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在混凝土

纽约大桥的桥头
照片由纽约州高速公路管理局提供

混凝土是一种极其复杂的材料。在建筑中使用各种类型的混凝土,使混凝土的化学、物理和力学性能及其与金属的关系成为一个正在进行的研究课题。钢筋钢筋(钢筋)嵌入混凝土提供强度,是关键的完整性和性能的结构在其整个寿命。由于混凝土是多孔材料,腐蚀性元素如水、氯离子、氧气、二氧化碳等气体进入混凝土基体,最终到达钢筋。一旦这些腐蚀性元素的浓度超过钢筋的腐蚀阈值,钢筋就开始腐蚀。随着钢筋的腐蚀,压力在钢筋周围形成,导致开裂,染色,最终混凝土剥落。

镀锌钢筋元素图

因为钢筋的失败导致损害或破坏结构能力,防止过早钢筋失败是关键。类似于在大气中,镀锌钢筋延长混凝土中钢筋的寿命。混凝土中的腐蚀机制与大气暴露有很大的不同,其中最大的因素之一是氯离子浓度。镀锌钢筋可以承受比黑钢高4到5倍的氯化物浓度,并在较低的pH值下保持钝化,减缓腐蚀速率。除了较高的耐氯性外,镀锌钢筋一旦形成锌腐蚀产物,它们的体积比氧化铁小,实际上从钢筋中迁移。体积较小的锌颗粒从钢筋(镀锌涂层)中迁移到混凝土基体的孔隙中。这种迁移可以防止由氧化铁颗粒引起的压力积聚和剥落。

镀锌钢筋
镀锌钢筋混凝土可以防止过早破坏

镀锌钢在混凝土中的总寿命是由锌钝化所花费的时间,加上锌涂层的消耗所花费的时间,因为它牺牲了保护底层钢。只有当涂层在钢筋的某一区域被充分消耗后,钢的局部腐蚀才会开始。实验室数据支持,和现场测试结果证实,钢筋混凝土结构暴露在腐蚀性环境有一个实质上更长的使用寿命,当镀锌钢筋使用,而不是裸钢筋钢筋。

参观镀锌钢筋网站提供更多关于热镀锌钢筋市场的信息。的钢筋在AGA出版物区有许多出版物了解更多关于使用镀锌钢筋。你也可以下载AGA的出版物,热镀锌钢筋:规范指南以获取更详细的信息。最后,了解更多关于镀锌钢筋,并通过申请继续教育学分现场研讨会或者我们的钢筋在线研讨会

要了解更多关于混凝土腐蚀的信息,请点击以下链接:

镀锌钢层:纽约州高速公路管理局。镀锌钢筋

镀锌钢筋在混凝土中的耐腐蚀性能

钢筋腐蚀工艺说明
剥落的混凝土和裸露的钢材

黑和的腐蚀机理和性能混凝土中的热镀锌钢板与暴露在大气条件下的情况不同。混凝土中的钢暴露在高碱性环境中。黑钢在碱性混凝土中是被动的,直到氯离子水平超过大约1磅/磅3.当钢钝化并开始腐蚀时。另一方面,锌能承受的氯化物浓度至少是黑钢的4 - 5倍,加上它的防渗屏障保护,延缓了镀锌钢筋的氯化物腐蚀。

氯化物通过混凝土表面由于使用和风化而形成的小孔和裂缝渗透到混凝土中。混凝土中的黑钢通常在pH值为11.5以下钝化,而镀锌钢筋可以在较低的pH值下保持钝化,从而对混凝土碳化的影响提供实质保护。

除了具有较高的耐氯性外,一旦锌涂层开始钝化,锌腐蚀产物的体积比铁氧化物小,实际上从镀锌棒迁移到混凝土基体中。不像氧化铁的发展,锌腐蚀产物的迁移从钢筋防止压力积聚和最终混凝土剥落。

总电镀层的生活具体是由锌来depassivate所花费的时间(这需要更长的时间比黑钢由于其较高的耐氯离子),加上时间的消费牺牲地保护底层钢镀锌层。只有当涂层在钢筋的某一区域被充分消耗后,钢材的局部腐蚀才会开始。

