标

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注:檢驗依據:YB/T9231-98《鋼筋阻鏽劑使用技術規程》。

按《鋼筋阻鏽劑使用技術标準》(YB/T9231-98)和其它設計規範要求執行。該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築等。

混凝土性能指标

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%

鋼筋阻鏽性能檢驗符合國家行業标準

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使用說明

⒈推薦摻量為:

⑴一般工業民用建築、橋梁等輕微腐蝕環境,推薦摻量建議為4~8㎏/m3。

⑵海港工程、沿海建築等重度腐蝕環境,推薦摻量建議為8~12㎏/ m3。2、将該品與水泥、集料同時加入攪拌機内進行幹攪,攪拌均勻後再加水進行攪拌,并适當延長攪拌時間,确保混凝土攪拌均勻。

⑶、與其它外加劑複合使用時,應先做混凝土試配,以确定其适應性;不得使用引氣型減水劑。配制混凝土所用原料應符合《建築用卵石、碎石》GB/T14685-2001和《建築用砂》GB/T14684-2001。

⑷、該品為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。

注意事項

⒈一般采用幹摻法,也可溶于拌合水中(包括部分不溶物)。一定要攪拌均勻,可适當延長攪拌時間。該品略有減水作用,可在保持原流動度的情況下适當減水。

⒉在與其他外加劑共用時,應先行摻加該品,待與水泥(混凝土)均勻混合後再加入其他外加劑。

⒊該品在高質量混凝土中才能更有效地發揮作用,必須遵守相關規範和設計規定,先做混凝土配合比試驗,确保混凝土質量與密實性。

⒋納入鋼筋阻鏽劑的相關規程、規範:《工業建築防腐蝕設計規範》、《海工混凝土結構設計規範》、《鹽漬土建築規程》、《公路工程外加劑規範》等。

碳化造成的鏽蝕

陽極 混凝土孔隙液作為電解質 陰極

氯離子造成的鏽蝕

陽極 混凝土孔隙液作為電解質 陰極

鋼筋鏽蝕的示意

阻鏽劑保護膜

對陰、陽兩極同時進行保護

應用實例

由于鋼筋鏽蝕引起鋼筋混凝土結構物的破壞已經成為世界性問題。造成鋼筋鏽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,中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鏽蝕。

鐵轉化成鐵鏽後,伴有體積的增加,其體積可增大到鐵的 6 倍,緻使混凝土保護層随鋼筋膨脹而開裂、起鼓、剝落,鋼筋完全失去保護,因此,鋼筋的鏽蝕速度會更快,鏽蝕使鋼筋斷面受損,降低鋼筋自身的力學性能,特别對處于高應力狀态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築物,宜在混凝土中摻加适量的鋼筋阻鏽劑。

1氯離子對鋼筋的鏽蝕機理

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緻密的氧化物鈍化膜,使鋼筋難以鏽蝕。

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鏽蝕,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,周而複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;在鋼筋内部存在應力或有外界電流作用時,氯離子将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,其危害作用将會帶來嚴重後果。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,在混凝土中摻加阻鏽劑是阻止或減緩鋼筋鏽蝕最經濟最簡便而有效的措施。

高性能鋼筋阻鏽劑的基本組成及其作用機理

高性能鋼筋阻鏽劑是由分散組分、阻鏽組分、防腐組分以及其它功能組分經過合理匹配複合而成。

分散組分

分散組分為引氣型高效減水劑。高效減水作用導緻水泥漿體絮凝結構成為均勻的分散結構,釋放出遊離水,使混凝土拌合物達到規定稠度的用水量大大減少,因此硬化混凝土内部毛細孔隙減少,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,水化産物分布均勻,混凝土内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,減緩了造成鋼筋鏽蝕的可能性。

引氣成分吸附到氣——液界面上以後,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産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、水結冰所産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,使混凝土内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。

阻鏽組分

阻鏽組分為鈍化劑和氧化物保護膜修補劑,它能促使鋼筋表面産生一層以 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,緻密性穩定性很好,能阻止氯離子穿透,降低鐵離子的遊離速度,從而達到防鏽目的。

