一. 鋼筋混凝土鋼筋銹蝕的現(xiàn)象
綜合有關(guān)資料報道，日本約有21.4%的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞是由鋼筋銹蝕引起的；美國的腐蝕損失中與鋼筋銹蝕有關(guān)的高達(dá)40%；英國建造在海洋及有氯化物介質(zhì)中的混凝土結(jié)構(gòu)，因鋼筋銹蝕而需修復(fù)的達(dá)36%；阿拉伯海灣地區(qū)因其氣候多變等原因，致使很多混凝土結(jié)構(gòu)在10~15年間即達(dá)到驚人的腐蝕程度。由丹麥公路橋梁協(xié)會在1988~1990年間對橋梁進(jìn)行的90多次調(diào)查表明，橋梁受侵蝕達(dá)50%，而最 重要的是由于腐蝕引起隱性破壞導(dǎo)致的間接損失。鋼筋銹蝕現(xiàn)象在我國也較普遍存在，甚至很突出。根據(jù)國家基金委組織的調(diào)查，目前我國材料腐蝕造成的損失大概是每年5000億元，混凝土中鋼筋腐蝕約占50%。
有統(tǒng)計表明，因鋼筋銹蝕，大量海港碼頭工程大修年限只有10~20年，橋梁的大修年限只有10~15 年。如連云港某碼頭使用不到3年、湛江某碼頭使用不到4年、寧波某碼頭使用不到10年，均出現(xiàn)梁架順筋開裂，并著手修補(bǔ)的事例；深圳某些民用建筑，因使用海砂，幾年內(nèi)即發(fā)生鋼筋腐蝕破壞。在腐蝕環(huán)境中的工業(yè)建筑，鋼筋腐蝕現(xiàn)象更為普遍突出，修補(bǔ)、加固的花費(fèi)巨大。
二. 鋼筋銹蝕的危害
混凝土中鋼筋的銹蝕會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能惡化，其危害主要體現(xiàn)在以下三個方面：
一是由于鋼筋銹蝕使得鋼筋有效截面積減小，鋼筋與混凝土間粘結(jié)力下降，從而降低了結(jié)構(gòu) ( 或構(gòu)件)的承載能力，減小了安全儲備；
二是由于銹蝕鋼筋體積膨脹 ( 無約束狀態(tài)下一般為2~6倍)，使得混凝土產(chǎn)生順筋脹裂，從而降低了結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)的剛度，增大了變形，甚至使混凝土保護(hù)層剝落，影響了正常使用；
三是由于鋼筋銹蝕在混凝土中產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力，使混凝土承受雙向或三向應(yīng)力，另外由于鋼筋應(yīng)力腐蝕，從而降低了結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)的延性，甚至改變其破壞形態(tài)。
三. 鋼筋混凝土防護(hù)5倍定律
混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計有著名的5倍定律，認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計時對新建項目在鋼筋防護(hù)方面每節(jié)省1美元， 就意味著發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時采取措施多追加5美元，順筋開裂時多追加25美元，嚴(yán)重破壞時多追加125美元。這一5倍定律，讓重要工程的業(yè)主方、設(shè)計師以及施工單位進(jìn)一步認(rèn)識到鋼筋混凝土的防護(hù)及提高其耐久 性問題的重要性和迫切性。
四. 鋼筋銹蝕機(jī)理
正常情況下，由于初始混凝土的高堿性，鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)力筋表面形成一層致密的鈍化膜，使其處于鈍化狀態(tài)。但隨著環(huán)境介質(zhì)的侵入，鈍化膜逐漸遭到破壞，從而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。
鋼筋發(fā)生銹蝕需要三大基本要素是：鋼筋表面鈍化膜的破壞；充足氧的供應(yīng)；適宜的濕度(RH=60％~80％)。三個要素缺一不可，第一要素為誘發(fā)條件，而腐蝕速度則取決于氧氣及水分的供應(yīng)。
