不同水灰比下銹蝕鋼筋混凝土修復(fù)效果試驗(yàn)研究

劉穎鳳　侯明姣

【摘 要】對(duì)氯鹽侵蝕下不同水灰比的銹蝕鋼筋混凝土修復(fù)效果進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明當(dāng)水灰比較低時(shí)應(yīng)采用電化學(xué)除氯的修復(fù)方法，當(dāng)水灰比較高時(shí)應(yīng)采用涂刷滲透型阻銹劑的修復(fù)方法。

【關(guān)鍵詞】混凝土；銹蝕；電化學(xué)除氯；滲透型阻銹劑

混凝土中鋼筋銹蝕將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不足，使得建筑在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)失效[1]。導(dǎo)致鋼筋銹蝕的原因之一就是氯鹽的侵蝕，當(dāng)混凝土水灰比不同時(shí)，混凝土中的孔隙率也不同，最終導(dǎo)致鋼筋的銹蝕程度也不同。阻止混凝土中鋼筋銹蝕在一定程度上保證了結(jié)構(gòu)的耐久性，修復(fù)銹蝕鋼筋混凝土的方法有很多種[2]，不同修復(fù)方法之間修復(fù)效果比較情況目前沒(méi)有統(tǒng)一共識(shí)，本文以電化學(xué)除氯和涂刷遷移型阻銹劑兩種修復(fù)方法為例，研究不同水灰比下氯鹽侵蝕的銹蝕鋼筋混凝土修復(fù)方法的修復(fù)效果情況，為今后實(shí)際工程中修復(fù)方法的選擇提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 試件設(shè)計(jì)

試件尺寸采用150mm×60mm×200mm，混凝土的保護(hù)層厚度為15mm，試件中間沿著長(zhǎng)度方向有一根直徑14mm的HRB335級(jí)鋼筋和直徑10mm的不銹鋼?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C30，水灰比為0.5和0.6，采用Po42.5普通硅酸鹽水泥，為使試塊加速銹蝕澆筑混凝土?xí)r摻入水泥質(zhì)量10%的NaCl。滲透型阻銹劑：泰諾表面型遷移性阻銹劑 MuCis mia 200，每層用量為150克/平方米。每組試件18塊，分為6小組，第1組是為了測(cè)定修復(fù)前的銹蝕率，剩下5組分別是未采取修復(fù)方法、涂刷兩層、三層阻銹劑和電化學(xué)除氯4周、6周。

電化學(xué)除氯裝置外置陽(yáng)極采用的是不銹鋼網(wǎng)，電解液采用的是飽和氫氧化鈣溶液[3]。試驗(yàn)中要定期測(cè)定pH值的變化來(lái)判定電解液溶度的變化，為了保證溶液的飽和度，兩天換一次電解質(zhì)溶液。鋼筋表面的電流密度設(shè)置為3A/m2。

1.2 試驗(yàn)步驟

（1）澆筑試塊前，先將鋼筋表面的銹跡打磨掉，并用丙酮清洗，然后稱取其重量。澆筑完放置20小時(shí)后拆模，澆水養(yǎng)護(hù)28天。

（2）常溫下放置銹蝕。修復(fù)前，測(cè)量每個(gè)試塊的裂縫寬度，將第一組試件破型得到修復(fù)前的鋼筋銹蝕率。

（3）將剩下的5小組試塊，2組采取電化學(xué)除氯修復(fù)方法（4周、6周），2組涂刷滲透型阻銹劑修復(fù)方法（兩層、三層），一組不采取任何修復(fù)方法。

（4）從開始修復(fù)到第四周末，將試塊取出，并將其晾干，分別測(cè)量未采取修復(fù)方法、涂刷阻銹劑修復(fù)方法、電化學(xué)除氯4周修復(fù)方法的銹蝕鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕率、裂縫寬度。修復(fù)完成后，再將試件靜置8周，測(cè)量混凝土裂縫寬度，將所有試塊破型，得到銹蝕率。電化學(xué)除氯6周采用同樣的步驟。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 鋼筋銹蝕率

鋼筋銹蝕率與鋼筋的銹蝕情況直接相關(guān)，能直接反映鋼筋的銹蝕情況。試驗(yàn)中測(cè)出修復(fù)后及靜置8周后的鋼筋銹蝕率，用銹蝕率差（靜置后的銹蝕率減去修復(fù)后的銹蝕率）反映修復(fù)后的鋼筋銹蝕情況，借此評(píng)價(jià)修復(fù)方法的修復(fù)效果情況。銹蝕率差越小，說(shuō)明修復(fù)效果越好，反之說(shuō)明修復(fù)效果越差。試驗(yàn)測(cè)得水灰比為0.5和0.6的銹蝕鋼筋混凝土最終銹蝕率，計(jì)算得到銹蝕率差，結(jié)果如下圖所示。

