环氧树脂涂层钢筋在混凝土结构中的应用_王莹.pdf

热加工工艺 2010年第39卷第10期 材料热处理技术Material concrete structure corrosion protection application 收稿日期 2009 10 30 基金项目 河南省科技攻关重点项目 092102310262 作者简介 王莹 1965 女 北京人 副教授 硕士 主要从事材料学和工 程力学研究与教学 电话 0379 63882832 E mail eappol 133 Hot Working Technology2010 Vol 39 No 10 材料热处理技术Material Heat Treatment2010年5月 0 30mm 国外大量研究和多年的工程应用表明 采 用这种钢筋能有效地防止处于恶劣环境下的钢筋被 腐蚀 从而大大提高混凝土结构的耐久性 涂层一般采用环氧树脂粉末以静电喷涂方法制 做 将普通钢筋表面进行除锈 打毛等处理后加热 到230 左右 再将带电的环氧树脂粉末喷射到钢 筋表面 由于粉末颗粒带有电荷 便吸附在钢筋表 面 并与其熔融结合 经过一定养护 固化后便形成 一层完整 连续 包裹住整个钢筋表面的环氧树脂薄 膜保护层 环氧树脂粉末的独特性能与静电喷涂工艺技术 的结合 能保证涂层与基体钢筋的良好粘结 延性 大 干缩小 抗拉 抗弯和短半径180 弯曲仍不出现 裂缝 这都是其他涂层难以达到的 环氧树脂粉末 涂层还具有极强的耐化学侵蚀性能 不与酸 碱等反 应 能长期经受混凝土的高碱性环境而不被破坏 并 且涂层具有不渗透性 因此能阻止腐蚀介质如水 氧 气 氯化物等化学成分与钢筋接触 有效地保护了钢 筋 使其抗腐蚀寿命大大延长 环氧树脂涂层在钢 筋表面形成了阻隔钢筋与外界电流接触的功能 是 化学电离子防腐屏障 被誉为钢筋防腐卫士 3环氧树脂涂层钢筋在混凝土结构中 的应用研究进展 环氧树脂涂层钢筋于1973年首次在美国宾西 法尼亚洲的一座桥面板上使用 1976年进入建筑市 场 近年来 美国环氧树脂涂层钢筋的用量在桥梁 方面占钢筋总用量的70 80 其他结构方面占 钢筋总用量的6 7 此外 欧洲 日本 中东地 区 澳洲 韩国 印度 新加坡 马来西亚 泰国 印尼 以至非洲的苏丹也有众多工程采用 绝大部分是政 府或工程业主制定强制性的防腐技术规定 指定在 特定环境中的工程必须采用 我国在20世纪90年代中期开始了环氧树脂涂 层钢筋的引进及应用研究 针对钢筋混凝土结构中 涂层钢筋的粘结锚固性能 锚固长度及绑扎搭接长 度的设计取值 采用涂层钢筋对构件使用阶段裂缝 和刚度的影响等问题 中国建筑科学研究院 河海大 学 同济大学等科研院所 大专院校在这方面做了深 入研究 进行了大量的拉拔试验和结构试验 并取得 了较多成果 8 12 广西工学院也于1997年开始承担 了广西教育厅的科研项目 进行了大量的拉拔试验 对比环氧树脂涂层钢筋和光面钢筋的粘结性能 认 为我国的行业标准中关于环氧树脂涂层钢筋的粘结 锚固长度的规定是针对带肋钢筋而言的 不能适用 于环氧涂层光圆钢筋 工程应用方面 在建设部行业标准 环氧树脂涂 层钢筋 编制完成后 国内先有两个环氧树脂涂层钢 筋应用试点工程 北京西客站南广场地下通道 13 和 宁波涌江大桥 北京西客站南广场地下通道的 顶板及桥面铺 装层 的钢筋采用香港宏利工业有限公司广东省海 丰县宏利钢材涂层有限公司 环氧树脂涂层钢筋生 产厂商 生产的涂层钢筋 选择本工程作为试点 主 要是考虑到本工程建成后 顶板上部一部分要覆土 绿化 另有一部分作为通道 冬季雪后需要撤销冰 盐 顶板内钢筋处于较为恶劣的工作环境中 为此除 在顶板上部设计防水层外 还决定采用环氧树脂涂 层钢筋 简称涂层钢筋 采用涂层钢筋不可避免地 要增加一些工程造价 从本工程来看 钢筋涂装费用 约为钢筋本身价格的60 由于生产厂家远在广 东 运输费用 约为钢筋价格的40 因此钢筋成本 约增加了1倍 而从整个工程来看 成本增加并不 高 并能大大提高结构的耐久性 减少以后的维修费 用 这是值得的 在宁波涌江大桥工程设计中 涂层钢筋应用在桥 梁板块接口部分 由于涂层钢筋本身的力学性能没有 改变 采用涂层钢筋与采用无涂层钢筋的结构设计无 异 试点工程完成以后 于1997和1998年 国内 先后有两个大型码头工程正式设计采用环氧树脂涂 层钢筋 加德士石油公司在汕头的LPG码头 14 和上 海宝钢集团公司在宁波马迹山的矿石中转码头 15 汕头LPG码头罐区工程为中美合资的项目 项 目的建设规模为2个10万立方米的丙烷和丁烷的地 下储罐和1个用于输入LPG的3 泊位 2个用于输出 LPG的1 2 泊位 1个工作船泊位 1条长826 m的防 波堤 其中部分与广澳深水港共同建设 及相应的配 套设施 在汕头LPG码头罐区工程中 环氧树脂 涂层钢筋使用量超过50 工作船码头钢筋的总用 量53 2t 其中使用涂层钢筋22 5t 1 泊位的混凝 土构件除灌注桩采用普通钢筋 原因与工作船泊位 的灌注桩一致 外 其余构件的钢筋均采用涂层钢 筋 钢筋的总用量为459 6t 其中使用涂层钢筋 155 5t 2 