如今隨處可見的大樓、橋樑、水庫,凡是鋼筋水泥建築物,最多百年就會傾頹。原因是如今主要的建築材料為混凝土與鋼筋。混凝土具有良好的抗壓性能,但抗拉性能相對較弱,因此加入鋼筋,用來增加混凝土結構的拉伸強度,形成牢固結構的基礎。
但也因為這樣,處於外表的混凝土容易因為溫度、濕度各種原因剝落、滲水,即使沒有剝落,混凝土本身也並不完全防水,時間久了以後,水氣還是會滲入鋼骨造成鋼筋腐蝕。鋼筋一旦開始腐蝕就會失去強度並膨脹,這種膨脹進一步導致混凝土的裂縫,最後導致鋼骨外露,造成惡性循環。
根據估計,台灣許多鋼筋混凝土結構在一般 50 年使用期限內即面臨鋼筋腐蝕之威脅。(資料來源:台灣土木水利工程學會)那麼,要如何才能讓鋼骨建築壽命可以更悠久,減少維修甚至增加安全係數呢?那就不得不提到鋼筋防鏽了。
鋼筋外露是指鋼筋在混凝土結構中部分或完全暴露在外部環境中,通常是從鋼筋腐蝕,從而造成變形,撐裂外層混凝土,導致保護層受損而引起開裂剝落導致。這往往會損害結構的強度和耐久性,還會降低結構的美觀性。
鋼筋防鏽是一種保護鋼筋免受腐蝕的措施,通常使用特殊的防鏽產品或塗層來實現。可以延長鋼筋的使用壽命,防止腐蝕對結構的損害,同時保護結構的安全性和可靠性,減少鋼筋外露的情形。
新混凝土最初為包覆其中的鋼骨提供了極佳的保護。尤其混凝土本身的高 pH 值會導致在鋼筋上形成鈍化氧化膜保護其免受腐蝕,然而氯化物、碳化和工業污染等環境因素會降低 pH 值並損害鈍化氧化層,使鋼筋處於腐蝕風險當中。
腐蝕過程本身涉及電化學反應,其中部分鋼筋成為活性「陽極」點。這些「陽極」上的離子流向「陰極」點,並因而發生反應形成鐵鏽。這種情況一旦開始,氧化就無法停止了,頂多是腐蝕的速度會受到混凝土的電阻率、水分含量以及氧氣透過混凝土遷移到混凝土中的速率影響。
總結來說,會直接造成鋼筋腐蝕的直接因素分為以下3點:
氯離子超標,造成鋼筋外露最常見的案例就是所謂的「海砂屋」。氯離子可以穿透混凝土鋼筋上的鈍化氧化膜。 一旦混凝土中的氯化物達到一定濃度,鏽蝕就會開始。 混凝土可能暴露於多種不同來源的氯化物,包括含氯化物的促凝劑、除冰鹽、海水和空氣中的鹽。
碳化是空氣中的二氧化碳與混凝土中的氫氧化物(例如氫氧化鈣)反應形成碳酸鹽的過程。 此反應顯著降低混凝土的 pH 值。 當埋入鋼筋周圍的混凝土的 pH 值降至 12 以下時,保護性氧化層就會消失,腐蝕過程就會開始。
硫酸鹽等酸性污染物會透過與硬化水泥漿中的水合化合物反應來侵蝕混凝土。這會導致低混凝土的 pH 值降低,從而使鋼筋上的鈍化膜消失,腐蝕過程由此開始。有點類似上面所提到的碳化過程。
看到這裡,或許某些人已經發現,自己家裡、或者附近的建築物其實已經發現有鋼筋外露的跡象,那麼就這樣放著不處理會怎樣嗎?
