混凝土结构中钢筋锈蚀的修复方法

2015-03-21李冠章

河南建材 2015年6期

关键词：阴极保护阳极电化学

李冠章

河南省鹤壁市城市建设投资有限公司（458000）

混凝土结构中钢筋锈蚀的修复方法

李冠章

河南省鹤壁市城市建设投资有限公司（458000）

混凝土结构中钢筋锈蚀的防治已成为工程界迫切需要解决的问题，从防治的角度出发，介绍了国内外对钢筋混凝土结构的传统修补方法和电化学修复方法，阐述了阴极保护法、电化学再碱化法、电沉积修复法、电化学除氯法以及电渗阻锈剂法的基本原理和研究现状。

耐久性；钢筋锈蚀；电化学修复

钢筋混凝土结构是目前工程应用最为广泛的结构形式，钢筋锈蚀引起的结构过早损坏已成为工程界关注的一大灾害。对于正在服役且遭受氯离子侵害的钢筋混凝土建筑物，如何采取技术上可行、经济上合理的修复方法是工程界迫切需要解决的问题。这里主要介绍了目前国内外对钢筋锈蚀的传统修补方法和电化学修复方法。

1 传统修补方法

钢筋混凝土在使用过程中自然损坏或受到外力破坏，造成如麻面、露筋、孔洞、裂缝、钢筋锈蚀等缺陷。传统修复手段主要是先凿除已经劣化的混凝土保护层，对钢筋进行除锈防锈处理。对严重锈蚀的钢筋，进行旁焊补强或更换，然后对锈蚀的钢筋作除锈及阻锈处理，再使用环丙砂浆、丙乳砂浆等进行填补。传统修补法[1]存在的主要问题在于修复效果难以满足耐久性要求，尤其对于已遭受氯盐侵蚀的海洋环境中的钢筋混凝土结构，因为钢筋处于新旧混凝土的交界处，修补会造成钢筋表面产生电位差，处于钢筋内侧的混凝土中氯离子难以被彻底去除，钢筋仍有再次锈蚀的可能。

2 电化学修复方法

2.1 阴极保护法

阴极保护技术[2]是以抑制钢筋表面形成腐蚀电池为目的的电化学防腐方法，主要包括牺牲阳极法和外加电流辅助阳极法。其基本原理是对钢筋持续施加一定的阴极电流，将其极化到一定程度，使得钢筋上的阳极反应降低到非常小的程度。阴极保护法应用于钢筋混凝土结构中，总体是可行的，但该方法从结构建设期就需要专人管理和维护，成本较高，因此其推广应用受到了一定的限制[3]。此外，阴极保护技术主要应用于在建结构物，对于已经建成并已经出现钢筋锈蚀的结构物其应用效果仍有待进一步研究。

2.2 电化学再碱化法

电化学再碱化法是20世纪70年代末在美国和欧洲兴起的一种用于修复碳化混凝土内钢筋腐蚀的重要方法。它主要通过无损伤的电化学手段来提高被碳化混凝土保护层的碱性，使保护层pH值恢复到11.5以上，从而降低钢筋腐蚀活性，以减缓或阻止钢筋的继续锈蚀。其基本原理是在混凝土试件表面上的外部电极和钢筋之间通直流电，以钢筋作为阴极，以外部电极作为阳极，对钢筋进行阴极极化。

2.3 电沉积修复法

电沉积修复法是最近兴起的一种修复混凝土裂缝的新方法。其基本原理是利用钢筋混凝土的特性与水环境条件，把带裂缝的混凝土结构中的钢筋作为阴极，以溶在水或海水中的各类矿物化合物(或加入合适的矿物质)作为电解质，并在混凝土结构附近设置一定面积的阳极，在两者之间施加微弱的低压直流电。因为混凝土是一种多孔材料,其孔隙液中就有一种电解质,所以在混凝土中就会发生电迁移，在混凝土结构的表面和裂缝处就有沉积物如CaCO3和Mg(OH)2等生成，这些沉积物填充、密实混凝土的裂缝，封闭混凝土的表面，进而达到修复的效果。

2.4 电化学除氯法

电化学除氯法首先由美国联邦高速公路局研究出来，后来用于美国战略公路研究规划，并被欧洲使用。据统计，自20世纪80年代末开发成功到1994年短短几年时间内，该方法已在北美、英国、德国、瑞典、日本及中东等约20个国家和地区中应用,应用面积达15万平方米。目前，对电化学除氯法可能对钢筋混凝土造成影响的研究比较广泛，包括钢筋混凝土界面结合强度、碱骨料反应、“氢脆”及混凝土微裂缝的变化等多方面。

2.5 电渗阻锈法

近十几年来,钢筋阻锈剂作为一种使用简单、经济有效的钢筋防腐措施,被大量应用于工程中，但绝大部分为掺入型阻锈剂。随着待修复工程的增加，用于修复和抑制已建混凝土结构中钢筋锈蚀的迁移型阻锈剂开始在混凝土结构中得到应用。与单一的电化学除氯及阻锈剂自然渗透修复技术相比，电迁移阻锈技术可加速阻锈剂基团迁移到钢筋表面，能显著提高防腐修复效果。