水工建筑物鋼筋銹蝕破壞與修補(bǔ)處理

劉偉華

（菏澤市閆潭灌區(qū)水利管理處，山東 菏澤 274000）

水工建筑物多以混凝土結(jié)構(gòu)組成，而這些混凝土結(jié)構(gòu)多處在氣候惡劣的環(huán)境中，受泥沙、水流、物理、化學(xué)、氣溫等影響頗多，混凝土中鋼筋銹蝕破壞最為常見，致使許多水工建筑物的運(yùn)行壽命大為縮短。這不但妨礙其安全可靠地運(yùn)行，而且給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來直接或間接的影響，是一個(gè)亟待解決的問題。

1 混凝土中鋼筋銹蝕特點(diǎn)

1.1 鋼筋銹蝕破壞的地域特點(diǎn)

遠(yuǎn)離沿海的內(nèi)河水工建筑物的鋼筋銹蝕，一般是由于混凝土保護(hù)層碳化或在施工期摻用含氯鹽的外加劑所致；沿海水工建筑物的鋼筋銹蝕則主要是由氯離子侵蝕或氯離子侵蝕和碳化聯(lián)合作用造成的。

1.2 鋼筋銹蝕的工程部位

一是水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕部位均發(fā)生在最低水位變化區(qū)以上，長期處于水下的部位一般均無銹蝕。二是處于較惡劣環(huán)境條件部位處（易遭受干濕循環(huán)、凍融破壞、日照部位及迎風(fēng)面）的梁、板、柱，易首先發(fā)生鋼筋銹蝕，且最先出現(xiàn)于構(gòu)件的邊角處、梁板底部。三是沿海水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般是潮差浪濺區(qū)首先發(fā)生鋼筋銹蝕。

1.3 鋼筋銹蝕破壞的形態(tài)特征

一般情況下，混凝土中鋼筋銹蝕處于加速期和破壞期的形態(tài)特征是：1）有銹跡透過保護(hù)層滲到混凝土表面；2）鋼筋所在位置的混凝土表面出現(xiàn)與鋼筋平行的細(xì)裂縫；3）裂縫在混凝土厚度范圍內(nèi)從一根鋼筋伸向另一根，保護(hù)層局部剝離空鼓（若用錘子敲擊，會(huì)有清晰的空洞聲）；4）混凝土保護(hù)層局部呈片狀剝離崩落，使鋼筋外露，處于自由銹蝕狀態(tài)。

處于發(fā)展期的鋼筋銹蝕，由于銹蝕產(chǎn)物較少，尚不至于對(duì)混凝土保護(hù)層有任何明顯損害，因此，從外觀不能斷定鋼筋是否已經(jīng)開始銹蝕。實(shí)際上，水工建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕一般首先發(fā)生在某些薄弱環(huán)節(jié)處，以及易受周圍環(huán)境因素作用的部位。對(duì)于沒有顯露出銹蝕破壞特征的部位，其內(nèi)部鋼筋是否已經(jīng)開始銹蝕需通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)來判斷。

2 鋼筋銹蝕的修補(bǔ)處理

鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的危害性極大，到加速期和破壞期會(huì)明顯降低結(jié)構(gòu)的承載能力，嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)的安全性，而且修復(fù)技術(shù)復(fù)雜，耗資大，修補(bǔ)效果不能完全保證。因此，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土中鋼筋有銹蝕跡象，就應(yīng)及早采取合適的防護(hù)和處理措施。

2.1 恢復(fù)鋼筋周圍的堿性環(huán)境

1）將銹蝕鋼筋周圍已碳化或遭氯鹽污染的混凝土剝除，并重新澆筑新水泥混凝土或聚合物水泥混凝土。2）剝除局部已出現(xiàn)裂縫或剝離、空鼓的混凝土，用新水泥混凝土或聚合物水泥混凝土修補(bǔ)，并對(duì)其他部位進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)處理。3）限制混凝土中的水分含量，延緩或抑制混凝土中鋼筋的銹蝕。一般采用涂刷防護(hù)涂層，限制或降低混凝土中氧和水份含量，但防水處理僅能當(dāng)作臨時(shí)的應(yīng)付措施，延緩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的老化速度，直到有可能采取更有效的修補(bǔ)處理措施。