如果不嚴重的話,大多數的人大概會選擇「拖一拖」,或者久了乾脆就視而不見,但事實上碰到這種情況的確應該及早處理,否則會對建築產生多種負面影響,一旦出事,並不只是住在裡面的住戶會有危險,建築倒塌對所有路過的人也會產生巨大的威脅。
以下就是鋼筋外露會帶來的問題:
所以一旦發現鋼筋外露的現象,就得立刻尋找工程團隊進行結構補強、外露修復,只要是一開始就發現並補救的話,就能及時止損。
鋼筋外露修復工法和材料可以根據具體情況和嚴重程度而有所不同,一般來說,將表面不堪用的混凝土打除以後,修復重點為以下幾項:
使用鏽轉換劑材料對鋼筋進行處理。先將鏽轉換劑塗刷在受損的鋼筋表面上,然後等待其完全干燥和固化。這些材料能夠轉換鋼筋表面的氧化鐵成為一層穩定的化合物形成保護膜,徹底隔絕鋼筋與空氣或者腐蝕性物質接觸,從而減緩或停止鋼筋的鏽蝕過程。
使用無收縮水泥或Epoxy(環氧樹脂)輕質砂漿等修補材料。這些材料通常具有良好的耐久性和高強度,可以有效地修補受損的鋼筋保護層。其中環氧樹脂可以固化成強硬的塑料,具有優秀的附著性,可以有效地將受損的鋼筋和混凝土結合在一起。
將修補材料應用到剝落或損壞的部位,並重新澆注新的混凝土,使修復後的表面平滑,確保創建了一個新的保護層,補充和替代原來受損的部位。
修復方法和材料的選擇將取決於損害程度、環境條件、預算和其他因素。在進行鋼筋外露修復工程之前,建議諮詢專業的工程師或建築師,以確定最適合的解決方案,以保護建築結構的安全性和耐久性。
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Cortec MCI系列產品為混合抑制劑,可以用作混凝土外加劑和表面處理劑,通過毛細管作用以液體形式穿過混凝土基體,並以氣相形式遷移到整個混凝土孔隙結構中。
在這個過程當中氣相分子能有效的抑制氯離子,阻止混凝土內部形成電解還原反應。當 MCI與嵌入的金屬接觸時,它會形成保護性分子層薄膜。這個薄膜可以防止腐蝕性元素與鋼筋進一步反應,並降低現有的腐蝕速率,鋼筋不因為氧化而變形膨脹,混凝土的使用壽命也能大大延長。
相對於傳統鋼筋修復必須敲開混凝土層,直接對鋼筋進行修復,Cortec MCI系列產品就省事清爽許多,只需要在一開始的時候在混凝土外層使用Cortec MCI,就能達成整體防鏽保護的效果,其中最大的好處可以列為以下三點:
結構條件 | 目標與需求 | MCI 保護 | |
第一階段: 新混凝土 |
• 侵蝕性環境 • 混凝土覆蓋不足 |
• 延長使用壽命 • 保護免受早期腐蝕 • 保持混凝土的自然外觀 |
• MCI-2005系列混凝土摻合劑可以將腐蝕開始的時間延長2到3倍,一旦腐蝕開始,與對照組相比,它們可以將腐蝕速度減少5倍以上。 |
第二階段: 現有結構,無明顯腐蝕損害 |
• 沒有保護塗層的混凝土結構 • 侵蝕環境 • 腐蝕啟動 • 沒有剝落或龜裂 |
• 減緩腐蝕速度 • 保護免受可能的混凝土損害 • 保護免受碳化和/或氯離子滲透引起的進一步腐蝕 |
• 使用噴槍、刷子或滾筒應用MCI-2020系列表面塗料 • 隨後應用抗碳化塗層,如MCI EcoRainbow建筑塗料 或應用密封劑,如MCI -2018、2019、2021或2022 |
第三階段: 現有結構,可見腐蝕損壞 |
• 具有可見腐蝕損壞(例如,片裂和開裂)的混凝土表面,需要進行修復 • 鋼筋深度處的氯化物含量高 |
• 損壞表面的修復 • 長期保護,防止將來受到污染物的曝露 • 增強對潛在腐蝕持續損害的保護 • 減少環狀陽極(始生陽極)效應的風險 |
• 使用Cortec的VpCI -423清潔暴露的鋼筋,或使用Cortec的CorrVerter MCI • 使用Cortec MCI -2039或MCI -2040修復灰泥的應用 • 對整個表面區域應用Cortec MCI -2020 • 應用Cortec塗層或封膠 |
Cortec針對鋼筋腐蝕的產品非常多樣,可以符合各種各樣的情境應用,其中可以分為4大類,分別為
Cortec的MCI Admixtures(添加劑)使用方法為直接加入新拌的混凝土中,可延緩鋼筋開始鏽蝕的時間達 2~3 倍,一旦開始鏽蝕,也可降低鏽蝕速率高達 5 倍。抑制混凝土腐蝕的外加劑產品(如下表),全通過ASTM C1582標準,同時擁有ACI 212.3R認證。
MCI添加劑可以獨立作用,不受氯化物含量限制,即使混凝土表面出現裂縫也能提供防鏽保護,且不會對混凝土的物理特性造成不良影響。
