環(huán)氧涂層鋼筋在鋼筋混凝土防腐工程中的應(yīng)用

1、環(huán)氧涂層鋼筋在鋼筋混凝土防腐工程中的應(yīng)用-結(jié)構(gòu)綜合資料1 .環(huán)氧涂層鋼筋的發(fā)展應(yīng)用簡介：由于橋梁、水工建筑物和海上建筑物等處于惡劣環(huán)境和暴露性環(huán)境 中，經(jīng)常因鋼筋銹蝕而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。在國外，美國的近 50萬座橋 梁中，有四分之一因鋼筋銹蝕而嚴(yán)重損壞；在國內(nèi)，河海大學(xué)等單位 于80年代初對國內(nèi)水工建筑物，港口碼頭等的使用情況進行了調(diào)查， 發(fā)現(xiàn)使用了 10-30年的水工建筑物有近60%出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞，使 用了 7-25年的海港碼頭有近90%出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞。解決鋼筋銹 蝕問題的一個切實有效的方法是采用環(huán)氧涂層鋼筋 .環(huán)氧樹脂涂層鋼筋是一種在普通鋼筋的表面制作了一層環(huán)氧樹脂薄 膜保護層的鋼筋，

2、涂層厚度一般在0.15mm-0.30mm。涂層一般臉用環(huán)氧樹脂粉末以靜電噴涂方法制作：將普通鋼筋表面進行除銹、打毛 等處理后加熱到230多攝氏度的高溫，再將帶電的環(huán)氧樹脂粉末噴射 到鋼筋表面，由于粉末顆粒帶有電荷，便吸附在鋼筋表面，并與其熔 融結(jié)合，經(jīng)過一定養(yǎng)護固化后便形成一層完整、連續(xù)、包裹住整個鋼 筋表面的環(huán)氧樹脂薄膜保護層。環(huán)氧樹脂涂層以其不與酸、堿等反應(yīng)， 具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和延性大、干縮小，與金屬表面具有極佳的粘 著性的特點，在鋼筋表面形成了阻隔其與水分、氧、氯化物或侵蝕性 介質(zhì)接觸的物理屏障，同時，還因其具有阻隔鋼筋與外界電流接觸的 功能而被認為是化學(xué)電離子防腐屏障。環(huán)氧涂層鋼筋

3、防腐技術(shù)的研究開發(fā)最早始于美國，經(jīng)過20多年的發(fā) 展，涂層鋼筋的涂裝技術(shù)已十分成熟，有一整套完備的產(chǎn)品質(zhì)量檢測 手段，與鍍鋅、涂塑、陰極保護等防腐技術(shù)相比，涂層鋼筋具有防腐 效果好、涂裝工藝簡單、涂層厚度易于控制、對環(huán)境無污染、最具成 本效益等優(yōu)勢，因而得到迅速發(fā)展。目前美國在冬季需要大量撒布消 冰鹽的路橋上，采用涂層鋼筋已成為必要的防腐措施，在其他方面， 如海港碼頭、近海建筑、地下建筑、車庫、隧道、污水處理地、化工 廠房等也普遍采用了這種鋼筋，除美國外，涂層鋼筋在北美的加拿大， 在歐洲的英國、挪威，在亞洲的日本、中東和東南亞國家以及我國的 香港地區(qū)等，都得到了越來越多的應(yīng)用。近年來，隨著對二

4、探支股杓 剖褂媚哈拉？蜻奶峋櫓堆二探縹恍丁惺噸？康而t貧？攏?坎愀紙吊欄？際 踉諼夜？倉鸞廿玫接 疆？997年11月作為涂層鋼筋在我國內(nèi)地首次應(yīng) 用的試點工程，北京西客站廣場地下通道的頂板率先采用涂層鋼筋， 該工程主要考慮頂板上部一部分要覆土綠化，另有一部分作為通道，冬季雪后需撤消冰鹽，頂板內(nèi)鋼筋處于較為惡劣的工作環(huán)境中， 因此 除在該頂板上部設(shè)計了防水層外，還決定采用涂層鋼筋。此后，由交 通部三航局設(shè)計施工的上海寶鋼馬鞍山礦石碼頭、由交通部四航局設(shè)計院設(shè)計的廣東汕頭LPG碼頭也采用了涂層鋼筋。LPG碼頭的業(yè)主 是美國加德士石油公司，由于該碼頭的設(shè)計使用年限為50年，業(yè)主主動提出采用涂層鋼筋防

