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环氧树脂涂层钢筋在桥梁结构中的应用

信息来源:hunningtu.biz  时间:2010-07-07  浏览次数:144

  摘要:介绍了环氧树脂涂层钢筋的制作工艺及技术要求,比较了涂层钢筋与普通钢筋的性能差异,指出了涂层钢筋的适用范围以及施工注意事项。
  关键词:环氧树脂涂层钢筋,桥梁结构,钢筋防锈
  中图分类号:U444
  文献标识码:A
  0·前言
  钢筋是桥梁结构中不可缺少的建筑材料。在沿海桥梁、跨海桥梁等设施中,钢筋混凝土中不可避免的会出现一些缝隙或空隙,当受到盐水或酸雨等侵蚀时会引起钢筋混凝土的钢筋锈蚀。国内外因钢材腐蚀引起的桥梁结构破坏造成的损失十分惊人。国际上为解决这一问题研究了多种方法,其中采用环氧树脂涂层钢筋(以下简称涂层钢筋)是一种较为有效的防止钢筋锈蚀的措施。即使在盐透入混凝土的恶劣情况下,由于涂层在钢筋表面形成了电绝缘层,可保护钢筋免受氯离子的侵蚀。涂层钢筋具有极佳的化学抗腐蚀性能,形成后的涂层与金属粘着力高、干缩小、延性大,能有效阻隔侵蚀物质,可延长建筑物的使用寿命达50年以上,避免因维修或拆除造成的诸多不便和昂贵的成本,所以自20世纪70年代在美国首次使用以来,在美国、日本、欧洲及远东、中东等国家和地区得到了广泛应用,而在我国自20世纪90年代才开始起步。
  1·涂层钢筋制作工艺及技术要求
  1.1涂层制作材料及方法
  涂层材料有粉末环氧树脂和液体环氧树脂两种,其主要原料包括环氧树脂、增塑剂、固化剂和耐碱颜料等。环氧树脂不与酸、碱发生反应,具有极高的化学稳定性,同时还具有延性大、干缩小,与金属表面有极佳的粘结性的特点,因而是在金属表面制作防腐保护膜的理想材料。液体环氧树脂涂装方法有涂刷法、喷涂法和浸涂法;粉末环氧树脂涂装方法有静电喷涂法、粉末浴法和静电粉末浴法。环氧树脂粉末静电喷涂方法具有适用性广、易于操作等特点,且涂层耐蚀性优于其它涂装方法,因而采用较广泛。其原理为将带电的环氧树脂粉末颗粒(具有一定的吸附性)喷涂在业已加热的钢筋表面,粉末遇热熔化,并很快固化,冷却后便形成十分牢固地粘着在钢筋表面的连续涂层。
  1.2静电喷涂法的涂装工艺
  采用环氧树脂粉末以静电喷涂方法制作涂层的工艺流程如下:
  钢筋预处理(喷砂sa2.5级,除去油、漆等有害物质)-钢筋通过感应加热炉预热(约232℃)-静电喷涂(环氧树脂粉末遇热熔化流动,钢筋表面形成薄膜)-高温固化(形成薄膜3~5s后)-质量检测-合格出厂。
  1.3对涂层的技术要求
  涂层材料应对化学腐蚀、热湿环境腐蚀、阴极剥离、氯化物的渗透等具有足够的抵抗力,涂层钢筋与混凝土之间的粘结强度不应低于普通钢筋的80%,涂层还应具有一定的可弯性、耐磨性及抗冲击性等。
  涂层材料要保证涂层的厚度、连续性和可弯性,一般以这三项指标作为判定涂层制作质量的依据:(1)涂层厚度是判定涂层质量的基本指标;(2)通常以涂层钢筋在每米长度上的平均微孔个数作为衡量涂层连续性的指标。涂层上一般存在着肉眼看不到的微孔,只能通过专门仪器检测出来,微孔处一般是涂层钢筋最早出现锈蚀的地方,因此对其数量必须严加限制;(3)涂层的可弯性是衡量涂层与钢筋本体粘结性的重要指标,也是保证涂层钢筋日后进行加工的必要条件。这三项指标之间有一定的相关关系:涂层加厚,微孔数量将减少,但涂层的可弯性(粘结性)将变差;涂层变薄,涂层的可弯性(粘着性)会好一些,而微孔数量将增加。因此,涂层钢筋的产品标准必须根据钢筋用途和工程要求,符合有关规定。
  国际标准化组织ISO14654、美国ASTMA775M-95a、英国BS7295:1992等标准对涂层钢筋的技术指标作出了具体规定。
  2·涂层钢筋与普通钢筋的性能区别
  2.1粘结性能
  涂层的使用会对钢筋与混凝土的粘结性能造成一定的不利影响。国外学者对带肋钢筋、带弯钩钢筋等采用涂层后与混凝土的粘结锚固性能及搭接性能进行了试验研究,所做试验主要有梁端拔出、梁中钢筋搭接性能及徐变等。
  试验结果表明,对带肋钢筋和带弯钩钢筋采用环氧树脂涂层后其粘结锚固性能及搭接性能均有所降低。涂层钢筋和普通钢筋与混凝土的相对粘结锚固强度约为0.85,相对搭接强度约为0.82.
  国际标准化组织ISO14654、美国ASTMA775M-95a等规定涂层钢筋与普通钢筋的相对粘结强度平均≮85%.
  日本在《使用环氧树脂涂层钢筋的钢筋混凝土的设计施工指南(草案)》中规定涂层钢筋与混凝土的容许粘结强度取普通钢筋与混凝土粘结强度的80%,涂层钢筋与混凝土的容许搭接应力亦取普通钢筋与混凝土搭接应力的80%.
  

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