[发明专利]一种采用不锈钢覆层钢筋的海拌海养钢筋混凝土

说明书

本发明公开了一种采用不锈钢覆层钢筋的海拌海养钢筋混凝土。包括混凝土基体、设于所述混凝土基体内部的覆层钢筋，所述混凝土基体以水泥为主要胶凝材料，以海砂、珊瑚礁碎屑为集料，以海水为拌和水制备得到；所述覆层钢筋包括芯部钢筋及包覆于所述芯部钢筋表面的不锈钢覆层。本发明提供的采用不锈钢覆层钢筋的海拌海养钢筋混凝土，通过在普通钢筋的表面包覆不锈钢覆层，使覆层钢筋具有较优的防腐性能，从而保证钢筋混凝土具有优良的抵抗海洋氯化物侵蚀的性能；且覆层钢筋的芯部钢筋为螺纹钢碳钢，使覆层钢筋同时具有与普通钢筋相同的力学性能，从而保证钢筋混凝土具有较高的抗压强度、抗拉强度和屈服强度，而不需要额外增加配筋量。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土技术领域，特别涉及一种采用不锈钢覆层钢筋的海拌海养钢筋混凝土。

背景技术

目前，混凝土结构的耐久性问题已得到越来越多的关注，其中，钢筋锈蚀是导致混凝土结构劣化的最主要因素。导致混凝土结构劣化的主要因素有氯离子侵蚀、混凝土碳化、硫酸盐侵蚀、冻融破坏、海浪冲击等，其中氯离子侵蚀是致使钢筋锈蚀的最主要因素。混凝土结构中的游离氯离子与钢筋发生化学反应，引起钢筋顺筋锈蚀膨胀并导致混凝土出现裂缝，降低混凝土结构的耐久性及设计使用寿命。因此，在混凝土生产中，原材料如砂、石、搅拌和养护用水、外加剂等须严格控制氯离子的含量。

但另一方面，随着我国海洋经济发展及边远海岛的建设需求，在离岸岛礁建设凝土工程的需求量增大。我国对海洋的开发已进入黄金时期，但严酷的海洋环境使得公认具有强耐久性的混凝土结构也常因耐久性不足而导致过早破坏，严重制约着我国海洋经济的发展。离岸岛礁上无淡水、碎石、河砂等常规建筑原材料，而从大陆用船运输过去不仅运输成本高，且受风浪等自然条件限制，工期难以保证。因此，在不破坏岛礁生态环境前提下就地取材用海砂代替河砂，用海水代替淡水，配制海水拌养海砂混凝土，对离岸快速修建人工岛礁及国防安全有着重要的现实意义和应用值。

海水拌养混凝土与淡水拌养混凝土的差异，在于海水中含有大量的氯盐，对钢筋具有很强的腐蚀性。在素混凝土结构中，氯离子(C1^-)可与未水化水泥中的铝酸钙反应，生成水化氯铝酸钙。试验研究表明，结晶态的氯铝酸钙延缓和减弱了海水对混凝土的侵蚀，有助于混凝土强度尤其是早期强度的提高。因此，对于海洋环境中的素混凝土结构，氯离子对其耐久性的不利影响可忽略不计。而在钢筋混凝土结构中，C1^-可通过毛细孔渗入混凝土内部，在钢筋表面累积到一定浓度(即临界值)后将导致混凝土中的钢筋发生锈蚀，从而使混凝土结构发生破坏。

针对氯离子对钢筋混凝土的腐蚀问题，研究人员从不同角度出发，开发出多种防腐方法，例如，提高混凝土的保护层的厚度、阴极保护技术、外加阻锈剂和缓蚀剂、在混凝土表面涂装防护涂料、采用环氧涂层钢筋、采用特种钢筋如不锈钢筋等。

提高混凝土保护层厚度主要是阻止或减缓环境中的C1^-进入混凝土，延长C1^-到达钢筋表面的时间来保护钢筋，这一措施对于海拌海养混凝土是无实际意义的。存在于珊瑚集料、海水和海砂中的C1^-可直接到达钢筋表面并导致锈蚀。阴极保护技术包括强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护，其方法简单，但对人员、场地及投入资金要求较高，难以适应远洋岛礁大规模、大面积的建设需求。阻锈剂和缓蚀剂的主要功能不是阻止C1^-进入混凝土，而是在当有害离子进入混凝土之后使C1^-丧失侵害能力，仅能延缓钢筋腐蚀的电化学过程。在混凝土表面涂装防护涂料与提高混凝土保护层厚度一样，对于海拌海养混凝土是无实际意义的。环氧涂层钢筋施工复杂，防腐效果很大程度取决于施工质量控制，限制了其大规模应用。不锈钢钢筋较普通钢筋的耐腐蚀性能提高很多，国外研究者对不锈钢钢筋的耐腐蚀性能进行了大量研究，结果显示在模拟海水环境下不同钢筋的耐蚀性能，316>>2201>3Cr12>普通钢筋。从综合效益考虑，选择耐蚀性能好，价格高的不锈钢筋是海拌海养混凝土用钢的较佳选择。但不锈钢钢筋屈服强度低且价格昂贵，实际使用中须增加配筋率保证强度，这种方法成本较高。