[发明专利]混凝土钢筋磷化缓蚀法防腐新工艺

说明书

当今在我国经济建设高速发展与规模宏大的基本建设中，公路桥、海港、堤坝、跨海大桥、石油钻井平台、岛礁建设、楼房建设等钢筋混凝土工程中，存在一个亟待解决的问题——钢筋的腐蚀与防护。

一、技术领域：

本项技术在于解决我国大规模基本建设中，如海港、跨海大桥、公路、铁路桥、堤坝、岛礁、石油钻井平台等的钢筋混凝土构件，由于内部的钢筋被腐蚀而导致混凝土破裂，使混凝土建筑物寿命大大缩短，甚至毁灭，造成巨大经济损失与人的生命财产的危害。本项发明是解决钢筋防腐蚀的强有力手段，也是技术上一个新的突破。

二、技术背景：

1997年4月我时任北京邮电大学教授兼化学防护研究所所长时，一位多年从事海港码头建设的老工程师专程来到我所，谋求解决混凝土建设中存在的问题。他讲述了在我国海港码头建设中，钢筋混凝土遭海水严重腐蚀破坏的情况，以及湛江军港码头被海水侵蚀、造成破损严重重修的情况，严重影响了国家经济建设，希望得到研究解决。彭道儒视国家的需要为号角，欣然承诺了他的请求，并随后即开展研究，经过三年多的努力，于2001年8月研究成功从钢筋除锈到防护形成了一整套新的工艺，并经过湿热、盐雾、工业大气、室外暴露等大量试验，取得了优良效果，特别是在混凝土板块模拟海水腐蚀试验取得的优良效果，证明切实可行的情况下，又继续从理论上与化学反应机制上进行了更加深入的探讨。

2002年3月湖南长沙一工地的承包商又来求援，他是上海宝山钢铁厂建筑工程公司的经理，该公司承建了长沙一座大型国际展览馆。由于长沙地处江南，一年中有较长时间处于高温、高湿，又因大气污染严重、酸雨频繁，属恶劣气候环境，给全部为钢架结构的展览馆建设带来很大困难，尤其是室外八根直径一米多、高二十多米的大型钢柱与房顶的大块照牌，总面积共两千平米的钢铁表面，直接暴露室外遭受日晒雨淋，锈蚀十分严重。该经理说：“宝钢本拥有国内一流技术，材料也是上海最好的，可如今遇上这个难题，感到束手无策，因人工除锈很困难，酸洗、喷砂工地上不适用，今天只好来求援”。

本人以上述为海洋建设而研制的新工艺与新材料，提供该公司使用并到现场指导操作，意想不到仅两个星期之久即圆满完成了室外全部工程。大大缩短工期，显著节约了人力、物力和财力，且质量令人十分满意，宝钢的工程师们乐得赞不绝口，他们说从未见过这么好的新办法。工程结束后三年、五年两次进行质量检查拍照，其防护效果比室内的还好，室内一年左右出现局部油漆起泡脱落，基底出现锈蚀，而室外的五年后仍完好无损，有力证明了该项新工艺和新材料有广泛的实用价值。不仅可用于海洋环境，也可用于恶劣的大气环境，其优越性下面将从原理与化学反应机制作详细阐明。

(一)以往存在的问题

在海洋工程中西方发达国家早在一百年以前用阴极保护法和牺牲性阳极保护法对海船船体进行保护，虽然收到了一定的效果，但起决定作用的最终还是靠油漆涂料才确保了船体使用寿命的延长。西方国家上世纪五十年代开始又将阴极保护法应用于海洋建设的钢筋混凝土方面，可至今也未见到取得满意效果的报道。我国2006年6月在青岛召开国际海洋科技会议后，也借助于国际经验在跨海大桥上采用阴极保护，当然在短时间内难以作出评价。但从我国上海等地的科研院所的模拟试验的结果，可以看到阴极保护法用到钢筋混凝土上，似乎存在诸多问题，就上海某科学院2011年他们在含3％的NaCl的人造海水中，模拟阴极保护对混凝土钢筋的保护效果，试验进行100小时后剖析，钢筋表面已出现局部腐蚀，形成了黑褐色腐蚀产物。该院还总结出“阴极保护法”存在以下几个方面的问题：一是工艺复杂，施工效率低下；二是初始投资大，费用高出其他方法1.4倍以上；三是电极网带可能产生短路搭接现象。本人还认为上海某科学院仅模拟试验100小时的结果，便发现钢筋表面局部腐蚀，尚若试验时间延长到300～500小时，腐蚀情况可能会变得明显甚至严重。而在海洋工程或其他工程中，混凝土的寿命至少要达一二十年以上至百年无损才好。故本人认为这种古老的“阴极保护法”，应用到混凝土工程上绝非万全之策，最多只能象保护船体一样，作为一项辅助措施。目前我国已在新建杭州湾大桥、青岛海湾大桥局部使用，虽然处于初试阶段，但本人坚信要真正解决问题，除借鉴国外好的经验以外，要针对不同的现实情况，探索出不同的应对策略，那就是立足于走自主创新之路，开拓新的途径，发明新的材料，创造出新的工艺技术。

(二)钢筋磷化缓蚀法防腐的研究目的与适用范围

本项发明的目的：在于解决钢筋混凝土中一个长期被忽视而又影响广泛危害极大的核心问题——钢筋腐蚀。