5、腐技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，涂層鋼筋已在福建 下白石大橋工程、福鼎至寧德高速公司八尺門特大橋、唐津高速公路 二期工程、三亞市的南山觀音苑以及粵海鐵路南港棧橋工程等多項工 程中采用。涂層鋼筋目前大多應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 施工技術(shù)也不復(fù)雜，根據(jù)試點工程情況和國外的應(yīng)用經(jīng)驗，一般素質(zhì)的施工隊伍， 經(jīng)過交底均可勝任。采用涂層鋼筋可大大提高結(jié)構(gòu)的耐久性，同時也不可避免地要增加一些工程造價， 但從成本效益分析來看，是十分值 得的。從西客站工程來看，涂層鋼筋的加工費用約為鋼筋本身價格的 60%,由于生產(chǎn)廠家遠在廣東，（國內(nèi)第一條涂層鋼筋生產(chǎn)線在廣東 省海豐縣），運輸費用較高，約為鋼筋價格的 40%,因此該工程鋼

6、筋 成本增加了約1倍，加上施工時人工費用的增加，該工程增加的總費 用齒土建工程總造價約1.35%”，工程設(shè)計單位北京市市政設(shè)計研究 總院在對該工程作的成本效益分析中認為，從整個工程來看，成本增加并不高，但是由于涂層有效地保證了腐蝕介質(zhì)與鋼筋的隔離，延緩和防止了鋼筋的銹蝕，可以減少通道使用期間的維修費用，保證結(jié) 構(gòu)的設(shè)計使用條件，并延長了結(jié)構(gòu)使用壽命，具有良好的經(jīng)濟效益和 社會效益”。廣東汕頭LPG碼頭是我國港口碼頭工程中首次采用涂層 鋼筋，也是目前國內(nèi)采用涂層鋼筋最多的一項工程，該工程鋼筋及施工人工費用的增加，約占水工工程總造價的 2.5%,但使海港高樁碼 頭的使用年限從30年提高到50年?？?/p>

7、見，在處于腐蝕環(huán)境的結(jié)構(gòu)中 采用涂層鋼筋，其經(jīng)濟效益和社會效益是十分巨大的。為推動此項技術(shù)在我國的發(fā)展，我國也先后制定了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：由中國 建筑科學(xué)研究院會同有關(guān)單位共同編制完成了建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂涂層鋼筋JG3042-1997,該標(biāo)準(zhǔn)對涂層鋼筋產(chǎn)品的技術(shù)要求， 品質(zhì)檢測的試驗方法、產(chǎn)品的檢驗規(guī)則以及對制作環(huán)氧樹脂涂層材料 的性能等均作出了具體規(guī)定，此外，鑒于我國現(xiàn)行的有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工規(guī)范尚未對涂層鋼筋應(yīng)用中的有關(guān)要求作出規(guī)定， 該標(biāo)準(zhǔn) 還對涂層鋼筋的設(shè)計與施工方法提出了原則要求，該標(biāo)準(zhǔn)已于1997年12月1日起實施。我國交通部亦于1999年組織編寫了 JTJ275-2000海港工

8、程硅結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范，將環(huán)氧樹脂涂層鋼筋列為主要 的防腐措施之一，為在國內(nèi)推廣應(yīng)用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋提供了法規(guī)依 據(jù)。2 .環(huán)氧涂層鋼筋粘結(jié)錨固性能試驗、設(shè)計建議和有關(guān)規(guī)范的規(guī)定：2.1 建科院、鄭州工業(yè)大學(xué)試驗結(jié)論及設(shè)計建議：由于鋼筋表面經(jīng)環(huán)氧樹脂涂層履蓋后，粗糙凹凸全被填滿而成為平整光滑的表面，從而與混凝土界面的膠結(jié)和摩阻作用受到削弱，中國建筑科學(xué)研究院，鄭州工業(yè)大學(xué)聯(lián)合試驗探討了其粘結(jié)錨固機理、錨固特性及錨固強度，并通過梁錨試驗加以驗證，在此基礎(chǔ)上，由可靠 度分析提出錨固長度設(shè)計值的建議。2.1.1 試驗結(jié)論：環(huán)氧涂層鋼筋由于表面光滑，膠結(jié)-摩阻力減小，機械咬合作用也 因滑移而受到影響，

