为什么使用不锈钢钢筋?

   日期:2021-04-07     来源:中国不锈钢商城    浏览:1073    评论:0    

在过去30年中,由于内嵌钢筋的腐蚀而导致整个钢筋混凝土结构的过早劣化失效已经成为世界范围的严重问题,修理费用估计超过5500亿美元。在美国,每年仅桥梁腐蚀造成的损失预计超过80亿美元。发生腐蚀的主要是地处恶劣环境的桥梁如海水中的桥、冬季施放除冰盐的桥。

为什么普通钢筋会发生腐蚀?

钢筋失效的几个阶段:

混凝土上出现锈迹 混凝土剥落,钢筋外露 发生结构失效

钢筋锈蚀劣化有2个主要机理:

二氧化碳扩散(碳酸)进入混凝土

二氧化碳可通过混凝土的毛细孔,扩散进入混凝土。这取决于混凝土孔隙度、环境的相对湿度和温度。有水存在时,空气中的二氧化碳与水泥中的氢氧化钙反应形成碳酸钙,降低了混凝土的pH值,当pH达到9时,碳钢钢筋不再处于钝化状态,便会发生腐蚀。

对于预期寿命在50年以下的桥梁,如果混凝土质量和工艺合格,不用太担心碳酸化的问题。而对于预期寿命较长的结构,必须考虑碳酸化的问题。

氯离子进入混凝土

这是混凝土劣化的主要原因。当氯离子进入混凝土,一部分氯离子因被“捕获”而被“束缚”,其余自由态的氯离子会进一步扩散到碳钢钢筋,一旦接触到碳钢钢筋,腐蚀就会开始。体积比钢还大的腐蚀产物产生了由内向外的压力,造成混凝土发生开裂,这样氯离子就更容易进入混凝土,然后混凝土层裂开或剥落,里面的钢筋就会暴露在外,发生腐蚀,如果听任腐蚀继续,则钢筋渐渐无法承受外加的拉伸应力,最终结构会发生坍塌。

碳钢钢筋发生锈蚀的临界氯离子浓度:每公斤混凝土0.4%,当不合并碳酸化作用时,氯离子浓度高于此值,则碳钢钢筋开始发生腐蚀。

碳酸化和氯离子的相互作用

碳酸化会释放某些被“束缚”的氯离子,由此会加重氯离子对碳钢的腐蚀。而且碳酸化会降低环境pH值,降低临界氯离子浓度。

混凝土的裂缝会促进腐蚀的发生

混凝土上细如发丝的裂纹无法避免且不会降低结构的强度,因此是可以接受的。较大的裂缝为腐蚀性离子的进入敞开了大门,促使腐蚀很快发生。

裂缝的形成有诸多原因,如混凝土的塑性沉降和塑性收缩、热胀冷缩、干缩、冻融、碱集料反应、硫酸盐腐蚀和钢筋腐蚀均会导致混凝土裂纹的形成。

虽然裂纹可被密封起来,但在凹陷处或隐蔽处不太好处理,况且裂纹往往在若干年后出现,这已经不是预防而是修复性措施了。密封只是使腐蚀的发生晚一些,并非一劳永逸。

为什么使用不锈钢钢筋?

当氯离子渗透进碳钢钢筋混凝土并与碳钢接触,碳钢钢筋就会发生腐蚀,腐蚀产物会膨胀扩展,造成混凝土开裂和剥落,此时必须进行维修。

碳钢钢筋仅能承受最高0.4%的氯离子含量,而不锈钢可承受高达7%的氯离子含量。不锈钢提高了结构的使用寿命,降低了维护成本和修理费用

不锈钢钢筋有哪些好处?

1. 具有高的抗氯离子腐蚀的能力

2. 不依赖于混凝土的高碱度来保护钢筋

3. 可以减薄混凝土保护层的厚度

4. 无需使用混凝土密封剂如硅烷

5. 混凝土的调配可被简化以满足结构设计需要,而无需考虑钢筋的保护。

6. 显著提高结构的耐久性

7. 大大降低维护和维修成本

8. 减少停运时间和日常维护费用

9. 可选择性地用于高风险的部位

10. 最终可被回收再生

何时需采用不锈钢钢筋?

当结构暴露于高氯离子和/或腐蚀性工业环境下

使用除冰盐的道路和桥梁

当要求(或希望)钢筋无磁性时

何处应使用不锈钢钢筋?

在下列情况下应当考虑使用不锈钢钢筋

腐蚀性环境

海水尤其是炎热气候下海水中的桥梁、码头、栈桥、防波堤、海堤、灯柱或栏杆的锚固件、接触除冰盐的高速公路桥梁、道路、天桥、立交桥、停车场等

腐蚀性最强的是海水飞溅区以及直接暴露于除冰盐的桥面和护墙;

海水淡化厂

污水处理设施

要求长寿命的建筑结构如历史建筑的修复、核废料的储存设施

地震多发地区,因为钢筋混凝土结构可能由于腐蚀而在发生地震时倒塌

地下通道和隧道

无法检查或维护修理的区域

如何使用不锈钢钢筋?

在国外,不锈钢钢筋主要是依据英国标准BS6744-2001和美国标准ASTM A 955/A955M-03b制造的。法国、意大利、德国、丹麦和芬兰也有自己的国家标准。

在中国,不锈钢钢筋的标准是YB/T 4362-2014 “钢筋混凝土用不锈钢钢筋” 。

不锈钢钢筋直径为3-50毫米。

可采用的牌号包括双相不锈钢2101, 2304,2205,2507,奥氏体不锈钢 304, 316, 316LN, 25-6Mo等

采用了不锈钢钢筋后,无需使用混凝土密封剂如硅烷;允许裂纹宽度增至0.3毫米;混凝土保护层的厚度可减至3厘米。

为了更经济地使用不锈钢钢筋,可在腐蚀风险较高或难以维护修理的地方采用不锈钢钢筋,没有腐蚀风险的部位采用碳钢钢筋;在混凝土中,不必要为了防止电偶腐蚀而将不锈钢与碳钢钢筋隔开。

 
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