[发明专利]钝化在碳化和/或含氯混凝土中钢筋的方法

说明书

通常依靠在碱性环境中钢的表面上形成的一层氧化膜防止埋置在混凝土中钢筋被腐蚀。该氧化膜形成了抵御各种腐蚀剂的壁垒。然而，当混凝土含有氯离子时，或因吸收空气中的二氧化碳而使碱性减小时，该钝化氧化膜便会碎裂，从而会使埋置的钢筋遭受腐蚀。

人们已作了大量的研究工作来考察这种混凝土钢筋蚀损的原因和机理。当今一致的意见是：所述腐蚀过程实质上是一种电化学处理过程，即那些钝化氧化膜破裂后在四处形成了阳极，而其周围那些完好无损的区域则形成了阴极。正是上述这些形成的阳极和阴极区域，一起组成了一系列的腐蚀电池，致使阳极区域的离子被分解。

人们已作出努力去控制这种腐蚀，或抵消其形成腐蚀的起因，并已研究出了许多电-化方法。一个人们熟知的方法是所谓阴极防腐法，即使埋置的钢筋处于不会发生腐蚀的电位上。

阴极防腐设施已表明是可行的，但是它遇到许多有害的因素，其中至少一个因素是这种必需是永久性的装置要求持续不断的监视和维修。另外还有成本高、因笨重的混凝土盖层引入的超额的结构性负荷以及难于保证正确的电流分布这样一些缺点。

另一个方法称之为氯提取法，即使氯离子在电场的作用下迁移到外电解液中并堆积在那里，最后将其连同电解液一起被移Vennesland等人的美国专利No.4,032,803即是这种方法的一个例子。此方法虽然比阴极防腐法要有效和低廉，从而是对该方法的一个重大改进，然而此方法又遇到了预测完成这种处理所需的时间的困难。因此，无奈要求经常对混凝土进行取样和分析，以确定剩下的氯的含量。而且困难还在于迄今对于多大的残存氯含量对将来的氯侵蚀来说工业上是安全的还没有一致的意见。这些因素使得难于计算出为达到一个具体的处理对象所需的成本和时间。在有些场合，这种时间也可能长得难于实践，特别它又难于预先制定计划。

第三种用于碳化混凝土的方法是用一个外部源的碱物质的电迁移法浸渗碳化区。Miller等人的美国专利No 4,865,702对此方法作了说明。此方法虽然用在低含量氯的碳化混凝土是成功的，但当混凝土含有大量诸如氯一类离子物质时，这个方法便不那么有效，甚至会导致失败。而且，当混凝土中含有矿渣水泥或混有火山灰时，其处理时间也需长到难以接受。

本发明的方法克服了上述诸方法中遇到的困难，它可以预测处理时间，无须进行取样和做氯分析，实施起来快，因而省钱，而且对几乎所有类型的混凝土、碳化的或不碳化的，含氯的或不含氯的，混有或没混有火山灰的，以及是否是矿渣水泥均一样适用。

本发明是基于这样的发现和确认：混凝土的电化学处理并非一定要作为例如氯含量，或作为碳化度的函数来进行控制。本发明却是基于这样的确认：混凝土的电化学处理可以作为所埋置的加强钢筋的表面积的函数获得最优控制。在一个给定的结构中，埋置钢筋的表面积则既可从结构记录查知，也可以是近似计算值。根据本发明，或多或少可以用Vennesland等人的美国专利No 4,032,803，或Miller的美国专利No.5，xxx，xxx(美国专利申请号No.539,069，申请日1990年6月15日)中公用的方法来实施电化学处理。但与前大为不一样的是，例如不再要定期地采取混凝土结构的芯样来估价残留氯的含量，而是通过参考与埋置的钢筋的总表面积有关的累积的电流流量来控制该电化学处理过程。该过程一直进行到每平方米的埋置钢筋的表面积达到500安培小时电量的最小值时为止。本方法可以在此阶段(最好在每平方米表面积的电量显著超过2000安培小时以前)结束，而不管残留的含氯量或在混凝土中各点的碳含量是多少。此过程在这阶段时结束之后可以高度确信：埋置的钢筋可以保护相当长一段时间。与已有技术的方法相比，本发明的处理方法可以使所需的能量和所费的时间减少一半以上。

为更好的理解本发明上述和其他的特色和优点，现来参阅下面的本发明的实施例和附图的详细描述。

图1是本发明方法的一个用于处理钢筋混凝土的装置的示意图。

图2是一个说明埋置钢筋在经本发明的方法处理后的一段时间内其钝度增加的图形。

现参阅附图1。图中1表示混凝土结构，它包含凝固并硬化的埋置了钢筋12的混凝土，钢筋12则可以是已知的常规类型。根据工程结构的需要，每单位混凝土的钢筋量可以有很大的变化。从本发明目的考虑，假设混凝土结构是这样一种结构，其中的混凝土11已被氯离子渗入、碳化或被其它会促使钢筋12发生腐蚀的环境而污染。