详细介绍:
复合型钢筋防腐阻锈剂
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复合型钢筋防腐阻锈剂是一种复合型钢筋阻锈剂,掺入混凝土中可以阻止或延缓钢筋锈蚀,从而延长结构寿命,在国际分类中,属于“掺入型”。该产品适用于普硅和矿渣水泥配制的混凝土,对粉煤灰、矿渣粉、硅灰和常用的减水剂有较好的相容性。本产品对引气剂有选择性;在25℃以上使用时,有明显早强,促凝作用,并有坍落度损失方面的影响,必要时可采取缓凝措施。它在钢筋表面形成致密的保护层,当有害离子(如cl-)侵入混凝土结构中,它能有效的抑制、阻止和延缓钢筋锈蚀的电化学反应过程,从而延长钢筋混凝土结构的使用寿命。
复合型钢筋防腐阻锈剂主要技术指标
性 能
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试 验 项 目
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标 准 指 标
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实 测 值
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防锈性
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1、盐水浸蚀试验
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无锈电位0~-250mV
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无锈电位-179mV
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2、干湿冷热(60次)
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无 锈
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无 锈
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3、电化学位移试验
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合 格
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合 格
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对混凝土性能影响试验
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1、抗压强度
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不降低
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125%(对比基准组)
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2、抗渗性
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不降低
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110%(对比基准组)
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3、初凝时间/min
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-60~+120(对比基准组)
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-50(对比基准组)
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注:检验依据:YB/T9231-98《钢筋阻锈剂使用技术规程》。
复合型钢筋防腐阻锈剂使用范围
按《钢筋阻锈剂使用技术标准》(YB/T9231-98)和其它设计规范要求执行。本品主要用于以氯盐为主的腐蚀环境,如海工与沿海工程、使用海砂以及有氯盐腐蚀的工业建筑等。
混凝土性能指标
含气量 ≤4%
泌水率之比 ≤100%
凝结时间差(初、终凝) -90~+120min
抗压强度比 ≥100%
28d收缩率比 ≤135%
钢筋阻锈性能检验符合国家行业标准
1、《钢筋阻锈剂使用技术规程》(YB/T9231-98)。
试 验 项 目
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规 定 指 标
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1、盐水浸渍项目
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无锈蚀
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2、干湿冷热循环试验(60次)
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无锈蚀(空白明显锈蚀)
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3、钢筋锈蚀电化学试验
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无锈蚀
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2、《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ275-2000)。
使用说明
1、推荐掺量为:
(1)一般工业民用建筑、桥梁等轻微腐蚀环境,推荐掺量建议为4~8㎏/m3。
(2)海港工程、沿海建筑等重度腐蚀环境,推荐掺量建议为8~12㎏/ m3。
2、将本品与水泥、集料同时加入搅拌机内进行干搅,搅拌均匀后再加水进行搅拌,并适当延长搅拌时间,确保混凝土搅拌均匀。
3、与其它外加剂复合使用时,应先做混凝土试配,以确定其适应性;不得使用引气型减水剂。配制混凝土所用原料应符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2001和《建筑用砂》GB/T14684-2001。
4、本品为25公斤袋装,储存期一年,如有轻微吸潮结块可溶于水中使用,在运输、储存过程中应避免雨淋、受潮,阴凉通风保存,远离易燃易爆物,严禁明火;操作人员宜佩带口罩、橡皮手套。
注意事项
1、一般采用干掺法,也可溶于拌合水中(包括部分不溶物)。一定要搅拌均匀,可适当延长搅拌时间。本品略有减水作用,可在保持原流动度的情况下适当减水。
2、在与其他外加剂共用时,应先行掺加本品,待与水泥(混凝土)均匀混合后再加入其他外加剂。
3、本品在高质量混凝土中才能更有效地发挥作用,必须遵守相关规范和设计规定,先做混凝土配合比试验,确保混凝土质量与密实性。
混凝土中钢筋阻锈剂的应用
1 、世人注目的钢筋腐蚀危害
以往有资料报道,美国腐蚀损失的 40 %与混凝土中钢筋腐蚀相关。近期,美国腐蚀工程师学会 (NACE) 发布的数据表明,美国每年的总腐蚀损失已达 3000 亿美元,占国民生产总值 (GDP) 的 4.2 %。另有报道指明,以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏,其年经济损失达 1500 亿美元 ( 占总腐蚀损失的 50 %、占 GDP 的 2 % ) 。单就桥梁而言,美国 60 万座桥中,已经有 40 %承载力不足,年修复费高达 2000 亿美元。美国技术评估委员会确认,为维持一座桥, 40 年内总的修复费,已经相当于四座桥的初建费用 !