鋼筋的銹蝕發(fā)生電化學(xué)銹蝕必須具備3個條件：在鋼筋表面形成電位差；在陰極部位鋼筋表面存在足夠的氧氣和水；在陽極區(qū)，使陽極部位的鋼筋表面處于活化狀態(tài)，即鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞。在氧氣和水的共同作用下，鋼筋表面不斷失去電子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，逐漸被銹蝕，在鋼筋表面生成紅銹，引起混凝土開裂。
對于鋼筋混凝土橋梁，在一般環(huán)境條件下，鋼筋的銹蝕通常由兩種作用引起：一種是混凝土碳化作用；一種是氯離子的侵蝕。二氧化碳和氯離子對混凝土本身都沒有嚴(yán)重的破壞作用，但是這兩種環(huán)境物質(zhì)都是混凝土中鋼筋鈍化膜破壞的最重要又最常遇到的環(huán)境介質(zhì)：混凝土碳化使混凝土孔隙溶液中的Ca(OH)2含量逐漸減少，pH值逐漸下降，鈍化膜逐漸變得不再穩(wěn)定以至于完全被破壞，使鋼筋處于脫鈍 狀態(tài)；周圍環(huán)境中的氯離子從混凝土表面逐漸滲入到混凝土內(nèi)部，當(dāng)?shù)竭_(dá)鋼筋表面的混凝土孔溶液中的
游離氯離子濃度超過一定值（臨界濃度）時，即使混凝土堿度再高，pH值大于11.5值，Cl-也能破壞鈍
化膜，從而使鋼筋發(fā)生銹蝕。氯鹽引起鋼筋銹蝕的發(fā)展速度很快，遠(yuǎn)比碳化銹蝕嚴(yán)重，這種情況常發(fā)生在近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境以及冬季經(jīng)常使用除冰鹽的環(huán)境。
五. 鋼筋混凝土阻銹手段
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阻銹手段 |
優(yōu)點 |
不足 |
成本 |
價值工程評價 |
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摻加礦物摻合料增加混凝土密實度 |
最常規(guī)手段，易于操作，可以降低有害離子滲透速率 |
不能從化學(xué)機(jī)理上延緩銹蝕 |
低 |
★★ |
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陰極保護(hù)(犧牲陽極) |
阻銹效果可保證， 可實時監(jiān)控 |
施工復(fù)雜性極高，后期維護(hù)復(fù)雜，不適宜普遍推廣使用，對于暴露于大氣中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)難度大 |
很高 |
★★★ |
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電化學(xué)萃取 |
氯化物萃取 |
在混凝土中鋼筋分布較密氯離子穿過第一層鋼筋但未滲透很深且以后不會再次被氯離子污染的情況下會取得最好的效果 |
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其裝置與陰極保護(hù)相似， 施工及維護(hù)較復(fù)雜 |
高 |
★★ |
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再堿化 |
對由碳化引發(fā)鋼筋銹蝕的建筑結(jié)構(gòu)的保護(hù)效果較好 |
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特種鋼筋 |
環(huán)氧涂層鋼筋 |
直接在鋼筋表面形成保護(hù)膜，涂層厚度可控，生產(chǎn)和施工質(zhì)量得以保證時阻銹效果較好 |
降低了混凝土與鋼筋間的握裹力，加大了施工難度，磕碰產(chǎn)生銹蝕更加嚴(yán)重的“點蝕” |
較高 |
★★ |
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鍍鋅鋼筋 |
因鋅具有自我耗損性，傳導(dǎo)性和污染性，其有效性長期以來受到疑義，在濱海地區(qū)其阻銹壽命低于10年 |
★ |
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不銹鋼鋼筋 |
從鋼筋的根本上解決了銹蝕問題 |
成本太高，不易推廣 |
很高 |
★ |
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硅烷浸漬劑/防銹浸漬劑 |