9、故粘結(jié)性能削弱；環(huán)氧涂層鋼筋的粘結(jié)錨固剛度減小，滑移加大；環(huán)氧涂層鋼筋的劈裂強度降低，但配箍后錨固強度有較大的增加， 因此涂層鋼筋的混凝土保護層中必須配置鋼箍或圍箍鋼筋；環(huán)氧涂層鋼筋比無涂層鋼筋在一般情況下粘結(jié)強度降低10%左右，在最不利錨固條件下降低不超過 20%。2.1.2 、環(huán)氧涂層鋼筋的錨固長度及其箍筋配置設(shè)計建議:環(huán)氧涂層鋼筋的錨固長度lac (mm)應(yīng)不小于下表的數(shù)值：混凝土強度等級H級月牙鋼筋田級月牙鋼筋C2050d55dC2545d50dC3040d45d>C4030d35d環(huán)氧涂層鋼筋的錨固長度范圍內(nèi)應(yīng)配置不少于構(gòu)造要求的鋼箍或圍箍鋼筋。其箍筋直徑應(yīng)不小于力筋直徑的0.

10、25倍，間距不宜大于力筋直徑的10倍。2.2 同濟大學(xué)、河海大學(xué)的試驗結(jié)論與設(shè)計建議：2.2.1 不同厚度的涂層鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固性能試驗結(jié)論：普通鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度一般要大于環(huán)氧涂層鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度； 環(huán)氧涂層厚度為0.18mm的12mm鋼筋和 16mmi岡筋與普通鋼筋相比，它們的粘度強度下降非常小，這表明，0.18mm的環(huán)氧涂層厚度對鋼筋的粘結(jié)強度的影響非常小，可以不計； 當(dāng)環(huán)氧涂層厚度為0.22-0.25mm時，12mm鋼筋和 16mm的環(huán)氧涂層鋼筋表現(xiàn)出了不同的情態(tài)，16mm環(huán)氧涂層鋼筋的粘結(jié)強度下降較小，而 12mm環(huán)氧涂層鋼筋的粘結(jié)強度卻下降較多，說明這 種涂層厚

11、度對鋼筋直徑或橫肋具有敏感性； 當(dāng)環(huán)氧涂層厚度為0.35mm時，環(huán)氧涂層鋼筋 12mm的粘結(jié)強度 下降很多，而 16mm環(huán)氧涂層鋼筋的粘結(jié)強度則下降較小，這表明 對小直徑的環(huán)氧涂層鋼筋而言，0.35mm的環(huán)氧涂層厚度過大，工程 中不宜應(yīng)用；16mm環(huán)氧涂層鋼筋的粘結(jié)強度比 12鋼筋的粘結(jié)強度高出較 多，說明鋼筋與混凝土之間的機械咬合力對鋼筋的粘結(jié)強度尤其是后 期強度具有決定性的作用，對普通鋼筋和環(huán)氧涂層鋼筋均適用。2.2.2 .設(shè)計建議： 對于環(huán)氧涂層厚度介于0.18mm-0.25mm之間的涂層鋼筋，其粘結(jié) 錨固長度宜為普通鋼筋粘結(jié)錨固長度要求取值的1.4倍；對于16mm等直徑較大的環(huán)氧涂層鋼