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,然後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确保鋼筋免于鏽蝕的基本條件。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 — 直接鏽蝕鋼筋,其餘的則先腐蝕混凝土,最終導緻鋼筋鏽蝕。

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。

混凝土中鋼筋阻鏽劑的應用

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,占國民生産總值 (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,年修複費高達 2000 億美元。美國技術評估委員會确認,為維持一座橋, 40 年内總的修複費,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複費為 55 億英鎊,澳大利亞的年腐蝕損失為 250 億美元,特别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,在衆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,一些國家也确實吃了大虧。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别突出。

中國是海岸線長的國家,内陸還有大範圍的鹽堿地,更值得注意的是,中國廣大北方地區正在大量使用氯鹽作為化冰鹽。此外,中國工業建築中的鋼筋腐蝕比國外明顯嚴重。基礎設施是國家的經濟命脈,又與人民生活休戚相關。在中國,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,中國北方地區,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,但橋梁設計規範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 (已修複加固) ,三元橋等也有鋼筋腐蝕迹象。據悉,天津等市内立交橋也有同類情況發生。就海洋環境腐蝕而言,中國的海港碼頭、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。大量修複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,中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。中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,一方面明确“壽命期”内的經濟責任,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)。“全壽命經濟分析”法曾有如以下例舉:氯鹽環境,鋼筋混凝土橋設計壽命為 40 年,采用加鋼筋阻鏽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 年開始修複,壽命周期 40 年内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,中國發布了《建設工程質量管理條例》 (即國務院 279 号令)。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”。中國首次用政令确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

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:混凝土外塗層、特種鋼筋 (如環氧塗層鋼筋、不鏽鋼鋼筋等) 、陰極保護及鋼筋阻鏽劑。作為耐久性措施,美國混凝土學會 (ACI) 确認,塗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,摻用鋼筋阻鏽劑,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,鋼筋阻鏽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鏽劑,而到了 1998 年,至少有 5 億 m 3 的混凝土使用了鋼筋阻鏽劑 (5 年增長 20 多倍 !) ,可見發展趨勢之迅猛。以下介紹鋼筋阻鏽劑的性能、工程應用等情況。

一、COR鋼筋阻鏽劑

鋼筋鏽蝕影響構築物耐久性與安全性,已成為世界性問題,COR鋼筋阻鏽劑是我公司同中國建築材料科學研究院、浙江大學合作開發的複合型混凝土外加劑。摻入混凝土能阻止或大幅度減緩鋼筋鏽蝕速度,可延長結構物壽命2—3倍。且具有一定的減水率、增強抗滲效果好、改善混凝土的和易性,模闆充實性好,易于振搗施工。

二、用途

可廣泛用于海工、水工工程、工業建築、橋梁(包括使用防水鹽)、鹽堿地區建築,和使用海砂、含鹽施工水、低堿度水泥等建築工程中。

三、使用

1、适宜摻量為水泥用量的2%—3%;

2、與水泥、集料同時加入,但要适當延長攪拌時間;

3、自然養護時要加強初期養護,采用蒸氣養護時,混凝土應具備必要結構強度才能升溫,以保證混凝土質量;

4、與其它外加劑複合時,必須根據試驗确定其摻量及适應性,配制混凝土所用原料應符合JG15292和JG5392标準;

5、本品适用于普通水泥、礦渣水泥、粉煤及矽灰摻合料等,與常用減水劑有較好的相容性;

6、本品對引氣劑有一定選擇性,有的可能稍微降低含量,可選擇引氣劑品種或适當調劑摻量解決;

7、在于其他外加劑共用時,應先摻加本品,待與水泥(混凝土)均勻混合後再加入其他外加劑。

四、包裝、儲運

本品為粉劑25kg/袋、50kg/袋。

運輸儲存過程中,應嚴防雨淋、浸水、避免烈日直曬,遠離易燃爆物、嚴禁明火,不随地撒散、避免赤手觸摸、及時洗手。操作員宜佩戴口罩、橡膠手套。

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