混凝土钢筋腐钻孔植入式牺牲阳极.doc

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1、浅析混凝土钢筋防腐钻孔植入式牺牲阳极摘要钢筋混凝土结构因取材广、性能优越发展迅猛，被广泛用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、水利、海港等领域。近几年混凝土结构的破坏时常发生，每年国家花费大量的人力、物力来恢复钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏。这影响到我国乃至全世界的经济发展和基础设施的安全性。就此法赫研发了一系列混凝土预防性工程防腐材料。其中FH—CC钻孔植入式牺牲阳极是预防和控制混凝土内钢筋防腐蚀产品，该产品可广泛用于：阳台、柱子和梁、桥面板、停车场、桥墩和码头、预应力混凝土、后张拉锚固等钢筋混凝土工程，与绑扎式牺牲阳极

2、相比：该产品不需区域性破除混凝土结构，只需用机械设备在标记区域钻入适当大小的圆孔即可。FH—CC即可离散性防腐，也可分布式串联区域性防腐。关键词：钢筋混凝土防腐、植入式牺牲阳极、分布式牺牲阳极防腐、桥梁养护1引言腐蚀在世界范围已成为工程师面临的严峻问题。根据美国、英国和日本腐蚀成本的统计：全面腐蚀直接和间接占国民成产总值的3—4%。2002年相关报告指出，美国花费10亿到30亿美金用来恢复钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏。图1和图2是混凝土钢筋锈蚀对桥架支撑和停车场拱腹造成的损害。图1.(a)桥梁的腐蚀；（b）停车场面

3、板钢筋腐蚀混凝土中钢筋腐蚀所造成的巨大经济损失已成为美、英等发达国家在基础设施建设中面临的最大问题之一。但在许多发展中国家，由于大量钢筋混凝土结构建设较晚，钢筋腐蚀所带来严重后果未充分暴露出来，所以这一问题尚未引起这些国家相关部门的高度重视。我国在20世纪50年代就开始将钢筋混凝土用于工业建设之中，但大规模的基础设施建设开始于80年代后期，我国的基础设施建设，如海港码头，高速公路，城市立交桥，高楼大厦相继拔地而起。钢筋混凝土结构施工量与日俱增。由于钢筋腐蚀引起混凝土结构的破坏是一潜伏期较长的隐患性病害，一些地方部门

4、及施工单位的短期经济效益行为，致使这一问题的严重性一直未能引起足够的重视。随着我国早期建造的部分海港码头、水利设施及城市建筑遭受钢筋腐蚀破坏以及近期修建的一些钢筋混凝土结构，如北京、天津等立交桥，使用时间不长，腐蚀环境也不像欧美恶劣，暴露出严重的钢筋腐蚀破坏现象。目前，美、英等发达国家对混凝土中钢筋腐蚀问题的研究相对成熟。我国针对混凝土中钢筋的腐蚀发生的破坏的修复材料、修复措施还落后于欧美等发达国家。近年来，上海法赫进过数十年的经验沉积，积极的吸收国内外先进的混凝土养护机具设备、材料技术并加以研究，研发出很多钢筋混

5、凝土养护用设备、材料等。其中，FH—CC是一种混凝土钢筋防腐钻孔植入式牺牲阳极，可用于混凝土中钢筋防腐，具有防腐效果好、寿命长、节省成本、应用简单方便等特点。1.1混凝土中钢筋的锈蚀过程一般情况下，金属发生腐蚀需要下面几个条件：1、阳极；2、阴极；3、氧气；4、水分；5、传递电子的介质混凝土内部孔洞为环境中的氧气、水分提供了通道，而阴极和阳极即可以是不同中金属材料，如钢和铝。也可以是同一种金属材料，金属内部不均匀性形成了许多阴极点和阳极点。而混凝土内部孔洞中水份和混凝土骨料本身充当传递电子的电解质。以上的5个条件都

6、容易满足。但是混凝土中钢筋的腐蚀有别于大气或水中情况。钢筋在硅酸盐水泥中表面会形成保护性钝化膜。这层保护膜的存在保护钢筋不发生锈蚀。但是如果混凝土受到氯离子污染，或是与空气中CO2气体反应发生中性化，这层保护膜发生去钝化反应，引起混凝土钢筋的腐蚀。1.2混凝土中钢筋的腐蚀速率混凝土中钢筋腐蚀破坏的过程分为三个阶段。图2.混凝土中钢筋腐蚀破坏的三个过程1、钢筋腐蚀的诱发阶段：混凝土中的CO2或氯化物逐步扩散至钢筋表面，使钢筋表面发生失去钝化反应，钝化膜被破坏。计算时，此阶段被称为钢筋腐蚀的起始时间，以To表示。2、钢

7、筋腐蚀扩展阶段：钢筋骨架发生腐蚀，钢筋表面产生锈蚀。3、钢筋混凝土结构破坏阶段：由于钢筋腐蚀生锈，致使钢筋截面尺寸减少，或钢筋混凝土保护层产生顺筋裂纹和腐蚀层裂；裂纹、层裂连通后，混凝土发生开裂、剥落现象；最后混凝土结构的功能性使用寿命结束。第2、3两阶段被称为钢筋腐蚀的破坏时间，以T1表示。1.2.1碳酸化诱发钢筋腐蚀的启始时间To的计算混凝土的碳酸化是CO2气体向其内部扩散造成的，碳酸化速率可用碳酸化前沿推进方程表示：X=Atn式中x—碳酸化深度（mm）；A-CO2在混凝土中的扩散系数；t-时间（a）；n-指数

8、，通常为1/2。通过上式计算出碳酸化前沿达到钢筋的时间，即To。1.2.2氯化物诱发钢筋腐蚀的起始时间To的确定对于暴露于大气中、周围环境含有不同浓度氯化物的钢筋混凝土结构而言，由于氯化物入侵不像碳酸化那样，我们可以根据在断面各处氯离子浓度随深度、时间变化的一条曲线，因而问题的处理比碳酸化复杂。根据Fick扩散第二定律，Cl-扩散方程的一般形式为：这样根据标