不同水灰比下銹蝕鋼筋混凝土修復效果試驗研究

劉穎鳳　侯明姣

【摘 要】對氯鹽侵蝕下不同水灰比的銹蝕鋼筋混凝土修復效果進行了試驗研究，結果表明當水灰比較低時應采用電化學除氯的修復方法，當水灰比較高時應采用涂刷滲透型阻銹劑的修復方法。

【關鍵詞】混凝土；銹蝕；電化學除氯；滲透型阻銹劑

混凝土中鋼筋銹蝕將導致混凝土結構的耐久性不足，使得建筑在設計使用年限內失效[1]。導致鋼筋銹蝕的原因之一就是氯鹽的侵蝕，當混凝土水灰比不同時，混凝土中的孔隙率也不同，最終導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構的耐久性，修復銹蝕鋼筋混凝土的方法有很多種[2]，不同修復方法之間修復效果比較情況目前沒有統一共識，本文以電化學除氯和涂刷遷移型阻銹劑兩種修復方法為例，研究不同水灰比下氯鹽侵蝕的銹蝕鋼筋混凝土修復方法的修復效果情況，為今后實際工程中修復方法的選擇提供依據。

1 試驗方案設計

1.1 試件設計

試件尺寸采用150mm×60mm×200mm，混凝土的保護層厚度為15mm，試件中間沿著長度方向有一根直徑14mm的HRB335級鋼筋和直徑10mm的不銹鋼。混凝土強度等級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時摻入水泥質量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組是為了測定修復前的銹蝕率，剩下5組分別是未采取修復方法、涂刷兩層、三層阻銹劑和電化學除氯4周、6周。

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

1.2 試驗步驟

（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小時后拆模，澆水養護28天。

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

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

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

2 試驗結果分析

2.1 鋼筋銹蝕率

鋼筋銹蝕率與鋼筋的銹蝕情況直接相關，能直接反映鋼筋的銹蝕情況。試驗中測出修復后及靜置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后的銹蝕率）反映修復后的鋼筋銹蝕情況，借此評價修復方法的修復效果情況。銹蝕率差越小，說明修復效果越好，反之說明修復效果越差。試驗測得水灰比為0.5和0.6的銹蝕鋼筋混凝土最終銹蝕率，計算得到銹蝕率差，結果如下圖所示。

從圖1中可知，相比未采取修復方法的鋼筋混凝土而言，采取涂刷阻銹劑和電化學除氯修復方法的混凝土靜置前后的鋼筋銹蝕率差均降低，說明電化學除氯和涂刷滲透型阻銹劑兩種修復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增加、電化學除氯時間的增加，修復效果越好。水灰比為0.5時，電化學除氯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，說明電化學除氯6周的修復效果比涂刷阻銹劑的修復效果好，所以水灰比較小時，采取電化學除氯6周的方法進行銹蝕鋼筋混凝土的修復。水灰比為0.6的鋼筋混凝土，其涂刷阻銹劑和電化學除氯兩種修復方法靜置前后的鋼筋銹蝕率差相差較小，說明水灰比越大，涂刷阻銹劑和電化學除氯之間的修復效果差距越小。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效果接近，涂刷的層數對修復效果影響不大。所以，當水灰比較大時，可以采用涂刷兩層阻銹劑的方法來修復銹蝕鋼筋混凝土。

2.2 裂縫寬度

鋼筋銹蝕后，隨著銹蝕產物的增加，鋼筋體積增加，使得混凝土脹裂，銹蝕越嚴重，混凝土脹裂越嚴重。混凝土表面裂縫寬度間接的反映鋼筋的銹蝕情況，將修復后的試件靜置8周測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后的裂縫寬度）來反映混凝土中鋼筋銹蝕情況，評價修復方法的修復效果。靜置前后裂縫寬度差越小說明修復效果越好，反之修復效果越差。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。

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

3 總結與展望

通過試驗研究不同水灰比下電化學除氯和涂刷滲透型阻銹劑兩種修復方法的修復效果，根據修復后靜置前后的銹蝕率差及裂縫寬度差得出：當水灰比較小時，可以采用電化學除氯6周的修復方法；當水灰比較大時，采用涂刷兩層阻銹劑的修復方法。

【參考文獻】

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

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

[3]張羽，張俊喜，王昆等.電化學修復技術在鋼筋混凝土結構中的研究及應用[J].材料保護，2009，42（8）：51-55.

[責任編輯：湯靜]