水泥混凝土鋼筋防腐探討(轉(zhuǎn)）
經(jīng)過(guò)20年的高速發(fā)展，我國(guó)混凝土行業(yè)已成為萬(wàn)億級(jí)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，據(jù)中國(guó)混凝土網(wǎng)的不完全統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)商品混凝土總產(chǎn)量為26.51億m³；與之配套的鋼筋累計(jì)產(chǎn)量1-8月份15542.6萬(wàn)噸。2022年國(guó)內(nèi)鋼筋制造業(yè)受疫情影響被迫減產(chǎn)；但是隨著全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，鋼筋需求量一度增速較快，價(jià)格還創(chuàng)下歷史新高。
如此體量的水泥混凝土及配套鋼筋質(zhì)量直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的安全，除設(shè)計(jì)及施工因素外；材料質(zhì)量是關(guān)鍵性因素。其中因鋼筋腐蝕引起的混凝土強(qiáng)度失效屢見(jiàn)不鮮，造成的事故常見(jiàn)于各大媒體，因此水泥混凝土加強(qiáng)鋼筋防腐引起人們的重視。對(duì)于水泥混凝土鋼筋防腐是否需要，行業(yè)界有兩種說(shuō)法：一是不需要防腐；二是必須進(jìn)行防腐處理。究竟誰(shuí)熟誰(shuí)非？這必須從實(shí)踐和使用效果及理論分析來(lái)探討和論述。
水泥混凝土鋼筋不需要防腐說(shuō)法是基于水泥自身的堿性體系對(duì)鋼筋的保護(hù)。配套鋼筋在水泥混凝土中處于高飽和堿性環(huán)境中能夠形成鈍化區(qū)，也就是說(shuō)水泥混凝土與鋼筋表面之間形成PH值高達(dá)12以上的鈍化區(qū)，區(qū)域內(nèi)的鋼筋表面形成致密度很高的鈍化膜。鋼筋表面鈍化膜具有優(yōu)異的防銹效果，只要保持堿性環(huán)境的高飽和度，鋼筋表面致密度較高的鈍化膜就會(huì)始終如一的發(fā)揮著防腐功能。這種現(xiàn)象已經(jīng)被許多事例所驗(yàn)證，魔都上海在城市改造過(guò)程中，拆除了一些非歷史保護(hù)而又歷經(jīng)百年的“租界”鋼筋混凝土建筑，發(fā)現(xiàn)破損的水泥混凝土中的鋼筋依然如新，沒(méi)有銹蝕現(xiàn)象；又如1933年，英商在上海廈門路鋪設(shè)的直徑625㎜口徑的鋼管，涂襯15㎜厚水泥砂漿，迄今已有90年的歷史，打開(kāi)檢查水泥砂漿涂層，良好完整，基體沒(méi)有被腐蝕生銹。民用建筑中，裝修師傅對(duì)隔墻板固定釘頭預(yù)先使用純水泥漿批刮封閉，干燥后再進(jìn)行整體批涂大白膩?zhàn)樱?jīng)過(guò)這種方法處理后就不會(huì)出現(xiàn)鐵釘返銹而污染大白膩?zhàn)?，影響裝飾面美觀。這些現(xiàn)象表明水泥高飽和堿性會(huì)對(duì)鋼鐵產(chǎn)生鈍化作用，表面形成致密的鈍化膜，從而保護(hù)鋼鐵的銹蝕。因此，水泥混凝土鋼筋在高飽和堿性環(huán)境中也是安全可靠的，無(wú)需進(jìn)行二次人工干預(yù)進(jìn)行腐蝕控制，沒(méi)有必要實(shí)施其它的防護(hù)措施，諸如有機(jī)涂料的防腐處理，既浪費(fèi)經(jīng)濟(jì)也對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生副作用。
另一種說(shuō)法是水泥混凝土鋼筋必須進(jìn)行防腐，理由就是一旦堿性環(huán)境下的高飽和度被打破，也就是說(shuō)這種鈍化區(qū)域環(huán)境不再平衡，就會(huì)導(dǎo)致鋼筋表面的鈍化膜失效，引起并且加速鋼筋的銹蝕。因此必須對(duì)水泥混凝土鋼筋進(jìn)行防腐處理，即涂覆諸如環(huán)氧類防腐蝕涂料，通過(guò)涂層隔離作用，保證鋼筋不被腐蝕，確保鋼筋的強(qiáng)度和水泥混凝土的質(zhì)量安全。這種水泥混凝土鋼筋防腐工藝已經(jīng)被部分建筑應(yīng)用，效果如何，不得而知，需要實(shí)際應(yīng)用案例佐證。市場(chǎng)上用于水泥混凝土鋼筋防腐的材料不限于有環(huán)氧樹(shù)脂類涂料，還出現(xiàn)了帶銹涂料及銹轉(zhuǎn)化劑等產(chǎn)品。大量的鋼筋防腐外護(hù)材料的出現(xiàn)是否適用于混凝土內(nèi)部環(huán)境，值得思考和論證；但是筆者提醒水泥鋼筋混凝土中鋼筋防腐涂料的使用必須謹(jǐn)慎。因?yàn)樗噤摻罨炷脸休d著生命安全和經(jīng)濟(jì)命脈，涉及到社會(huì)的方方面面；如果一旦發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題引起的安全事故，將是不可挽回的損失。