12、筋，其粘結(jié)錨固長度的取值可適當(dāng)放寬，宜為普通鋼筋粘結(jié)錨固長度要求取值的1.2倍； 對于 12mm等較小直徑的涂層鋼筋來說，涂層厚度應(yīng)不大于0.25mm,而對于16m值較大直徑的涂層鋼筋來說，涂層厚度宜不 大于0.35mm。在滿足涂層鋼筋微孔要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量使涂層厚度薄一些，但應(yīng)至少大于 0.13mm。2.3 JG3042-97環(huán)氧樹脂涂層鋼筋中對鋼筋錨固長度的規(guī)定： .涂層鋼筋的錨固長度應(yīng)取為不小于有關(guān)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的相同等級和規(guī)格的無涂層鋼筋錨固長度的1.25倍； .涂層鋼筋的綁扎搭接長度，對受拉鋼筋，應(yīng)取為不小于有關(guān)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的相同等級和規(guī)格的無涂層鋼筋錨固長度的1.5倍，且不小于37

13、5mm;對受壓鋼筋，應(yīng)取為不小于有關(guān)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的相同等 級和規(guī)格的無涂層鋼筋錨固長度的1.0倍且不小于250mm。3 .使用環(huán)氧涂層鋼筋注意事項：3.1 吊裝： 吊裝涂層鋼筋的吊索應(yīng)采用高強度的尼龍帶，不得使用鋼絲繩吊裝，以避免吊索與鋼筋之間因擠壓、摩擦造成涂層破壞；對長度超過6m的涂層鋼筋應(yīng)采用多支點吊裝，以避免鋼筋兩端因過大垂落造成鋼筋的摩擦與碰撞，損壞涂層。3.2 貯存與搬運：涂層鋼筋在施工現(xiàn)場的貯存期應(yīng)盡量縮短，一般不宜超過三個月； 涂層鋼筋在貯存期間，應(yīng)采用不透光的黑色塑料布包裹，以避免因紫外線照射引起涂層的褪色和老化； 涂層鋼筋在堆放時，鋼筋與地面之間，鋼筋捆與鋼筋捆之間應(yīng)以木條

14、隔開，且堆放層數(shù)不宜超過 5層；涂層鋼筋應(yīng)以水平方式搬運，在搬運過程中，嚴(yán)禁拖拽拋擲涂層鋼筋3.3 涂層鋼筋的加工：加工時，環(huán)境溫度宜不低于攝氏 5C,鋼筋彎曲機的芯軸應(yīng)套以專 用套管，平板表面應(yīng)鋪以布氈墊層，避免涂層與金屬物直接接觸；涂 層鋼筋的彎曲直徑，對直徑 w2mm鋼筋，不宜小于4d;對直徑d>20 mm鋼筋不宜小于6d,且彎曲速率不宜高于 82r/min;涂層鋼筋的切斷應(yīng)采用砂輪鋸或鋼筋切斷機進行，嚴(yán)禁采用氣割 方法；切斷加工時，在直接接觸涂層鋼筋的部位，應(yīng)墊以緩沖材料； 切斷后應(yīng)以專用修補涂料進行修補。3.4 涂層鋼筋的連接與定位：涂層鋼筋的連接可根據(jù)設(shè)計要求，采用綁扎連接，

15、焊接連接和機械連接； 為保證涂層鋼筋的綁扎連接的牢固和不損壞涂層，應(yīng)采用專用的包膠鉛絲；對十字交叉鋼筋，應(yīng)采用“X型綁扣； 涂層鋼筋的綁扎搭接長度應(yīng)符合設(shè)計要求； 涂層鋼筋焊接前，應(yīng)先將鋼筋焊接部位的涂層清除干凈； 焊接后，要將焊接部位附近受影響的涂層清除干凈； 并采用專用修補材料將焊 接部位及其影響區(qū)域的涂層進行修補； 涂層鋼筋的機械連接，宜采用已經(jīng)過涂裝的專用套筒螺母，連接 后采用專用修補材料將接口處受損涂層進行修補；當(dāng)未采用已經(jīng)過涂裝的專用套筒螺母進行涂層鋼筋的機械連接時，尚應(yīng)在連接后采用專 用修補材料將套筒、螺母等連接件涂刷涂層； 涂層鋼筋宜采用已經(jīng)過涂裝的專用鐵架定位； 涂層鋼筋鋪裝就位后，施工人員不宜在其上行走，并應(yīng)避免將施工工具跌落砸壞涂層。3.5 涂層修補：在混凝土澆筑前，應(yīng)檢查鋼筋涂層破損