美国因钢筋腐蚀破坏所造成的损失,已经成为一个重大经济问题,引起朝野的震惊和高度重视。另外,英国每年基础设施的修复费为 55 亿英镑,澳大利亚的年腐蚀损失为 250 亿美元,特别指明主要部分是钢筋腐蚀造成的。欧洲、亚洲、中东等地区,有大量钢筋腐蚀破坏的报道。实际上,钢筋腐蚀破坏已经成为世界性问题。在混凝土耐久性国际会议上,在众多影响混凝土耐久性的因素之中,钢筋腐蚀被排在第一位。在经济损失方面,一些国家也确实吃了大亏。这是我们的一面镜子。
引起钢筋腐蚀的因素虽然是多方面的,但就世界大量钢筋混凝土结构破坏的事例表明,氯盐可称作为主要“元凶”。氯盐主要来源于道路化冰盐和海洋环境。凡是冬季大量使用化冰盐和海岸线长的国家和地区,以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏就特别突出。
我国是海岸线长的国家,内陆还有大范围的盐碱地,更值得注意的是,我国广大北方地区正在大量使用氯盐作为化冰盐。此外,我国工业建筑中的钢筋腐蚀比国外明显严重。基础设施是国家的经济命脉,又与人民生活休戚相关。在我国,以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏,已经造成很大的危害,而未来潜在的威胁更是不可低估的。就“撒盐”的危害而言,我国北方地区,一方面“撒盐”逐年大幅度增加,另一方面又不采取防护措施,以北京为例, 1991 年撤盐 400 吨, 2001 年撒盐约 3000 吨,但桥梁设计规范中却没有防盐腐蚀措施的规定。使用不满 20 年的西直门立交桥,钢筋腐蚀破坏严重 ( 已重建 ) ,东直门桥钢筋腐蚀明显 ( 已修复加固 ) ,三元桥等也有钢筋腐蚀迹象。据悉,天津等市内立交桥也有同类情况发生。就海洋环境腐蚀而言,我国的海港码头、滨海设施、水工工程,更是有大量钢筋腐蚀破坏的事例,大多达不到设计寿命的要求。大量修复工程已经或正在进行,可惜没有经济损失的统计数据。参照国外资料,按占 GDP 的 1 ~ 2 %计算,我国与钢筋腐蚀有关的经济损失 (2000 年计 ) ,约为 900 ~ 1800 亿元 ( 此推算数据仅供参考 ) ,这应该是个惊人的数字。我国正在进行大规模的基础设施建设,在钢筋腐蚀危害方面,我们自己的经验教训应该认真总结,国外的经验教训更值得认真吸取,避免重走“吃大亏”的老路。
对于以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏,美国在总结经验教训的基础上,提出了“以防为主”的战略,即在腐蚀环境中的建设工程,必须采取防腐蚀措施。另外,在工程建设中,全面实施“全寿命经济分析”法,一方面明确“寿命期”内的经济责任,另一方面在保证设计寿命的基础上,初建费加维护费要做到技术、经济合理 ( 用四座桥的费用维护一座桥显然是极不合理的 ) 。“全寿命经济分析”法曾有如以下例举:氯盐环境,钢筋混凝土桥设计寿命为 40 年,采用加钢筋阻锈剂作为预先防护措施,其附加费用为每平米 5 . 40 美元。若前期不采取防护措施,则 15 年开始修复,寿命周期 40 年内累积费用达每平米为 108 ~ 161 美元 (20 多倍 ) 。可见主张前期采取防护措施,具有十分重大的意义和长远的经济效益。
