不同水灰比下锈蚀钢筋混凝土修复效果试验研究

刘颖凤　侯明姣

【摘 要】对氯盐侵蚀下不同水灰比的锈蚀钢筋混凝土修复效果进行了试验研究，结果表明当水灰比较低时应采用电化学除氯的修复方法，当水灰比较高时应采用涂刷渗透型阻锈剂的修复方法。

【关键词】混凝土；锈蚀；电化学除氯；渗透型阻锈剂

混凝土中钢筋锈蚀将导致混凝土结构的耐久性不足，使得建筑在设计使用年限内失效[1]。导致钢筋锈蚀的原因之一就是氯盐的侵蚀，当混凝土水灰比不同时，混凝土中的孔隙率也不同，最终导致钢筋的锈蚀程度也不同。阻止混凝土中钢筋锈蚀在一定程度上保证了结构的耐久性，修复锈蚀钢筋混凝土的方法有很多种[2]，不同修复方法之间修复效果比较情况目前没有统一共识，本文以电化学除氯和涂刷迁移型阻锈剂两种修复方法为例，研究不同水灰比下氯盐侵蚀的锈蚀钢筋混凝土修复方法的修复效果情况，为今后实际工程中修复方法的选择提供依据。

1 试验方案设计

1.1 试件设计

试件尺寸采用150mm×60mm×200mm，混凝土的保护层厚度为15mm，试件中间沿着长度方向有一根直径14mm的HRB335级钢筋和直径10mm的不锈钢。混凝土强度等级C30，水灰比为0.5和0.6，采用Po42.5普通硅酸盐水泥，为使试块加速锈蚀浇筑混凝土时掺入水泥质量10%的NaCl。渗透型阻锈剂：泰诺表面型迁移性阻锈剂 MuCis mia 200，每层用量为150克/平方米。每组试件18块，分为6小组，第1组是为了测定修复前的锈蚀率，剩下5组分别是未采取修复方法、涂刷两层、三层阻锈剂和电化学除氯4周、6周。

电化学除氯装置外置阳极采用的是不锈钢网，电解液采用的是饱和氢氧化钙溶液[3]。试验中要定期测定pH值的变化来判定电解液溶度的变化，为了保证溶液的饱和度，两天换一次电解质溶液。钢筋表面的电流密度设置为3A/m2。

1.2 试验步骤

（1）浇筑试块前，先将钢筋表面的锈迹打磨掉，并用丙酮清洗，然后称取其重量。浇筑完放置20小时后拆模，浇水养护28天。

（2）常温下放置锈蚀。修复前，测量每个试块的裂缝宽度，将第一组试件破型得到修复前的钢筋锈蚀率。

（3）将剩下的5小组试块，2组采取电化学除氯修复方法（4周、6周），2组涂刷渗透型阻锈剂修复方法（两层、三层），一组不采取任何修复方法。

（4）从开始修复到第四周末，将试块取出，并将其晾干，分别测量未采取修复方法、涂刷阻锈剂修复方法、电化学除氯4周修复方法的锈蚀钢筋混凝土的钢筋锈蚀率、裂缝宽度。修复完成后，再将试件静置8周，测量混凝土裂缝宽度，将所有试块破型，得到锈蚀率。电化学除氯6周采用同样的步骤。

2 试验结果分析

2.1 钢筋锈蚀率

钢筋锈蚀率与钢筋的锈蚀情况直接相关，能直接反映钢筋的锈蚀情况。试验中测出修复后及静置8周后的钢筋锈蚀率，用锈蚀率差（静置后的锈蚀率减去修复后的锈蚀率）反映修复后的钢筋锈蚀情况，借此评价修复方法的修复效果情况。锈蚀率差越小，说明修复效果越好，反之说明修复效果越差。试验测得水灰比为0.5和0.6的锈蚀钢筋混凝土最终锈蚀率，计算得到锈蚀率差，结果如下图所示。

从图1中可知，相比未采取修复方法的钢筋混凝土而言，采取涂刷阻锈剂和电化学除氯修复方法的混凝土静置前后的钢筋锈蚀率差均降低，说明电化学除氯和涂刷渗透型阻锈剂两种修复方法都有一定的效果，都能在一定程度上抑制钢筋的锈蚀，并且随着涂刷阻锈剂的层数增加、电化学除氯时间的增加，修复效果越好。水灰比为0.5时，电化学除氯6周的钢筋锈蚀率比涂刷渗透型阻锈剂的钢筋锈蚀率小的多，说明电化学除氯6周的修复效果比涂刷阻锈剂的修复效果好，所以水灰比较小时，采取电化学除氯6周的方法进行锈蚀钢筋混凝土的修复。水灰比为0.6的钢筋混凝土，其涂刷阻锈剂和电化学除氯两种修复方法静置前后的钢筋锈蚀率差相差较小，说明水灰比越大，涂刷阻锈剂和电化学除氯之间的修复效果差距越小。从图中还可以看出，水灰比为0.6的锈蚀钢筋混凝土涂刷两层阻锈剂和三层阻锈剂的修复效果接近，涂刷的层数对修复效果影响不大。所以，当水灰比较大时，可以采用涂刷两层阻锈剂的方法来修复锈蚀钢筋混凝土。

2.2 裂缝宽度

钢筋锈蚀后，随着锈蚀产物的增加，钢筋体积增加，使得混凝土胀裂，锈蚀越严重，混凝土胀裂越严重。混凝土表面裂缝宽度间接的反映钢筋的锈蚀情况，将修复后的试件静置8周测得混凝土表面裂缝宽度，得到静置前后的裂缝宽度差（8周的裂缝宽度减去修复后的裂缝宽度）来反映混凝土中钢筋锈蚀情况，评价修复方法的修复效果。静置前后裂缝宽度差越小说明修复效果越好，反之修复效果越差。水灰比为0.5和0.6的混凝土静置前后的裂缝宽度差如图2所示。

由图中不同修复方法静置前后裂缝宽度差可知，与未采取修复方法的混凝土相比，两种修复方法静置前后的裂缝宽度差有所降低，说明两种修复方法都有一定的修复效果。水灰比为0.5时，随着涂刷渗透型阻锈剂的层数增加和电化学除氯时间增加，修复后裂缝宽度差降低，修复效果越好，且电化学除氯6周的效果比涂刷三层阻锈剂的修复效果好。水灰比为0.6时，涂刷渗透型阻锈剂和电化学除氯后的裂缝宽度差相差不大，说明两种修复方法的修复效果接近。

3 总结与展望

通过试验研究不同水灰比下电化学除氯和涂刷渗透型阻锈剂两种修复方法的修复效果，根据修复后静置前后的锈蚀率差及裂缝宽度差得出：当水灰比较小时，可以采用电化学除氯6周的修复方法；当水灰比较大时，采用涂刷两层阻锈剂的修复方法。

【参考文献】

[1]耿欧.混凝土构件的钢筋锈蚀与退化速率[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2]樊云昌，曹兴国，陈怀荣.混凝土中钢筋腐蚀的防护与修复[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[3]张羽，张俊喜，王昆等.电化学修复技术在钢筋混凝土结构中的研究及应用[J].材料保护，2009，42（8）：51-55.

[责任编辑：汤静]