水工建筑物钢筋锈蚀破坏与修补处理

2011-08-15刘伟华

山东水利 2011年6期

刘伟华

（菏泽市闫潭灌区水利管理处，山东菏泽 274000）

水工建筑物多以混凝土结构组成，而这些混凝土结构多处在气候恶劣的环境中，受泥沙、水流、物理、化学、气温等影响颇多，混凝土中钢筋锈蚀破坏最为常见，致使许多水工建筑物的运行寿命大为缩短。这不但妨碍其安全可靠地运行，而且给工农业生产带来直接或间接的影响，是一个亟待解决的问题。

1 混凝土中钢筋锈蚀特点

1.1 钢筋锈蚀破坏的地域特点

远离沿海的内河水工建筑物的钢筋锈蚀，一般是由于混凝土保护层碳化或在施工期掺用含氯盐的外加剂所致；沿海水工建筑物的钢筋锈蚀则主要是由氯离子侵蚀或氯离子侵蚀和碳化联合作用造成的。

1.2 钢筋锈蚀的工程部位

一是水工钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀部位均发生在最低水位变化区以上，长期处于水下的部位一般均无锈蚀。二是处于较恶劣环境条件部位处（易遭受干湿循环、冻融破坏、日照部位及迎风面）的梁、板、柱，易首先发生钢筋锈蚀，且最先出现于构件的边角处、梁板底部。三是沿海水工钢筋混凝土结构一般是潮差浪溅区首先发生钢筋锈蚀。

1.3 钢筋锈蚀破坏的形态特征

一般情况下，混凝土中钢筋锈蚀处于加速期和破坏期的形态特征是：1）有锈迹透过保护层渗到混凝土表面；2）钢筋所在位置的混凝土表面出现与钢筋平行的细裂缝；3）裂缝在混凝土厚度范围内从一根钢筋伸向另一根，保护层局部剥离空鼓（若用锤子敲击，会有清晰的空洞声）；4）混凝土保护层局部呈片状剥离崩落，使钢筋外露，处于自由锈蚀状态。

处于发展期的钢筋锈蚀，由于锈蚀产物较少，尚不至于对混凝土保护层有任何明显损害，因此，从外观不能断定钢筋是否已经开始锈蚀。实际上，水工建筑物钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀一般首先发生在某些薄弱环节处，以及易受周围环境因素作用的部位。对于没有显露出锈蚀破坏特征的部位，其内部钢筋是否已经开始锈蚀需通过现场检测来判断。

2 钢筋锈蚀的修补处理

钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构的危害性极大，到加速期和破坏期会明显降低结构的承载能力，严重威胁结构的安全性，而且修复技术复杂，耗资大，修补效果不能完全保证。因此，一旦发现混凝土中钢筋有锈蚀迹象，就应及早采取合适的防护和处理措施。

2.1 恢复钢筋周围的碱性环境

1）将锈蚀钢筋周围已碳化或遭氯盐污染的混凝土剥除，并重新浇筑新水泥混凝土或聚合物水泥混凝土。2）剥除局部已出现裂缝或剥离、空鼓的混凝土，用新水泥混凝土或聚合物水泥混凝土修补，并对其他部位进行适当的防护处理。3）限制混凝土中的水分含量，延缓或抑制混凝土中钢筋的锈蚀。一般采用涂刷防护涂层，限制或降低混凝土中氧和水份含量，但防水处理仅能当作临时的应付措施，延缓钢筋混凝土结构的老化速度，直到有可能采取更有效的修补处理措施。

2.2 采用外加电流阴极保护技术

外加电流阴极保护是向被保护的锈蚀钢筋通入微小直流电，使锈蚀钢筋变成阴极，被保护起来免遭锈蚀，另设防腐蚀材料作为阳极，亦即阴极保护作用是靠长期不断地消耗电能，使被保护钢筋为阴极，外加耐蚀辅助电极为阳极来实现。

3 钢筋锈蚀剥蚀修补材料

3.1 保护层回填修补材料

修补所选用的保护层回填材料应满足在特定的环境下，能在预定的时间内抵抗和隔绝侵蚀性介质，并通过保护层向钢筋表面迁移防止钢筋锈蚀。常用的保护层回填修补材料有：预缩水泥沙浆、聚合物水泥沙浆、环氧沙浆、聚酯沙浆、水泥混凝土、聚合物水泥混凝土、环氧树脂混凝土和聚酯树酯混凝土等。

3.2 钢筋阻锈剂

钢筋阻锈剂通常用来防止氯盐对钢筋的腐蚀，特别是当采用海沙或掺有氯盐防冻剂时，也可用于钢筋锈蚀破坏的修补。阻锈剂一般掺在混凝土中，通过化学和电化学作用或吸咐作用，在钢筋表面的阳极区和（或）阴极区形成致密的不容性保护膜或吸附膜（钝化膜），覆盖在钢筋表面上抑制阳极和阴极过程的发生。由此可将阻锈剂区分为阳极型阻锈剂、阴极型阻锈剂和复合型阻锈剂。目前一般均使用复合阻锈剂。阻锈剂的主要成分为：亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硼酸盐、偏铝酸盐、氯化亚锡、氟化物、安息香酸及钠盐，其中以亚硝酸盐的阻锈效果为最佳。