水泥混凝土鋼筋防腐探討(轉)
經過20年的高速發展,我國混凝土行業已成為萬億級規模的產業,據中國混凝土網的不完全統計,2022年我國商品混凝土總產量為26.51億m³;與之配套的鋼筋累計產量1-8月份15542.6萬噸。2022年國內鋼筋制造業受疫情影響被迫減產;但是隨著全球經濟的復蘇,鋼筋需求量一度增速較快,價格還創下歷史新高。
如此體量的水泥混凝土及配套鋼筋質量直接影響著建筑結構的安全,除設計及施工因素外;材料質量是關鍵性因素。其中因鋼筋腐蝕引起的混凝土強度失效屢見不鮮,造成的事故常見于各大媒體,因此水泥混凝土加強鋼筋防腐引起人們的重視。對于水泥混凝土鋼筋防腐是否需要,行業界有兩種說法:一是不需要防腐;二是必須進行防腐處理。究竟誰熟誰非?這必須從實踐和使用效果及理論分析來探討和論述。

水泥混凝土鋼筋不需要防腐說法是基于水泥自身的堿性體系對鋼筋的保護。配套鋼筋在水泥混凝土中處于高飽和堿性環境中能夠形成鈍化區,也就是說水泥混凝土與鋼筋表面之間形成PH值高達12以上的鈍化區,區域內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異的防銹效果,只要保持堿性環境的高飽和度,鋼筋表面致密度較高的鈍化膜就會始終如一的發揮著防腐功能。這種現象已經被許多事例所驗證,魔都上海在城市改造過程中,拆除了一些非歷史保護而又歷經百年的“租界”鋼筋混凝土建筑,發現破損的水泥混凝土中的鋼筋依然如新,沒有銹蝕現象;又如1933年,英商在上海廈門路鋪設的直徑625㎜口徑的鋼管,涂襯15㎜厚水泥砂漿,迄今已有90年的歷史,打開檢查水泥砂漿涂層,良好完整,基體沒有被腐蝕生銹。民用建筑中,裝修師傅對隔墻板固定釘頭預先使用純水泥漿批刮封閉,干燥后再進行整體批涂大白膩子,經過這種方法處理后就不會出現鐵釘返銹而污染大白膩子,影響裝飾面美觀。這些現象表明水泥高飽和堿性會對鋼鐵產生鈍化作用,表面形成致密的鈍化膜,從而保護鋼鐵的銹蝕。因此,水泥混凝土鋼筋在高飽和堿性環境中也是安全可靠的,無需進行二次人工干預進行腐蝕控制,沒有必要實施其它的防護措施,諸如有機涂料的防腐處理,既浪費經濟也對混凝土強度產生副作用。

另一種說法是水泥混凝土鋼筋必須進行防腐,理由就是一旦堿性環境下的高飽和度被打破,也就是說這種鈍化區域環境不再平衡,就會導致鋼筋表面的鈍化膜失效,引起并且加速鋼筋的銹蝕。因此必須對水泥混凝土鋼筋進行防腐處理,即涂覆諸如環氧類防腐蝕涂料,通過涂層隔離作用,保證鋼筋不被腐蝕,確保鋼筋的強度和水泥混凝土的質量安全。這種水泥混凝土鋼筋防腐工藝已經被部分建筑應用,效果如何,不得而知,需要實際應用案例佐證。市場上用于水泥混凝土鋼筋防腐的材料不限于有環氧樹脂類涂料,還出現了帶銹涂料及銹轉化劑等產品。大量的鋼筋防腐外護材料的出現是否適用于混凝土內部環境,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慎。因為水泥鋼筋混凝土承載著生命安全和經濟命脈,涉及到社會的方方面面;如果一旦發生質量問題引起的安全事故,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部高飽和堿性環境的不平衡,導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生的銹蝕副產物,隨著溫度的不斷變化,副產物會急劇膨脹導致混凝土開裂,疏松,導致強度大幅度下降,常常會出現安全隱患,最終發生混凝土坍塌事件,甚至形成不可逆的安全事故。所以水泥混凝土內部加強鋼筋的防腐蝕是建筑結構的“安全墻”“保護傘”。水泥混凝土內部飽和堿性不平衡主要是來自于外部環境,如雨水及其它腐蝕介質通過混凝土多孔間隙進入混凝土內部,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于鋼筋鈍化膜的保護至關重要。
為了提高水泥混凝土致密度,主要方法就是在澆筑混凝土時多搗實,多振動,并且設計好砂石料級配關系,添加一些密實性外加助劑,如防水劑,消泡劑等,另外還需要科學有效的進行后期養護,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,如改性環氧,聚氨酯,有機硅(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,堵死外部雨水及污染介質進入水泥混凝土的內部通道,確保水泥混凝土內部堿性的高飽和度,維持鋼筋表面鈍化膜的長久壽命。鋼筋壽命長久也就保證了水泥混凝土強度及使用壽命的長久,從而達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的進入,封堵空隙通道,密實混凝土,而采取在鋼筋表面涂刷防腐涂料或者銹轉化劑的方法是很難保證混凝土結構的強度;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下降,影響混凝土整體強度。筆者也擔心銹轉化材料使用在鋼筋表面存在一個轉化率的問題,呈酸性物質的銹轉化材料一旦產生余料會與堿性混凝土發生中和反應,反應后物質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化材料必須謹慎,筆者也不建議使用,對于其它的涂料使用必須經過大量試驗和檢測才能確定。雖然環氧類涂料與水泥混凝土具有良好的附著力,這是優異的滲透錨固作用而非包裹緊握作用,干燥的環氧涂膜有機層與潮濕的混凝土無機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氧涂料打底卻不能使用到混凝土內部加強鋼筋表面防腐的原因。

通過以上探討和分析,我們就可以明白水泥混凝土鋼筋腐蝕產生的主要原因和防護措施。只要密實水泥混凝土自身空隙,保持水泥混凝土內部堿性高飽和環境,維持鋼筋表面鈍化膜不被破壞,就能實現鋼筋長效的耐腐蝕效果,保證水泥鋼筋混凝土強度安全。