可以從混凝土表面滲透到一定深度，較適宜對已有建筑或工程的修復(fù)和保護(hù) |
施工較復(fù)雜，用于新建建筑和工程時影響工期，阻銹效果依賴于滲透深度， 對較深處鋼筋保護(hù)有限 |
較高 |
★★ |
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鋼筋阻銹劑(添加型) |
無機(jī)類 |
施工簡便，有效推遲了鋼筋銹蝕開始時間 |
摻量必須精準(zhǔn)，混凝土適應(yīng)性差，隨著時間的推移阻銹效果變差，不環(huán)保 |
中等 |
★★ |
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有機(jī)類 |
施工簡便，通過螯合作用在鋼筋表面形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，不僅推遲了銹蝕開始時間，也降低了銹蝕速率 |
對部分混凝土配合比設(shè)計適應(yīng)性較差 |
較高 |
★★★★ |
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注：價值工程評價星級越高越優(yōu)
六．FerroGard 901總結(jié)
無毒環(huán)保產(chǎn)品，不易燃，不含亞硝酸鈣等有毒物質(zhì)
滲透能力和對鋼筋吸附力強(qiáng)，在鋼筋表面形成厚達(dá)100-1000埃的耐久性保護(hù)膜，形成對氧的屏障， 對鋼筋的陰、陽極同時保護(hù)。
不影響新拌混凝土及硬化混凝土的各種屬性，如水化熱、凝結(jié)時間、塌落度、強(qiáng)度、呼吸性、滲透性、空隙體系等。
施工簡便，極高的綜合性價比（考慮到人力、設(shè)備、時間、工序等綜合因素）；只需按照6-12千克每方混凝土與水同時加入攪拌機(jī)或攪拌車，并適當(dāng)調(diào)整拌合水量。
不會因添加量少而加劇鋼筋銹蝕（如亞硝酸鈣），不影響混凝土對鋼筋的握裹力；不用像鋼筋環(huán)氧涂層一樣擔(dān)心鋼筋的折彎、焊接或碰撞的影響（由此造成的鋼筋點銹蝕比普通銹蝕還嚴(yán)重），也不會像現(xiàn)場后作鋼筋環(huán)氧涂層一樣有死角和用時過長的問題。
經(jīng)過了世界上許多著名研究與試驗機(jī)構(gòu)（如Mott MacDonald）的檢測，并進(jìn)行了大量的現(xiàn)場測試和業(yè)務(wù)長期測試。
符合國內(nèi)《鋼筋阻銹劑》和《混凝土耐久性設(shè)計》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并得到美國交通部《混凝土結(jié)構(gòu)阻銹規(guī)范》的推薦。
七. FerroGard 901應(yīng)用領(lǐng)域
鐵路、公路、橋梁、高層建筑地下室、地下車庫、海港、碼頭、水壩及污水處理池、化工等行業(yè)需重防腐的部位、沿海使用海砂、碳化嚴(yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)等?？商娲h(huán)氧涂層鋼筋，也可與環(huán)氧涂層鋼筋等阻銹技術(shù)聯(lián)合使用。
建議在下述環(huán)境和條件下的水泥混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)使用摻入型阻銹劑：
處于海洋環(huán)境:海水浸蝕區(qū)、潮汐區(qū)、浪濺區(qū)及海洋大氣區(qū)的公路鋼筋混凝土橋梁及鋼筋混凝土護(hù)欄等；
使用海砂或海水的預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土橋梁；
冬季撒除冰(雪)鹽的鋼筋混凝土橋(涵)面、鋼筋混凝土護(hù)欄等； 地下水和土壤中含有氯鹽的橋梁下部結(jié)構(gòu)；
采用低堿度水泥或低堿摻合料,處在強(qiáng)氯鹽銹蝕環(huán)境中的鋼筋混凝土橋梁； 氯離子含量大于規(guī)范規(guī)定的最高限量的預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土橋梁； 有氯鹽腐蝕現(xiàn)象的鋼筋混凝土橋梁修復(fù)；
預(yù)埋件或鋼制品在水泥混凝土中需加強(qiáng)銹蝕防護(hù)的場合，因條件限制，水泥混凝土構(gòu)件保護(hù)層偏薄者。
