[发明专利]用于增强水泥基质的绳索

说明书

技术领域

本发明涉及用于增强水泥(cementitious)基质的绳索，其至少在绳索的空隙中存在保护性化合物，并且涉及包含数根这样的绳索的结构。

本发明还涉及包含至少一根这样的绳索的增强水泥基质。此外，本发明涉及抑制氢气放出的方法。

背景技术

众所周知，用金属元件如钢纤维增强的混凝土结构可以给予基质所需的机械性能。

由于裸露的钢元件可遭受腐蚀，因此建议使用镀锌钢元件以便赋予钢元件长期的耐腐蚀性。镀锌的增强钢元件尤其适用于增强用于建筑目的的混凝土，其中增强的混凝土在建筑开始之前将暴露于气象条件下，例如在预制建筑中。

然而，在混凝土中使用镀锌钢元件产生的问题是：在混凝土硬化过程中，钢元件的镀锌表面将与混凝土的碱性环境反应以形成锌盐，其伴随着氢气的放出。这种效应出现在将强的电负性元素如锌、铝或镁暴露于水中时。元素具有如在标准ASTM G15-93中确定的开路电势。在高pH值下，开路电势降到低于氢放出电势并且因此引发氢离子的还原从而导致氢气的放出。

氢气放出导致强度和耐久性的问题以及美观问题。由于氢气在金属元件和混凝土的界面处放出，金属元件和混凝土之间的粘结强度降低。这导致增强混凝土的强度降低。由于合金镀层在碱性环境中的反应，合金涂层的厚度减少，从而导致耐久性的问题。该合金涂层可以是例如锌、铝或镁。

混凝土中镀锌钢元件的问题描述于″Effect of chemical-physical interaction between galvanized steel fibres and concrete″，T.Belleze，R.Fratesi，C.Failla，6th RILEMSymposium on Fibre-Reinforced Concretes(FRC)BEFIB 2004，20-22September 2004，239-248。

为了防止氢气的放出，可以钝化镀锌钢元件的表面。这可以通过用铬基化合物处理镀锌钢元件而实现。天然存在于混凝土中的铬酸盐也可足以保护镀锌钢元件。

然而，近年来已经认识到六价铬引起了严重的环境问题和健康问题。因此，已经严格限制了六价铬在众多工业工艺及产品如水泥和混凝土中的使用量。

其它保护镀锌钢的尝试包括施加环氧树脂涂层到镀锌钢上。例如在JP 53-078625中描述了涂有环氧树脂涂层的镀锌钢用于增强混凝土。然而，当环氧树脂涂层作为对于腐蚀性环境的阻挡体时，环氧树脂涂层具有严重的缺点。如果环氧树脂涂层中存在缺陷，侵蚀剂可以通过该缺陷渗透过阻挡体，则腐蚀将集中在这些区域上。局部腐蚀可使钢元件在涂层受损的地方断裂。环氧树脂涂层的完整性因此是重要的，因为膜必须没有孔隙、裂纹和受损区域。环氧树脂涂层易碎。因此，环氧树脂涂覆的金属元件在储存、输送和处理时必须非常小心地处理。相应地，因为增强元件在混凝土中的混合或安装是剧烈的操作，从而增强元件表面上的局部损坏是不可避免的，对于混凝土的增强而言，使用环氧树脂涂覆的金属元件或在表面处施加其它的化合物不是一个好的选择。

已经试验了许多本领域已知的缓蚀剂如磷酸盐、硅酸盐、硅烷、碳酸盐和碳酸、硫化物和巯基衍生物、胺和磺酸盐。然而，这些缓蚀剂没有产生充分的结果，因为它们不能避免氢气的放出。

因此，在不使用铬化合物并且不需要100％封闭的阻挡涂层的条件下获得对钢元件和涂覆的金属元件的充分保护仍然是一个问题，并且仍然需要有效的方案。

申请人的WO2006067095A1描述了包含水泥基质和涂锌的金属元件的增强结构，其中在所述涂锌的金属元件和所述水泥基质的界面处采用给予所述涂锌的金属元件阴极保护的化合物处理所述增强结构。该化合物选自咪唑、三唑和四唑，其中所述咪唑包含苯并咪唑(BZI)。

然而，需要将足够量的化合物施加于表面以有效抵制氢气放出。不仅是将足够量的化合物施加到例如涂锌的金属元件的表面的方法在工业上非常困难，而且所述元件在储存、输送和处理时必须非常小心地处理以防止对表面的损坏。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于增强水泥基质的绳索。

本发明的另一个目的是提供包含至少一根这样的绳索的结构。

本发明的又一个目的是提供采用至少一根这样的绳索增强的水泥基质。

此外，本发明的一个目的是提供在这样的绳索和水泥基质的界面处抑制氢气放出的方法。