三.钢筋混凝土结构防护措施
        混凝土结构防腐蚀是系统工程, 必须在勘察、规划、设计、施工、使用等各个阶段对所涉及的防腐问题进行细致的了解、分析和处理, 各个阶段都应充分重视和充分合作, 共同完成。混凝土结构防护措施可分为基本防护措施、混凝土表面涂覆防护措施和钢筋防护措施。
        3.1 混凝土的基本防护措施
        混凝土的基本防护措施即是从设计、施工、制作等方面提高混凝土自身的防护性能。由于混凝土本身具有高碱性, 正确设计、施工的优质混凝土保护层本身具有长期防止环境介质渗透的功能, 因此, 尽可能提高混凝土本身对钢筋的防护功能是预防钢筋腐蚀的许多措施中最经济合理、最有效的基本措施。这一类措施主要有以下几方面:
        (1) 合理的结构设计
        混凝土结构形式及细部构造应有利于防腐、检测。如构件截面几何形状应简单、平顺, 减少棱角、突变和应力集中; 混凝土表面应有利于排水,不宜在接缝或止水处排水; 特别注意构件应易于施工, 尽可能在工场预制; 结构形式应便于对关键部位进行检测和设置检测、维护和采取补充保护措施的通道; 对处于腐蚀较严重部位和构件, 应考虑其易于更换的可能性。由于混凝土保护层厚度与发生腐蚀的时间成平方关系, 适当增加混凝土保护层厚度, 以延长侵蚀性介质渗透到钢筋周围达到破坏钝化膜临界值的时间。但保护层厚度不宜大于80mm , 否则混凝土表面易出现由于混凝土收缩、温度应力等所引起的混凝土表面裂缝。控制主筋的直径不宜过大, 一般混凝土保护层厚度宜大于215 倍主径直径, 原因是较粗的钢筋提供较小的电阻, 也就是提供了较大的腐蚀电流。更重要的是较粗的钢筋会生成较多的腐蚀产物, 膨胀的体积增大比较多, 从而造成较高的拉应力。所以, 当混凝土保护层厚度相同时, 钢筋越粗, 钢筋直径对保护层厚度的比值越大, 钢筋开始腐蚀到开始使混凝土胀裂的时间也就越短。
        (2) 选择优质原材料和优化混凝土配合比设计
        选择优质原材料和优化混凝土的配合比, 以提高混凝土的抗蚀能力。如尽量减
        小水灰比提高混凝土的密实度, 混凝土密实度高, 孔隙率小, 有利于提高混凝土的抗渗性, 增强对侵蚀性介质的抗蚀能力; 限制粗骨料的最大粒径, 减少粗骨料与水泥砂浆界面的不利影响; 规定混凝土拌合物最低水泥用量(或最低胶凝材料用量),确保混凝土具有较高的碱度;有抗冻要求时,加入合适量的引气剂以提高混凝土的抗冻性;不得采用可能发生碱-集料反应的活性骨料;严格限制砂、石、外加剂、拌和水等原材料中的氯离子含量,使混凝土拌合物中氯离子含量符合规定要求。
        (3) 采用高性能混凝土
        高性能混凝土是指用常规材料、常规工艺,以较低水胶比、适当掺量的优质掺合料和较严格的质量控制制作的高耐久性,良好工作性及较高强度的混凝土。中交集团广州四航工程技术研究院等单位开发的海工抗盐污染高性能混凝土, 其抗氯离子渗透性比普通混凝土提高数倍, 可显著提高混凝土本身的护筋性能, 从根本上提高混凝土的耐久性, 从而延长结构物的安全使用寿命。目前, 该项技术已成功应用于盐田港、湛江港、洋山港、东海大桥、杭州湾大桥等多项使用年限要求50年甚至100年的大型海港工程和跨海大桥工程中。
        3.2 混凝土表面涂覆防护措施
        除了采取措施提高混凝土本身的耐久性外, 采用混凝土表面涂覆防护措施有效地将混凝土与周围侵蚀性介质隔离开来或阻止有害介质的侵入, 也是一种有效的防护措施。
        3.2.1 混凝土表面涂层
        该措施是在混凝土表面涂覆一层涂料,形成一层隔离层制止氯离子、氧、水等介质渗入混凝土,以延缓钢筋腐蚀。从90 年代开始, 在我国一些海港工程, 跨海大桥工程中得到应用,实践证明,混凝土表面实施涂层防腐蚀保护的技术成熟、保护效果显著,是海洋环境混凝土防腐最经济有效的保护措施。我国《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》已将该技术列为海港工程混凝土结构最重要的防腐蚀措施之一。对涂料的要求是能耐碱、耐老化和与混凝土表面应有良好的附着性。对海港工程潮差、浪溅区涂层, 要求涂料应具有良好湿表面固化功能。