泊位的混凝土构件除灌注桩的钢筋采用 普通钢筋外 其余的构件均采用涂层钢筋 钢筋总 134 热加工工艺 2010年第39卷第10期 材料热处理技术Material Heat Treatment下半月出版 用量475 2t 其中使用涂层钢筋426 0t 优化设计后 的3 泊位的混凝土构件包括现浇系缆墩 靠船墩 工作平台 引桥横梁及预制安装空心板等 全部构 件均采用涂层钢筋 总量约260t 汕头LPG码头工 程是国内第一个采用涂层钢筋的港口工程 总的 来说 设计是成功的 上海宝山钢铁 集团 公司马迹山港工程是我国 目前泊位吨级最大的进口矿石深水中转港 可接卸 来自巴西 澳洲等地的25万吨级的大型矿石船 该 工程位于我国浙江省嵘泅县泅礁岛西南约1 5km 处的马迹山 本工程采用广东宏利工业有限公司生 产的达到国家技术标准的静电粉末喷涂环氧树脂涂 层钢筋 并按宝钢企业标准 环氧树脂涂层钢筋施工 验收规程 组织施工和验收 我国采用涂层钢筋在 目前尚属初步阶段 但国外己有20 30年的成功实 践 作为综合技术措施之一 采用涂层钢筋是国家 标准 海工混凝土技术规范 和行业标准中重点推荐 的有效防腐技术措施之一 由于涂层钢筋的生产是 在原钢筋经严格除锈后直接实施环氧树脂粉末静电 喷涂包覆 因此以抗氯离子渗透腐蚀作用而言 涂层 钢筋这一措施实为材料消耗最少而对钢筋的防腐保 护最为直接有效 与其他方式相比 具有生产简单 价廉和防腐效果显著等优点 环氧树脂涂层钢筋后来的应用不断增多 16 21 最 近的大型工程应用实例是杭州湾跨海大桥 22 其下 部结构使用了大量的环氧树脂涂层钢筋 杭州湾跨 海大桥工程属海洋环境混凝土结构 由于氯离子的 半径小 活性大 所以具有很强的穿透能力 能进入 混凝土到达钢筋表面 腐蚀钢筋 另外 本工程对保 护层要求的精度较高 为0 10mm 墩身钢筋采用 环氧涂层钢筋 是彻底解决钢筋锈蚀的一个切实有 效的方法 4结束语 环氧树脂涂层钢筋用于混凝土结构中 可显著 延长钢筋的使用寿命和增强混凝土结构的耐久性 其作用是显而易见的 且在国外已有较长时间的应 用实践 并取得了较好的效果 因此有充分的理由相 信 环氧树脂涂层钢筋在国内的应用前景是非常广 阔的 从目前国内的研究应用进展来看 环氧树脂 涂层钢筋已有行业标准 国内也有生产厂家和生产 线 在国内的一些重点工程中已被大量采用 它的防 腐性能突出 价格相对便宜 因此可以说它是目前国 内最好的混凝土结构防腐钢筋 具有十分广阔的发 展潜力和应用前景 参考文献 1 Kitowski C J Wheat H G Effect of chlorides on reinforcing steel exposed to simulated concrete solutions J Corrosion 1997 53 3 216 226 2 邢东伦 何积铨 吴博 等 不同表面状态下钢筋的腐蚀行为研 究 J 腐蚀与防护 2006 27 7 325 327 3 张鹏 两种新型防腐钢筋在混凝土结构中的应用 J 水运工 程 2001 6 17 20 4 阮广雄 刘国荣 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀的治理 J 四 川建筑 2006 26 1 83 86 5 杜荣归 刘玉 林昌健 氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研 究进展 J 材料保护 2006 39 6 45 50 6 刘二喜 刘峥 有机缓蚀剂在钢筋混凝土腐蚀与防护领域的研 究现状及发展趋势 J 腐蚀与防护 2007 28 8 407 410 7 杨万里 吴小蓉 环氧树脂涂层钢筋的技术原理 发展过程及 国内外应用情况 J 水运工程 1999 8 1 7 8 徐有邻 刘立新 管品武 等 环氧树脂涂层钢筋锚固性能及 设计方法 J 水运工程 1999 8 33 37 9 许清风 蒋永生 影响环氧涂层钢筋粘结锚固性能的因素分析 J 工业建筑 1999 29 6 45 48 10 张鹏 张俊 李青 等 环氧树脂光面直钢筋粘结性能的试验 研究 J 山东建材学院学报 1999 13 1 55 57 11 聂永明 环氧树脂涂层钢筋搭接长度及梁受弯性能试验研究 J 水运工程 1999 8 25 32 12 薛伟辰 环氧树脂钢筋混凝土梁受力性能研究 J 工业建 筑 1999 29 12 14 16 13 包琦玮 何直宇 史志华 环氧树脂涂层钢筋在北京西客站南 广场工程中的应用 J 水运工程 1999 8 57 59 14 卢永昌 环氧树脂涂层钢筋在汕头LPG码头工程中的应用 J 水运工程 1999 8 48 53 15 张世昌 环氧树脂涂层钢筋在马迹山港工程中的应用 J 水运工程 1999 8 54 56 16 潘德强 环氧树脂涂层钢筋在海港工程中的应用 J 水运 工程 1999 8 60 62 17 张绍河 环氧树脂在粘钢加固钢筋砼构件中的应用 J 烟 台大学学报 自然科学与工程版 1999 12 2 153 156 18 王克忠 王学成 张庆洪 环氧涂覆钢筋在水工混凝土中的应 用