灌漿料是現代重要的新型建筑材料之一,廣泛用于大壩、橋梁、地板、貯槽和建筑等。堅硬的灌漿料本身也耐腐蝕的材料,經(jīng)常用于鋼結構的保護,但是灌漿料也有反應性,比如說(shuō)在酸性環(huán)境中,所以它的表面也需要涂料的保護。
灌漿料是由硅酸鹽水泥、填充骨料、水和助劑等混合后經(jīng)水合澆注而成。水泥的基本化學(xué)組成為3CaOSiO2和β-2CaOSiO2,以及少量的3CaOAl2O3、4CaOAl2O3Fe2O3或者是一些鐵相的固體溶液MgO、CaO以及其痕量化合物。除了加入骨料增強其耐磨性,還使用鋼筋骨架來(lái)增加灌漿料構件的強度,這種灌漿料叫作鋼筋灌漿料。
灌漿料的固化通常經(jīng)過(guò)28天后可以達到最初的物理性能,國外有時(shí)候采用蒸汽來(lái)加速水合反應,灌漿料構件的固化通常只要幾個(gè)小時(shí)就可以完成。灌漿料涂層需具備防護和裝飾兩方面功能。由于暴露於日曬、雨淋、大氣污染等的長(cháng)期作用下,鋼筋灌漿料的腐蝕如果不引起重視和采取措施,就會(huì )帶來(lái)嚴重后果。
引起灌漿料內加強鋼筋腐蝕最為主要的原因是灌漿料的碳化和氯化物的滲透量。
1.灌漿料的碳化
鋼筋灌漿料的發(fā)明與發(fā)展的主要因素之一是水泥漿具有保護鋼筋免受腐蝕的能力。鋼筋灌漿料中水泥的水化產(chǎn)物——氫氧化鈣是一種高堿性物質(zhì),pH值在12.5以上,灌漿料中鋼筋與該溶液接觸,表面會(huì )形成氧化亞鐵面膜,它可以鈍化鋼筋,阻止氧接觸鋼筋,對鋼筋起到保護作用。這種鈍化作用在堿性環(huán)境中是很穩定的。當水份通過(guò)孔洞形態(tài)的灌漿料,在里面形成氫氧化鈣。氫氧化鈣是一個(gè)堿性環(huán)境,由于外來(lái)的酸性氣體,如二氧化碳滲入
灌漿料與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應,變成碳酸鈣,整個(gè)反應稱(chēng)為碳化作用。CO2+H2O+Ca(OH)→CaCO3+2H2O
灌漿料內鋼筋的腐蝕
當大量的碳酸鈣形成時(shí),灌漿料內部堿性環(huán)境受到破壞,達到一定程度時(shí),如pH在9以下時(shí),鈍態(tài)鐵的保護層就失去作用,灌漿料內的鋼筋因為沒(méi)有受到堿性環(huán)境的保護而產(chǎn)生銹蝕。
灌漿料的碳化因素很多,例如,水泥本身的質(zhì)量,施工時(shí)水分及水泥比例,固化時(shí)間及環(huán)境等等。而多孔的灌漿料比一般灌漿料碳化速度快,有時(shí)甚至快十倍,此外施工也是一個(gè)十分重要的問(wèn)題,例如水泥層外層與鋼筋之間的距離(水泥壁)過(guò)小等。
2.氯化物的滲透
灌漿料施工時(shí)往往會(huì )加入一些含有氯化物的預混合料,例如污染的水源,砂石等等。灌漿料固化后,在大氣環(huán)境中的氯化物污染是難以避免。
氯離子是一種穿透力極強的腐蝕介質(zhì),當接觸到鋼鐵表面,便迅速破&