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鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕修補的方法

隨著現代工業與民用建筑中鋼筋混凝土的大量應用,混凝土結構耐久性已越發引起人們的重視。在實際工程中,鋼筋混凝土結構常因各種原因發生劣化,減少了預期壽命甚至提前破壞。因使用材料不同及用于不同結構,鋼筋混凝土結構中由鋼筋腐蝕引起的結構破壞已開始顯現出來。經濟實用的修補銹蝕鋼筋的方法就是替換已破壞的混凝土。這種方法在修補區域周圍是剩余氯離子污染的混凝土,這樣反而更有利于腐蝕的再次發生。這種修補實際上惡化了附近區域腐蝕的發生。所以,對鋼筋周圍混凝土的清除是非常有必要的。

鋼筋周圍混凝土的清除

鋼筋處理的第1步就是清除鋼筋周圍破壞的混凝土。在清除混凝土時,必須特別小心,不要使鋼筋或是預應力鋼筋產生進一步的危害。如果不管鋼筋的位置使用破碎機,則沖擊破碎機對鋼筋的危害很大。對于這種情況,應使用測厚計(確定鋼筋混凝土中鋼筋的位置和深度)和結構圖紙來確定鋼筋的位置。一旦大面積的破壞混凝土清除后,則應當注意不要振動鋼筋,否則會危害鋼筋與附近混凝土間的黏結。

所有弱的、受危害和容易清除的混凝土都應當剔除。如果在不完好混凝土全部清除后僅能部分暴露鋼筋棒,可能也沒有必要清除更多的混凝土來暴露鋼筋的整個周界。如果在清除過程中,暴露出鋼筋并發現有疏松的鋼筋銹蝕物或是與周圍混凝土的黏結不好,建議進一步清除混凝土使鋼筋后產生一個6mm厚以上可容修補材料中大骨料尺寸大小的空間。

在劣化混凝土以及要求清除的混凝土清除完后,應當對鋼筋清洗并仔細檢查以決定鋼筋是否應當替換。檢測的目的在于確定鋼筋是否能發揮設計者所要求的性能。如果鋼筋由于腐蝕(剝離或點蝕)產生危害,則可能要求替換或是增加附加筋并且應當與負責的工程師協商。工程說明書應當包括進行鋼筋修補或替換決定的標準。

所有暴露鋼筋表面的疏松砂漿、銹蝕物、油及其他污物都應當徹底的清潔。清潔的程度取決于修補工序和選擇的材料。對于限定的區域,可以采用金屬毛刷或是其他手工清潔方法。一般,砂粒爆破施工是優先的方法。在清潔鋼筋和清潔修補區疏松顆粒的時候,應當注意鋼筋和混凝土基層都不應該被壓縮機的油污染。基于這個原則,實際施工中要優先使用無油壓縮機或采用帶有高質量油圈的壓縮機。

總是存在這種可能性,就是在鋼筋清潔與新混凝土澆注時間段內清潔好的鋼筋會發生銹蝕。如果產生的銹蝕跟鋼筋黏結非常好,以致于不能用金屬毛刷清除,則沒有必要對這種銹蝕作進一步的清除。如果銹蝕層很疏松以致阻止了鋼筋與混凝土的黏結,那么在混凝土澆注前應立即清潔鋼筋棒。

鋼筋修補

通常,在混凝土結構中使用兩種類型的鋼筋——增強鋼筋和預應力鋼筋。由于在提供結構增強時鋼筋的不同作用機制,因此對于不同的鋼筋有必要使用不同的修補工序。采用的修補工序取決于暴露鋼筋所處的環境條件。

1、增強鋼筋

對于增強鋼筋,提供一種或兩種可供選擇的修補方法是必要的:替換劣化鋼筋或增加附加鋼筋。選擇哪種方法取決于修補結構對增強目的要求和鋼筋構件要求的結構容限。

鋼筋替換方法是切除破壞的區域并接合所取代的鋼筋棒。重疊部分的長度應當遵守相應的規定。同時,避免采用對焊工藝,這是由于它需要高度的焊接技術且鋼筋棒的受熱端通常是不可接近的。因為埋入的鋼筋棒可能產生大的熱量使得周圍混凝土開裂,因而焊接大于25mm的鋼筋棒可能會存在一些問題。其他可采用的方法如:機械結合方法。

當增強鋼筋失去橫切面,初始的鋼筋不足或現有構件要求加固時選擇增加加強鋼筋的修補方法。增加附加增強鋼筋的決定由工程師負責。破壞的鋼筋應相應的指導進行清洗。應當剔除一定量的混凝土以便在舊的鋼筋側面放置附加的鋼筋。附加鋼筋的長度應等于現有鋼筋破壞部分的長度加上兩端焊接疊合的長度。

經清潔后用來修補的新的和現有的鋼筋可以采用環氧樹脂、聚合物水泥漿或富鋅涂層進行保護,以免受氯離子腐蝕。涂層的厚度應當小于0.3mm,這主要是為了避免在變形后失去黏結力。由于銹蝕和清潔的原因使得鋼筋失去原來的形狀會導致其與大多數修補材料的黏結性不好。鋼筋的這些涂層將進一步減少其與修補材料的黏結。

2、預應力鋼筋(絲)

結構構件中的預應力鋼筋有兩種基本類型——黏結性和非黏結性。鋼筋束或鋼筋棒的劣化一般來自于沖擊、腐蝕或火。火的作用可能使冷加工和高強預應力鋼筋退火。

修補任何一種鋼筋的靈活性都很有限。不像低碳鋼,高強鋼絲在修補后可能需要重新拉伸以恢復原結構構件的整體性。因此,對于黏結性鋼絲和非黏結性鋼絲的修補方法并不相同。

對于黏合鋼絲,由于這種鋼絲是黏合的,因此不用重新拉伸。但是,要求額外提供替代的鋼絲。這種情況下,構件必須改造以為新的鋼絲提供必要的端錨墩。在為新鋼絲放置錨墩時,工程師應當避免不合適的偏心度。否則,將需要附加的平衡鋼絲。應當注意的是在一些鋼絲破壞的實例當中,構件構形和場合可能僅允許進行特定的修補。對于這些情況下,要針對特定的條件來實施修補。這種情況下,一般的技術指南可能并不適用。

對非黏合鋼絲,非黏合鋼絲安裝在預埋入混凝土中的擴套中。鋼絲由于被護套或阻銹材料保護而不發生銹蝕。這種類型的鋼筋通常需要拉伸。因此,修補非黏結性鋼筋有一些靈活性。

鋼絲的劣化可能是由于剔除了混凝土且割開了護套。在鋼絲腐蝕的兩端切割,剩余完好的鋼絲。在切拉伸后的鋼絲時應當小心,切除的部分通過在切割端焊接新的鋼絲來取代。修補后的鋼絲束應重新加載。

從護套中清除非黏結性鋼絲在施工上是可能的,但有時很困難。但是,安裝同樣大小的取代鋼絲也是困難的。當施工的目的是取代鋼絲時,優先選擇插入一根能夠提供與原來鋼絲相同荷載的更小直徑更高強的鋼絲是極為合適的。

通過以上研究,我們掌握了鋼筋混凝土結構的修補原理、技術與材料對保證鋼筋混凝土結構工程的長期、耐久性及使用壽命有著重要的指導意義及實用價值。以利于鋼筋混凝土中鋼筋(絲)銹蝕的有關修補技術的推廣應用。


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