產品 | 描述 | 大約用量速率 | 包裝 | |
氨基醇基 | MCI -2000 | 液體混凝土外加劑,已獲專利。 |
1 品脫/立方碼 (0.62 升/立方米) |
5 加侖 (19 升) 桶、 55 加侖 (208 升) 桶 |
MCI -2001 | 粉末,二氧化矽/ MCI -2000 組合,已獲專利。 |
3 磅/立方碼 (1.78 公斤/立方米) |
5 磅 (2.3 公斤) 盒、 50 磅 (22.7 公斤) 桶、 100 磅 (45.4 公斤) 桶 |
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胺羧酸酯基 | MCI-2005 | 液體混凝土外加劑,可以在 70 ºF (21 ºC) 下延遲混凝土凝固時間 3-4 小時。已獲專利。 |
1 品脫/立方碼 (0.6 升/立方米) |
5 加侖 (19 升) 桶、 55 加侖 (208 升) 桶、 275 加侖 (1040 升) 桶 |
MCI -2005 NS | 液體,MCI -2005 的常規型號。不能結冰。已獲專利。 |
1.5 品脫/立方碼 (1 升/立方米) |
5 加侖 (19 升) 桶、 55 加侖 (208 升) 桶、 275 加侖 (1040 升) 桶 |
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MCI -2005 AL | 液體,MCI -2005 的帶有較少氨味的常規型號。已獲專利。 |
1.5 品脫/立方碼 (1 升/立方米) |
5 加侖 (19 升) 桶、 55 加侖 (208 升) 桶、 275 加侖 (1040 升) 桶 |
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MCI -2006 | 粉末,胺羧酸酯基混凝土外加劑,可以在 70 ºF (21 ºC) 下延遲混凝土凝固時間 3-4 小時。已獲專利。 |
1 磅/立方碼 (0.6 公斤/立方米) |
5 磅 (2.3 公斤) 盒、 50 磅 (22.7 公斤) 桶、 100 磅 (45.4 公斤) 桶 |
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MCI -2006 NS | 粉末,MCI -2006 的常規型號。已獲專利。 |
1 磅/立方碼 (0.6 公斤/立方米) |
5 磅 (2.3 公斤) 盒、 50 磅 (22.7 公斤) 桶、 100 磅 (45.4 公斤) 桶 |
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特殊 | MCI Grenades | MCI -2006 NS粉末預先計量到水溶性袋中,用於混合混凝土。 | 每立方碼 1 枚 | 40 枚/箱 |
公制MCI Grenades™ | MCI -2006 NS粉末預先計量到水溶性袋中,用於混合混凝土。 | 每立方米 1 枚 | 32 枚/箱 | |
MCI Mini Grenades™ | MCI -2006 NS粉末預先計量到水溶性袋中,用於混合混凝土。 | 每 0.5-0.6 立方英尺 1 枚 | 100 枚/箱 | |
MCI -2007 Super Corr | 液體,以MCI 增強的三聚氰胺基超塑劑。已獲專利。 | 每立方碼 3-4 品脫 (1.5-2 升/立方米) |
5 加侖 (19 升) 桶、 55 加侖 (208 升) 桶 |
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MCI -2012 | 用於增加腐蝕保護的混凝土防水劑。 | 每立方碼 1.7 夸脫 (2.1 升/立方米) |
5 加侖 (19 升) 桶、 55 加侖 (208 升) 桶、 275 加侖 (1040 升) 桶 |
MCI Surface Treatment 使用時直接塗在混凝土表面,防鏽氣化分子會經過擴散作用滲透入混凝土結構中,吸附於埋置的鋼筋表面,以減緩鋼筋的鏽蝕速率。既不需要破壞原既有的混凝土完整結構,還能延長混凝土結構使用年限。
產品名稱 | 描述 | 每加侖用量 | 包裝 | |
胺羧酸類 | MCI -2020 | 用於現有結構的清澈滲透表面處理 | 150平方英尺/加侖 (3.68平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 |