        3.2.2 表面涂覆浸入型涂料
        浸入型涂料是一种粘度很低的有机硅化合物液体,将它涂(或喷)于风干的混凝土表面上,靠毛细孔的表面张力作用吸入(深约数毫米的混凝土表层中,它与孔壁的氢氧化钙反应,以非极性基使毛细孔憎水化或者填充部分细孔,使孔细化。浸入型涂料不能在混凝土表面上成膜,不会形成隔离层,也不能充满混凝土毛细孔隙, 所以不会影响混凝土透气性,透水蒸汽性,但是,它却能显著降低混凝土的吸水性,使水和只能溶解于水中才能被毛细管吸收作用吸进去的氯化物都难以吸进混凝土中,而混凝土中的水份却可以化为水蒸汽自由蒸发出去,使混凝土保持干燥,从而显著地提高混凝土的护筋性。目前使用的侵入型憎水涂料中,以异丁基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷作为浸渍材料效果最好,有液状和膏体状。国内外已有不少海港工程、跨海大桥使用,但材料费用较高,国内能批量生产的较少。
        3.3 钢筋防护措施
        3.3.1 镀层钢筋和涂层钢筋
        镀层钢筋主要是镀锌钢筋, 利用锌的电位比铁低, 对钢筋施加阴极保护。涂层钢筋是指在钢筋表面制作涂层, 隔离钢筋与腐蚀介质的接触。这种钢筋是在严格控制的工厂流水线上, 采用静电喷涂工艺将涂层(目前使用较普遍的是环氧涂层) 喷涂于表面处理过的预热的钢筋上, 形成具有一层坚韧、不渗透、连续的绝缘层的钢筋。所以, 只要这种钢筋在运输、存放、加工、安装和混凝土浇捣过程中能按规范严格保护,它是可以将钢筋与周围混凝土隔开, 即使氯离子、氧气等已大量侵入混凝土, 它也能长期保护钢筋使它免遭腐蚀。
        3.3.2 钢筋阻锈剂
        混凝土拌合物中掺入适量阻锈剂, 可阻止或延缓金属和电解质界面的电化学反应, 从而阻止金属腐蚀是预防恶劣环境中钢筋腐蚀的一种有效的补充措施。但是它不能代替优质混凝土, 也就是说掺加阻锈剂不能降低对混凝土保护层的基本要求。按照作用机理, 钢筋阻锈剂可分为阳极型、阴极型和混合型三种。加入钢筋阻锈剂既推迟了钢筋开始生锈的时间, 又减缓了钢筋腐蚀发展的速度。
        3.3.3 阴极保护
        阴极保护技术是应用电化学原理, 通过给被保护钢筋加一负向电流, 使它的电极电位负移, 即使钢筋表面氯离子已达到或超过使钢筋脱钝的临界值, 由于电化学腐蚀过程得到有效的抑制而使钢筋不会发生锈蚀。阴极保护的方式有牺牲阳极和外加电流两种:
        (1) 牺牲阳极方式
        采用电化学上比钢更活泼, 即电位更负的金属(如铝合金、锌合金等) 作为阳极, 与被保护的钢电联接, 以本身的腐蚀(牺牲) 提供自由电子, 对被保护的钢实施阴极保护。它施工简便, 不需要外部直流电源, 不必经常维护管理, 但由于提供的保护电流有限, 一般不适用于暴露于大气中的钢筋混凝土结构。
        (2) 外加电流阴极保护
        以直流电源的正极接通难溶性阳极,发射保护电流;以其负极接通被保护的钢,而阳极与被保护的钢均处于连续的电介质中, 使被保护的钢接触电解质的全部表面都充分而且均匀地接受自由电子,从而受到阴极保护。外加电流阴极防护技术在欧、美等国家已经用于环境恶劣的重要工程上。我国目前尚处于技术开发和引进阶段, 中港-圣维可(广州) 防腐工程有限公司已将该项技术成功应用于天津港、杭州湾大桥等工程, 为该项新技术在国内的推广应用发挥了重要的示范作用。随着技术进步和认识的提高, 作为一种长期有效的保护措施, 该项技术将会有广阔的应用前景。
        四.结语
        随着我国经济建设的快速发展, 对混凝土结构的质量和使用寿命要求也将越来越高。混凝土的腐蚀是客观存在的, 但是只要对混凝土腐蚀问题进行深入的了解, 可根据混凝土结构的特定使用环境,针对可能出现的腐蚀情况, 在混凝土结构的设计、施工、质量控制等各阶段合理地应用各种防腐蚀保护措施,是可以确保混凝土
        结构达到预期寿命的。值得引起重视的是应在设计初期,就根据设计寿命要求,提高预先设防的意识, 高度重视预先采取混凝土防护措施,这虽然会增大初期投入,但可以大大减少工程使用期的维修费用,从而降低整个寿命期的总体花费。