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浅议海水环境下增强混凝土耐久性措施


5．涂（镀）层钢筋

海水环境中的氯盐对不受冻地区的素混凝土而言是无害的，腐蚀破坏是通过对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀锈胀实现的。因此，若将钢筋表面预先实施一层不腐蚀或耐腐蚀的涂（镀）层来阻挡或隔离氯离子的侵蚀，是最为直接的技术措施，涂镀层钢筋目前主要有环氧涂层钢筋和热镀锌钢筋两种。

从1970年起，美国联邦公路管理局（FHWA）针对撒除冰盐引起高速公路桥梁异常严重的钢筋腐蚀破坏问题，委托起国家标准局（NSA）的研究人员，经过历时3年的试验研究，从56种聚合物涂层中筛选出一种最理想的静电喷涂环氧粉末涂层钢筋，又名环氧涂层钢筋（EBAR）。至1991年，EBAR已占其钢筋总用量的5%。但在1988年，在腐蚀环境较为恶劣的美国佛罗里达州Keys地区的两座使用EBAR跨海大桥上，仅使用4~6年就出现了异常严重的腐蚀破坏，并进行了专项调查研究。加拿大公路战略研究计划对19座采用EBAR结构调查与研究表明，19座结构中，有5座在使用8年就发生了钢筋腐蚀引起的破坏。其主要原因是涂层质量，尤其是弯曲部位涂层质量问题，以及吊装储运过程中局部破损与现场补口问题等。对是否继续采用EBAR，国际上目前仍有争议，有的认为不宜使用；但另一些人认为只要提高质量标准，加强全过程监控，仍不失为盐污染环境中一种提高性能的有效措施。

我国目前已有EBAR的专业厂家，在上海宝钢所属的马迹山矿石中转码头上曾大规模使用，并已制定了相应的规范条款。基于在数量庞大的钢筋及钢筋笼的储运、安装和绑扎过程中，不允许存在任何隐患与缺陷，否则就会局部显著的加剧钢筋腐蚀，最终导致混凝土保护层开裂使EBAR遭受进一步的腐蚀。因此，必须慎用。何况其造价是普通钢筋的1.5倍以上，再加上专门的长途储运费用和增加用筋的费用等，其经济优势不明显。再有，在达到设计使用年限后，后继的修复变得十分困难。

镀锌钢筋作为一种经济有效的护筋措施，有资料介绍始于二十世纪30年代，但工程实践表明，处于海洋环境中的结构，并不一定能够提供长期可靠的保护。钢筋镀锌层有两种，一种是在不含硅的钢上迅速冷却，其表面存在一层有一定厚度的纯锌层，称为光亮的热浸镀锌层（简称光亮镀锌层）；另一种是含硅的钢在热浸锌后缓慢冷却，使纯锌层过多的消耗转化为ζ锌/铁层，使纯锌层很薄，失去光泽，称为灰锌镀层。由于锌是一种两性金属，当pH值小于6或大于13时，都会发生反应而遭腐蚀；在两值之间时，因锌腐蚀产物使表面密封而受到保护。镀锌钢筋浇筑到混凝土中后，锌与混凝土中碱性组份间的反应，在混凝土硬化后就停止。

目前，镀锌层的性质及其微观结构对镀锌钢筋在混凝土中腐蚀行为的影响，已得到了广泛的研究。结果表明：

为了使镀锌层钝化，表明具有足够的纯锌储备是重要的，亦即光亮镀锌层的性能明显优于灰镀锌层；

相对而言，镀锌层去钝化的氯离子浓度比普通钢的高出2.5倍以上；

若混凝土质量较差，环境腐蚀条件恶劣，则整个镀锌层在使用期内衰减得很多，寿命很短，不足以提供长期保护的效果。反之，若混凝土质量较高，环境侵蚀性较弱，则镀锌层可显著的提高混凝土结构的使用寿命。

总之，光亮镀锌层可延长钢筋的使用寿命，但在海水环境中，若混凝土质量较差，则作用甚微。

三、几种方案优缺点比选

不同类型增强混凝土耐久性措施优劣性对比见表1。

表1 混凝土耐久性措施对比

方案
优点
缺点

预应力混凝土
施工操作方便,工艺成熟.与普通混凝土比耐久性性较好。
腐蚀破坏后修补困难。

高性能混凝土
1、有一定的技术保障，且有成功实例；

2、混凝土的耐久性显著提高并具有良好的工作性能；

3、尤其适用于海水环境。
1、对施工场地要求高，必须确保养护时间大于15天；

2、在施工前须做配合比实验，并做大小样浇注试验，需要和一定的人力财力和时间。

阻锈剂
可有效地阻止钢筋锈蚀
1、增加费用较多；

2、对砼结构要采取一定的限裂措施。

涂料涂装保护
1、经济合理；

2、技术成熟；

3、对氯离子渗透起到一定延缓作用。
1、涂料耐久性差；

2、质量控制要求高。

涂层钢筋
从根本上解决钢筋防腐大大提高建筑物的使用年限
1、施工要求高，不允许钢筋涂层出现局部破损，否则会加剧钢筋局部腐蚀；

2、大大提高工程造价涂层钢筋是普通钢筋造价的1.5倍。


四、结语

由上述分析可见，预应力混凝土的防裂性好，高性能混凝土抗氯离子渗透能力强，而内掺钢筋阻锈剂、采用涂（镀）层钢筋和表面涂层方案均有防腐蚀效果及其耐久性不足等局限性。因此，各种防腐蚀技术措施各有特点，适用场合有异，必须针对实际情况，采用多技术措施并举，联合施治的方式，方能最大限度的实现科学合理、经济耐久的防腐蚀耐久性设计。

参考文献

[1] 吴中伟．高性能混凝土（HPC)的发展趋势与问题．建筑技术 1998年．

[2] 吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土．中国铁道出版社．1999年．

[3] 孙正平，张冠伦．高性能混凝土的研究．混凝土 1996

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