为保证工程质量和结构物的耐久性,我国发布了《建设工程质量管理条例》 ( 即国务院 279 号令 ) 。规定设计单位要“注名工程合理使用年限”,工程承包单位,对于基础设施的保修期限为“该工程的合理使用年限”。我国首次用政令确立工程质量与使用寿命的“责任制”。其意义是重大而深远的。势必也对钢筋腐蚀危害的治理起到巨大推动作用。
防止钢筋腐蚀的技术措施有许多种,可归纳为两大类。其一是提高混凝土自身的防护能力,如高性能混凝土;其二被称作“附加措施”,主要包括:混凝土外涂层、特种钢筋 ( 如环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋等 ) 、阴极保护及钢筋阻锈剂。作为耐久性措施,美国混凝土学会 (ACI) 确认,涂层以外的上述三种措施,能达到长期有效的防护目的。此三种措施各有特点与利弊,而在提高混凝土密实性的基础上,掺用钢筋阻锈剂,是最通常使用的方法,而且是最简单、经济和效果好的技术措施。因此,钢筋阻锈剂的研究与工程应用,得到了十分迅速的发展。有统计表明, 1993 年,全世界约有 2000 万 m 3 的混凝土使用了钢筋阻锈剂,而到了 1998 年,至少有 5 亿 m 3 的混凝土使用了钢筋阻锈剂 (5 年增长 20 多倍 !) ,可见发展趋势之迅猛。以下介绍钢筋阻锈剂的性能、工程应用等情况。
2 、钢筋阻锈剂的性质、分类与作用原理
2 . 1 定义
钢筋阻锈剂 (Rrebar Inhibitor 或 RI) 加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质。
一些能改善混凝土对钢筋防护性能的矿物添加料 ( 如硅灰等 ) ,不作为钢筋阻锈剂。通常的混凝土外加剂旨在改善混凝土自身的性能,而钢筋阻锈剂旨在改善和提高钢筋的防腐蚀能力,但都是加入到混凝土中使用的。因此,大多数国家将钢筋阻锈剂归入“混凝土外加剂”,也有一些国家作为独立的钢筋防锈产品。我国将最终归类为“混凝土外加剂”中的一个种类。
2 . 2 分类
2 . 2 . 1 按使用方式和应用对象分
(1) 掺入型 (Darex Corrosion Inhibitor)(DGI) :掺加到混凝土中,主要用于新建工程也可用于修复工程。
(2) 渗透型 (Migrating Corrosion Inhibitor)(MCI) :涂到混凝土表面,渗透到混凝土内并到达钢筋周围,主要用于老工程的修复。
2 . 2 . 2 按形态分
(1)水剂型:约含 70 %的水,国外主要是水剂型。
(2) 粉剂型:固体粉状物,大多溶于水。国内目前主要是粉剂型
2 . 2 . 3 按化学成分分
(1) 无机型:成分主要由无机化学物质组成。
(2) 有机型:成分主要由有机化学物质组成。
(3) 混合型:由有机和无机化学物质组成。
2 . 2 . 4 按作用机理划分
(1) 阴极型; (2) 阳极型; (3) 混合型。
2 . 3 作用原理
(1) 阳极型:混凝土中钢筋腐蚀通常是一个电化学过程。凡能够阻止或减缓阳极过程的物质被称作阳极型阻锈剂。典型的化学物质有铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等。它们能够在钢铁表面形成“钝化膜”。常用作钢筋阻锈剂成分的是亚硝酸盐。此类阻锈剂的缺点是会产生局部腐蚀和加速腐蚀,被称作“危险性”阻锈剂。因此要与其他种类的阻锈成分联合使用,以克服这种“危险性”。此外,亚硝酸的钠盐,可能引起“碱集料反应”和对混凝土性能有不利影响,现已很少作为阻锈剂使用。