2.2 采用外加電流陰極保護(hù)技術(shù)

外加電流陰極保護(hù)是向被保護(hù)的銹蝕鋼筋通入微小直流電，使銹蝕鋼筋變成陰極，被保護(hù)起來免遭銹蝕，另設(shè)防腐蝕材料作為陽極，亦即陰極保護(hù)作用是靠長期不斷地消耗電能，使被保護(hù)鋼筋為陰極，外加耐蝕輔助電極為陽極來實(shí)現(xiàn)。

3 鋼筋銹蝕剝蝕修補(bǔ)材料

3.1 保護(hù)層回填修補(bǔ)材料

修補(bǔ)所選用的保護(hù)層回填材料應(yīng)滿足在特定的環(huán)境下，能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)抵抗和隔絕侵蝕性介質(zhì)，并通過保護(hù)層向鋼筋表面遷移防止鋼筋銹蝕。常用的保護(hù)層回填修補(bǔ)材料有：預(yù)縮水泥沙漿、聚合物水泥沙漿、環(huán)氧沙漿、聚酯沙漿、水泥混凝土、聚合物水泥混凝土、環(huán)氧樹脂混凝土和聚酯樹酯混凝土等。

3.2 鋼筋阻銹劑

鋼筋阻銹劑通常用來防止氯鹽對(duì)鋼筋的腐蝕，特別是當(dāng)采用海沙或摻有氯鹽防凍劑時(shí)，也可用于鋼筋銹蝕破壞的修補(bǔ)。阻銹劑一般摻在混凝土中，通過化學(xué)和電化學(xué)作用或吸咐作用，在鋼筋表面的陽極區(qū)和（或）陰極區(qū)形成致密的不容性保護(hù)膜或吸附膜（鈍化膜），覆蓋在鋼筋表面上抑制陽極和陰極過程的發(fā)生。由此可將阻銹劑區(qū)分為陽極型阻銹劑、陰極型阻銹劑和復(fù)合型阻銹劑。目前一般均使用復(fù)合阻銹劑。阻銹劑的主要成分為：亞硝酸鹽、鉻酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、偏鋁酸鹽、氯化亞錫、氟化物、安息香酸及鈉鹽，其中以亞硝酸鹽的阻銹效果為最佳。

3.3 界面黏結(jié)處理劑

為了使修補(bǔ)體與老混凝土能達(dá)到牢固結(jié)合，整體工作共同承載，回填澆筑修補(bǔ)體時(shí)最好涂刷一層高黏結(jié)性界面粘結(jié)處理劑。常用的界面黏結(jié)處理劑有高強(qiáng)水泥漿、聚合物水泥凈漿、環(huán)氧樹脂類膠粘劑等。

3.4 防護(hù)涂層材料

防護(hù)涂層是為了彌補(bǔ)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物自身抗?jié)B能力不足或鋼筋保護(hù)層過薄而在混凝土表面額外涂覆的保護(hù)層。防護(hù)層應(yīng)具有優(yōu)良的氣密性、防水性和耐水性。常用的防護(hù)層材料有：聚合物水泥沙漿、聚合物乳液型防碳化涂料、HS型系列環(huán)氧厚漿涂料等。

4 結(jié)語

目前，隨著國家對(duì)水利建設(shè)投入加大，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將越來越多。過去為減少外界環(huán)境對(duì)一些大壩及水電站鋼筋混凝土構(gòu)件的破壞，采用鋼筋阻銹劑、涂防護(hù)層等技術(shù)，明顯增加了水工鋼筋混凝土構(gòu)件的使用壽命。在以后的水利工程建設(shè)中，事先對(duì)鋼筋采取防銹蝕處理將對(duì)延長水工鋼筋混凝土構(gòu)件的使用壽命具有重大意義。

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