应用环氧树脂涂层钢筋的成本效益分析

 

[关键词] 环氧树脂 成本 效益 

 

提高工程结构的耐久性，历来都是我国工程界十分关注和不断探索解决的主要课题。由于钢筋混凝土不可避免的会出现一些缝隙或空隙，使得其内部的钢筋在盐水等腐蚀介质的侵蚀下，产生锈蚀现象，尤其在沿海的港口码头，跨海大桥和需要洒盐水除冰雪的机场及高速公路等设施中更为严重。锈蚀在钢筋表面产生的氧化铁皮,体积膨胀几十倍,导致混凝土开裂，保护层剥落，钢筋更加暴露于腐蚀介质中而使钢筋锈蚀速度加快。近年来，由于钢筋锈蚀而使建筑物还未达到设计使用年限就提前破坏，甚至发生灾难性后果的现象时有发生,因此钢筋锈蚀的防护 问题 ，已经受到我国工程界的普遍关注和重视。1973年美国的宾西法尼亚大桥首先使用了环氧树脂涂层钢筋技术来处理钢筋锈蚀问题至今已有30多年了,由于环氧树脂涂层钢筋能够非常有效地延长结构物的使用寿命, 目前 ,环氧树脂涂层钢筋技术已被美、日、欧,以及中东等国家和地区广泛采用，并规定在恶劣环境中的工程必须使用环氧树脂涂层钢筋。而我国经过试点也在北京首次采用此技术,所以,采用环氧树脂涂层钢筋技术作为钢筋防锈蚀的 方法 也必将在我国逐渐采用。但采用环氧树脂涂层钢筋必将增加工程的投资成本,这里对成本的增加进行量化 分析 ,为投资决策提供依据。 

 

一、原材料成本分析 

 

环氧树脂涂层钢筋，就是在工厂经钢筋表面预处理(喷砂除锈)—钢筋加热—静电喷涂—净水冷却—质量检查而在钢筋表面喷涂一层环氧树脂保护膜的钢筋。钢筋表面预处理是将钢筋送进密封室内做喷砂除锈,并具有一定的粗糙度,以保证涂层与钢筋的粘结性。处理后的表面不得含有氧化物有害物质,以及结疤、尖角、毛刺等 影响 涂层质量的表面缺陷。表面处理合格和清除灰尘后的钢筋随即进入加热装置室内,通过感应加热炉加热，使表面达到一定的温度。 加热过的钢筋进入静电喷涂室中喷涂粉末环氧树脂,粉末在钢筋表面熔融形成一层均匀薄膜,若干秒后固化,冷却后便在钢筋表面形成惰性的优良防腐蚀保护层。和普通的钢筋相比，环氧树脂涂层钢筋需要经过以上各道工序的处理和在钢筋表面喷涂了一层厚约0.15mm～0.30mm树脂漆，这就不可避免地增加原材料的成本。现在市场每吨钢材的价格表明，环氧树脂涂层钢筋比采用普通钢筋的原材料成本高大约一倍左右。 

 

二、施工成本 分析  

 

但从总体上看，环氧树脂涂层钢筋的施工并不是很复杂，我国根据试点工程情况和国外的 应用 经验证实：一般素质的施工队伍，经过技术交底后均可胜任。但由于环氧树脂钢筋表面的树脂涂层很容易破损，因此，为避免吊索与钢筋间因挤压、摩擦造成涂层的损坏，需要采用高强度的尼龙绳或麻绳为吊索；涂层钢筋在储存时为避免紫外线照射引起涂层的褪色和老化需要在其上部覆盖黑色的塑料布。因此在运输、保管过程中，不可避免的要增加一部分人工费和材料费。涂层钢筋在加工过程中，为了保护涂层，需要采用弯制专用套管，以及在操做平台表面加铺布毡垫层;涂层钢筋在连接过程中，也需要较普通钢筋稍微复杂的施工工艺；在施工过程中，钢筋涂层有损坏的部位，还需要采用专门的修补液进行修补。这些方面都需要增加一些施工成本。总之，在整个施工过程中，由于环氧树脂涂层钢筋的采用，需要增加的施工成本约使整个施工成本提高25%。 

 

三、环氧树脂涂层钢筋黏结锚固性能对成本的 影响  

 

影响涂层钢筋的黏结锚固性能的因素有很多方面，主要包括： 

 

1.涂层厚度的影响:当钢筋直径不同时，筋径越大及涂层越厚，黏结强度降低越大。 

 

2.钢筋外形的影响:涂层钢筋的粘结锚固性能随肋部与钢筋轴线夹角的变化及螺纹的陡缓而变化。 

 

3.混凝土保护层厚度的影响:保护层厚度的增大粘结锚固性能也增加。 

 

4.涂层钢筋弯制形状的影响:带弯钩或弯起的比直钢筋好。 

 

5.混凝土的强度及箍筋的约束影响:随混凝土强度增加，其黏结锚固性能提高，环氧树脂涂层钢筋的黏结强度与混凝土强度的平方根成正比；另外，有箍筋约束的环氧树脂涂层钢筋的黏结强度相对于没有箍筋约束的明显提高。 

 

 研究 表明，环氧树脂涂层钢筋的黏结锚固强度比无涂层钢筋在一般条件下降低10%左右，在最不利条件下降低不超过20%。所以，为了保证涂层钢筋与混凝土间的黏结锚固强度，就需要将涂层钢筋的锚固长度增加一定值，而增加锚固长度势必会增加原材料的成本。一般情况下，预留的锚固长度比普通钢筋的锚固长度提高25%。 

 

综上所述，采用环氧树脂涂层钢筋增加的施工费、人工费约占工程总造价的25%左右，一次性投入是很大，但环氧树脂涂层钢筋能够非常有效地防止钢筋锈蚀，可有效减少使用期间的维修管理费用，且延长了结构的使用寿命在20年以上，因此从成本效益分析看，还是具有十分良好的 经济 效益和 社会 效益的， 尤其是处于腐蚀环境的结构，应用环氧树脂涂层钢筋技术，其经济效益和社会效益更是十分巨大。