水泥混凝土鋼筋腐蝕主要原因就是內(nèi)部高飽和堿性環(huán)境的不平衡，導(dǎo)致致密的鈍化膜失效，從而加速鋼筋的腐蝕。水泥混凝土鋼筋腐蝕產(chǎn)生的銹蝕副產(chǎn)物，隨著溫度的不斷變化，副產(chǎn)物會(huì)急劇膨脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，疏松，導(dǎo)致強(qiáng)度大幅度下降，常常會(huì)出現(xiàn)安全隱患，最終發(fā)生混凝土坍塌事件，甚至形成不可逆的安全事故。所以水泥混凝土內(nèi)部加強(qiáng)鋼筋的防腐蝕是建筑結(jié)構(gòu)的“安全墻”“保護(hù)傘”。水泥混凝土內(nèi)部飽和堿性不平衡主要是來(lái)自于外部環(huán)境，如雨水及其它腐蝕介質(zhì)通過(guò)混凝土多孔間隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，引起飽和堿性的失效和“中毒”，使得鋼筋表面形成的鈍化膜被破壞而生銹。所以混凝土的致密性對(duì)于鋼筋鈍化膜的保護(hù)至關(guān)重要。
為了提高水泥混凝土致密度，主要方法就是在澆筑混凝土?xí)r多搗實(shí)，多振動(dòng)，并且設(shè)計(jì)好砂石料級(jí)配關(guān)系，添加一些密實(shí)性外加助劑，如防水劑，消泡劑等，另外還需要科學(xué)有效的進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)，這種方法就是盡一切可能降低混凝土的孔斜率。除此之外，還可以使用一些耐候性能好，滲透率高，能夠封閉混凝土空隙的功能性涂料，如改性環(huán)氧，聚氨酯，有機(jī)硅（具有外防而又呼吸的功能），硅烷浸漬劑，防碳化劑等涂覆于混凝土表面，保證多孔混凝土閉實(shí)，堵死外部雨水及污染介質(zhì)進(jìn)入水泥混凝土的內(nèi)部通道，確保水泥混凝土內(nèi)部堿性的高飽和度，維持鋼筋表面鈍化膜的長(zhǎng)久壽命。鋼筋壽命長(zhǎng)久也就保證了水泥混凝土強(qiáng)度及使用壽命的長(zhǎng)久，從而達(dá)到消除安全隱患的目的和效果。
水泥混凝土鋼筋防腐如果不從根源上阻止外部雨水及腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入，封堵空隙通道，密實(shí)混凝土，而采取在鋼筋表面涂刷防腐涂料或者銹轉(zhuǎn)化劑的方法是很難保證混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；而且鋼筋涂刷防腐涂料后，其與混凝土的相互包裹和緊握程度會(huì)下降，影響混凝土整體強(qiáng)度。筆者也擔(dān)心銹轉(zhuǎn)化材料使用在鋼筋表面存在一個(gè)轉(zhuǎn)化率的問(wèn)題，呈酸性物質(zhì)的銹轉(zhuǎn)化材料一旦產(chǎn)生余料會(huì)與堿性混凝土發(fā)生中和反應(yīng)，反應(yīng)后物質(zhì)的存在是水泥混凝土致命性損害。所以水泥混凝土鋼筋使用銹轉(zhuǎn)化材料必須謹(jǐn)慎，筆者也不建議使用，對(duì)于其它的涂料使用必須經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)和檢測(cè)才能確定。雖然環(huán)氧類涂料與水泥混凝土具有良好的附著力，這是優(yōu)異的滲透錨固作用而非包裹緊握作用，干燥的環(huán)氧涂膜有機(jī)層與潮濕的混凝土無(wú)機(jī)層基本是很難緊密連接在一起的，所以這就是水泥混凝土可以使用環(huán)氧涂料打底卻不能使用到混凝土內(nèi)部加強(qiáng)鋼筋表面防腐的原因。
通過(guò)以上探討和分析，我們就可以明白水泥混凝土鋼筋腐蝕產(chǎn)生的主要原因和防護(hù)措施。只要密實(shí)水泥混凝土自身空隙，保持水泥混凝土內(nèi)部堿性高飽和環(huán)境，維持鋼筋表面鈍化膜不被破壞，就能實(shí)現(xiàn)鋼筋長(zhǎng)效的耐腐蝕效果，保證水泥鋼筋混凝土強(qiáng)度安全。