(2) 阴极型:通过吸附或成膜,能够阻止或减缓阳极过程的物质。如锌酸盐、某些磷酸盐以及一些有机化合物等。这类物质虽然没有“危险性”,但单独使用时,其效能不如阳极型明显。
(3) 混合型;将阴极型、阳极型、提高电阻型、降低氧的作用等的多种物质合理配搭而成的阻锈剂。如冶金建筑研究总院研制的 RI 系列即属于综合性、混合型钢筋阻锈剂。
3 、钢筋阻锈剂的应用与相关规程、规范
3 . 1 一般情况
美国国家公路研究项目“混凝土中钢筋阻锈剂的评定方法”业已完成。在 1998 年的报告中称“近 15 年来,钢筋阻锈剂成为通用措施。主要用于普通混凝土和预应力混凝土结构的桥梁及其他建筑物的长期防护”。钢筋阻锈剂使用的相关规定及做法,已经分别纳入美国公路联合会编制的《钢筋混凝土桥梁防腐蚀手册》、《混凝土外加剂标准》 (AASHTOMl94) 、美国混凝土学会编制的《混凝土手册》以及美国腐蚀工程师学会编制的《混凝土中钢筋防腐蚀设计规范》等。日本、加拿大、澳大利亚、韩国及我国台湾省,均有相关钢筋阻锈剂的标准与规范,但其产品大多来自美国和日本。美、日产品也已经进入中国大陆市场。
我国早期,曾用亚硝酸钠作为钢筋阻锈剂使用于少量工程,由于单一亚硝酸钠有明显问题,没有得到推广应用。八十年代初,冶金工业部为在渤海湾南岸开发建设金矿,须解决海水、海洋环境对钢筋混凝土建筑物的腐蚀问题,于是列题研究了 RI 综合型钢筋阻锈剂。 1985 年,在山东三山岛金矿首次大量使用,这也是我国成功应用 16 年的大型工程实例。本研究成果于 1987 年通过部级鉴定,于 1991 年颁布了国家行业标准, 1998 年修标 [ 即《钢筋阻锈剂使用技术规范》 (YB/T9231 — 98)] 《工业建筑防腐蚀设计规范》 (GB50046 — 95) 、《海工混凝土结构技术规范》、《海工混凝土防腐蚀规范》、《盐渍土建筑规范》和正在编制中的《公路外加剂规范》等,都纳入了相关钢筋阻锈剂的内容。国内已有百余工程使用了 RI 系列钢筋阻锈剂 ( 如今 RI 阻锈剂已经发展到第三代产品 ) 。随着钢筋阻锈剂越来越被人们认识和巨大的市场潜力,国内各省市不断有钢筋阻锈剂的品种出现,国外产品也不断涌入国内市场。这样竞争的局面,必将大大促进钢筋阻锈剂在我国的应用,对提高我国钢筋混凝土建筑的耐久性是很有利的。
3 . 2 《钢筋阻锈剂使用技术规范》 (YB/T9231 — 98) 部分内容介绍
3 . 2 . 1 使用钢筋阻锈剂的环境和条件
(1) 海洋环境:海水侵蚀区、潮汐区、浪溅区及海洋大气区;
(2) 使用海砂作为混凝土用砂,施工用水含氯盐超出标准要求;
(3) 采用化冰 ( 雪 ) 盐的钢筋混凝土桥梁等;
(4) 以氯盐腐蚀为主的工业与民用建筑;
(5) 已有钢筋混凝土工程的修复;
(6) 盐渍土、盐碱地工程;
(7) 采用低碱度水泥或能降低混凝土碱度的掺合料;
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