键的强度

钢筋与混凝土的良好粘结是钢筋混凝土结构可靠性能的关键。当在钢上使用保护涂层时,必须确保它们不会降低粘结强度。对镀锌黑钢与硅酸盐水泥混凝土的粘结进行了研究。这些研究结果表明:

键的强度
  • 黑钢或镀锌钢与混凝土之间粘结的发展取决于固化时间和环境因素。
  • 在某些情况下,镀锌钢筋的完全结合可能比未涂覆的钢需要更长的时间,这取决于锌酸盐/水泥反应。
  • 史蒂芬·约曼斯报道混凝土中的镀锌钢筋,大量的研究表明,充分发育的镀锌钢筋的粘结强度与黑钢筋的粘结强度没有显著差异。
  • 西班牙C. Andrade的一项研究监测了浸泡在海水中超过10年的镀锌钢筋的粘结强度,发现在这段时间内没有对粘结强度产生有害影响。

键的强度测试

热镀锌钢筋与混凝土的粘结性能可参照ASTM A944“用梁端试件比较钢筋与混凝土粘结强度的试验方法”进行试验。粘结强度很大程度上取决于钢筋的变形,而不是锌与混凝土之间的实际粘结。对于不变形的普通钢筋,锌与混凝土之间的粘结非常重要。热镀锌钢筋的拉拔强度经过多次测试,其粘结强度值与黑钢粘结强度相等或优于黑钢粘结强度。

镀锌钢筋与黑钢钢筋的粘结强度比较
与混凝土的粘结强度:黑色钢筋与镀锌钢筋

混凝土中的锌反应

汤斯维尔加固墙

在养护过程中,钢筋的镀锌表面与碱性水泥浆体发生反应,形成稳定的不溶性锌盐,并伴有析氢。这就增加了由于氢吸收而导致钢脆化的可能性。实验室研究表明,释放的氢不会渗透到镀锌层中,当混凝土硬化时,反应就停止了。

ASTM A767要求热镀锌钢筋在镀锌后进行铬酸盐钝化。许多水泥混合物中含有少量的铬酸盐,其作用与铬酸盐钝化锌涂层的作用相同。碱性水泥膏体与锌层的反应取决于锌层在混凝土表面的含量,锌层越多,反应电位越高。

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镀锌形式
镀锌层的金属间化合物层比基体钢更硬,因此镀锌钢筋和其他嵌入物极耐磨损。

金属模板应与镀锌钢筋电隔离,以防止在混凝土养护过程中出现不同的金属反应。如果金属形态没有从镀锌钢筋中分离出来,那么锌离子就会从镀锌涂层中释放出来,试图保护金属形态,导致在镀锌钢筋放置附近的混凝土外观发生变化。

由于天然铬酸盐含量较低的水泥可能会与锌发生反应,因此在混凝土达到支撑自身所需的强度之前,确保其形状和支撑不会被移除是很重要的。如果水泥在最终混凝土混合料中含有至少100ppm的铬酸盐,或者根据所述,热镀锌钢筋经过铬酸盐钝化,则可以采用常规的模板移除方法ASTM A767

钢筋的延性和强度是防止钢筋混凝土脆性破坏的重要因素。镀锌对钢筋力学性能影响的研究表明,热浸镀锌对钢筋的抗拉、屈服、极限强度、极限伸长率和弯曲要求基本上不受影响,只要适当注意钢材的选择,制造实践,欧宝娱乐是哪家公司和镀锌过程。

在不同的加工工艺下,镀锌工艺对钢筋锚固件和嵌件延性的影响也被研究。结果表明,正确选择钢材和镀锌工艺不会降低钢材的延性。

具体参考

  • 关于镀锌钢筋的更多研究和信息可以在www.galvanizedrebar.com找到,在AGA出版物镀锌防腐蚀:钢筋规范指南,并通过这些具体参考资料:
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  • 杜华,r &Arliguie, G.;回忆录科学启冶金;LXXI,第11号,1974年。
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  • 美国约曼公司的镀锌钢筋与环氧涂层的腐蚀行为和结合强度。
  • 美国约曼公司,狭义相对论。混凝土中的镀锌钢筋。爱思唯尔有限公司,2004年版。