從圖1中可知，相比未采取修復(fù)方法的鋼筋混凝土而言，采取涂刷阻銹劑和電化學(xué)除氯修復(fù)方法的混凝土靜置前后的鋼筋銹蝕率差均降低，說(shuō)明電化學(xué)除氯和涂刷滲透型阻銹劑兩種修復(fù)方法都有一定的效果，都能在一定程度上抑制鋼筋的銹蝕，并且隨著涂刷阻銹劑的層數(shù)增加、電化學(xué)除氯時(shí)間的增加，修復(fù)效果越好。水灰比為0.5時(shí)，電化學(xué)除氯6周的鋼筋銹蝕率比涂刷滲透型阻銹劑的鋼筋銹蝕率小的多，說(shuō)明電化學(xué)除氯6周的修復(fù)效果比涂刷阻銹劑的修復(fù)效果好，所以水灰比較小時(shí)，采取電化學(xué)除氯6周的方法進(jìn)行銹蝕鋼筋混凝土的修復(fù)。水灰比為0.6的鋼筋混凝土，其涂刷阻銹劑和電化學(xué)除氯兩種修復(fù)方法靜置前后的鋼筋銹蝕率差相差較小，說(shuō)明水灰比越大，涂刷阻銹劑和電化學(xué)除氯之間的修復(fù)效果差距越小。從圖中還可以看出，水灰比為0.6的銹蝕鋼筋混凝土涂刷兩層阻銹劑和三層阻銹劑的修復(fù)效果接近，涂刷的層數(shù)對(duì)修復(fù)效果影響不大。所以，當(dāng)水灰比較大時(shí)，可以采用涂刷兩層阻銹劑的方法來(lái)修復(fù)銹蝕鋼筋混凝土。

2.2 裂縫寬度

鋼筋銹蝕后，隨著銹蝕產(chǎn)物的增加，鋼筋體積增加，使得混凝土脹裂，銹蝕越嚴(yán)重，混凝土脹裂越嚴(yán)重?；炷帘砻媪芽p寬度間接的反映鋼筋的銹蝕情況，將修復(fù)后的試件靜置8周測(cè)得混凝土表面裂縫寬度，得到靜置前后的裂縫寬度差（8周的裂縫寬度減去修復(fù)后的裂縫寬度）來(lái)反映混凝土中鋼筋銹蝕情況，評(píng)價(jià)修復(fù)方法的修復(fù)效果。靜置前后裂縫寬度差越小說(shuō)明修復(fù)效果越好，反之修復(fù)效果越差。水灰比為0.5和0.6的混凝土靜置前后的裂縫寬度差如圖2所示。

由圖中不同修復(fù)方法靜置前后裂縫寬度差可知，與未采取修復(fù)方法的混凝土相比，兩種修復(fù)方法靜置前后的裂縫寬度差有所降低，說(shuō)明兩種修復(fù)方法都有一定的修復(fù)效果。水灰比為0.5時(shí)，隨著涂刷滲透型阻銹劑的層數(shù)增加和電化學(xué)除氯時(shí)間增加，修復(fù)后裂縫寬度差降低，修復(fù)效果越好，且電化學(xué)除氯6周的效果比涂刷三層阻銹劑的修復(fù)效果好。水灰比為0.6時(shí)，涂刷滲透型阻銹劑和電化學(xué)除氯后的裂縫寬度差相差不大，說(shuō)明兩種修復(fù)方法的修復(fù)效果接近。

3 總結(jié)與展望

通過(guò)試驗(yàn)研究不同水灰比下電化學(xué)除氯和涂刷滲透型阻銹劑兩種修復(fù)方法的修復(fù)效果，根據(jù)修復(fù)后靜置前后的銹蝕率差及裂縫寬度差得出：當(dāng)水灰比較小時(shí)，可以采用電化學(xué)除氯6周的修復(fù)方法；當(dāng)水灰比較大時(shí)，采用涂刷兩層阻銹劑的修復(fù)方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]耿歐.混凝土構(gòu)件的鋼筋銹蝕與退化速率[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[2]樊云昌，曹興國(guó)，陳懷榮.混凝土中鋼筋腐蝕的防護(hù)與修復(fù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.

[3]張羽，張俊喜，王昆等.電化學(xué)修復(fù)技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的研究及應(yīng)用[J].材料保護(hù)，2009，42（8）：51-55.

[責(zé)任編輯：湯靜]