MCI -2020 V/O | 用於垂直和頂部應用的V/O版本 | 150平方英尺/加侖 (3.68平方米/升) | 55加侖 (208升) 桶 | |
MCI -2020 M | 更好的防鏽保護和較小附著影響的修改版 | 150平方英尺/加侖 (3.68平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
含有MCI的防水劑 | MCI -2020 M V/O | 用於垂直和頂部應用的V/O版本 | 150平方英尺/加侖 (3.68平方米/升) | 55加侖 (208升) 桶 |
MCI -2020 M SC | MCI -2020 M的濃縮版本,1:1稀釋後即可使用 | 150平方英尺/加侖 (3.68平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI -2018 | 包含MCI 的100%固體有機矽烷防水劑 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI -2018 V/O | 用於垂直和頂部應用的V/O版本 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 55加侖 (208升) 桶 | |
MCI -2019 | 符合VOC標準的基於溶劑的40%矽烷防水劑 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI -2019 W | 基於水的40%矽烷防水劑 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI -2021 | 包含MCI 的基於水的矽酸鹽硬化劑 | 150-250平方英尺/加侖 (3.7-6.1平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI -2022 | 包含MCI 的基於水的矽烷/矽氧烷混合防水劑 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI POWR 40 | 包含MCI 的40%矽烷基滲透性油和防水劑 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 5加侖 (19升) 桶 | |
MCI POWR 100 | 包含MCI 的100%矽烷基滲透性油和防水劑 | 125-175平方英尺/加侖 (3-4.2平方米/升) | 55加侖 (208升) 桶 | |
塗層 | MCI -2026 Primer WB | 用於混凝土的雙組份、耐化學藥物、基於水的環氧底漆 | 180-250平方英尺/加侖 (4.4-6.1平方米/升) |
2.5加侖 (8.5升) 和 25加侖 (85升) 套件 |
MCI -2026 Floor Coating | 適用於混凝土的雙組份、耐化學藥物、100%固體的環氧 | 125-150平方英尺/加侖 (3.0-3.7平方米/升) |
2.5加侖 (9.5升) 和 12.5加侖 (47升) 套件 |
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MCI EcoRainbow Architectural Coating | 包含MCI 的清澈、基於水的丙烯酸底漆/面漆,也提供白色、灰色和定制顏色選擇 | 535-641平方英尺/加侖 (13-16平方米/升) |
5加侖 (19升) 桶 和 55加侖 (208升) 桶 |
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Cortec MCI系列產品創新使用遷移性防鏽技術,能夠滲透混凝土,並成功為鋼骨提供防鏽保護,大大減少結構維護和修復的需求。其中最令人激動的是Cortec MCI系列產品不需要敲掉外層混凝土,環保減碳且其產品對人體無害。
如今Cortec MCI系列產品已經在全球得到廣泛認可,並應用於各種項目,而富強防鏽科技早在2003年就成為Cortec公司的代理商,多年下來,對防鏽相關方法有著專業且深入的了解。
凡是對於防止腐蝕相關問題,面對Cortec繁多的產品拿不定主意時,富強防鏽科技就是您最好的顧問。我們會提供您最詳細的顧問服務,並介紹您最適合的產品,讓您以最小的代價,達成最高的收益。