因混凝土保护层厚度不足影响结构耐久性的工程实例.pdf

- 浙江 建筑 ， 第 2 7卷 ， 第 1 1期 ， 2 0 1 0年 1 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 2 7，N o 1 1 ，No v 2 0 1 0 因混凝 土保护层厚 度不足影 响结构 耐久性的工程 实例 P r o j e c t E x a mp l e s o f S t r u c t u r a l D u r a b i l it y D a ma g e C a u s e d By I n s u ff i c i e n t o f Co n c r e t e Co v e r Thic k n e s s 夏 仁 宝 ， 沈旭 东 ， 袁 文薇 XI A Re n b a o，S HEN Xu do ng， Y UAN We n we i ( 1 浙江建筑特种技术工程公 司， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 2； 2 浙江建设职业技术学院 ， 浙江 杭州 3 1 1 2 3 1 ) 摘要 ： 通过某 多层住宅建筑典 型的工程实例 ， 介绍了因混凝土保 护层厚度严重不足带来结 构寿命 的缩短及 其修 补方法。可 供类似加固工程参 考。 关键词 ： 混凝土保 护厚度 ； 结构寿命 ； 修补办法 中图 分 类 号 ： TU7 46 3 文 献标 识码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 83 7 0 7( 2 0 1 0) 1 10 0 4 80 2 1 案例 概 况 某 多层砖 混 住宅结 构设 计采 用 现浇钢 筋混凝 土 楼 板 ， 强度 等 级 C 2 0， 板 厚 1 1 0 m m， 内配 双 层 双 向钢 筋 网 ， 2 0 0 3年 交 付 使 用 。近 年 来 ， 住 户 先 是 发 现 客 厅 顶板 粉刷层 起 壳 、 开 裂 ， 继 而 有 灰砂 、 混 凝 土小 块 跌 落现 象 ， 开始 以为装 饰施 工质 量有 问题 ， 遂请 装饰 施 工 队来维 修 ， 在 铲 灰 的 过程 中不 断 有 小 的 混凝 土 块 随之 跌落 ， 最 后 露 出大 片 锈 蚀 的钢 筋 网 片 ( 见 图 1 ) ， 故请 专家 到现 场察 看 。 图 1 大 片 锈 蚀 的钢 筋 网照 片 现 场 调查 发 现 ， 板 底混 凝 土保 护 层 厚度 几乎 为 零 ， 钢 筋锈蚀 面呈 鳞 片状 ， 受 力钢 筋截 面减少且 握裹 力 下 降 ， 造成 钢筋 混 凝 土楼 板 承载 力 下 降 ， 至此 ， 房 屋 实 际使 用 仅 7年 ( 原 结 构 设 计 合 理 使 用 年 限 为 5 0年 ) 。 2 钢筋锈 蚀速度加快 的原 因分 析 该 住 宅 建成 仅 7年 ， 钢 筋 锈 蚀 如此 严 重 ， 住 户 和工 程 技 术 人 员 感 到 不 可 思 议 。 有 人 形 象 的 比 喻 ： 就是 把 钢 筋堆 放 在房 间里 ， 即完 全 裸 露 在 空 气 中也 不 至 于 锈 成 这 样 。但 经 现 场 察 看 后 分 析 认 为 ： 钢筋 锈 蚀 是 一个 复 杂 的 化 学 反 应 过 程 ， 主要 是 由于钢 筋 裸 露 在 有 充 足 氧 气 和 潮 湿 的 环 境 中 ， 将 产生 下 列 反应 ： 阳极 反应 ： F e一2 e F e “ 阴极反 应 ： O ，+2 H， 0+ 4 e - - 0H一 综 合反 应 ： 2 F e+0 2 +2 H2 O = 2 F e ( O H) 2 F e ( O H) ， 继 续 氧 化 反 应 可 生 成 2价 或 3价铁 的氧化 物 与水化 物 ( 取 决 于 氧 的供 给 ) ， 铁 锈较 铁元 素体 积胀 大 2 56倍 ( 视 铁 锈 的组 成 而 定 ) ， 导致 混凝 土开裂 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 0 51 3 作者简介 ： 夏仁宝( l 9 6 3 一 ) ， 男， 浙江 台州人 ， 教授级高级工程 师， 从事建筑物的加固设计 与管理工作 。 第 1 1期 夏f _= = 宝等： 因混凝土保护层厚度不足影响结构耐久性的工程实例 4 9 研 究 和 工 程 实 践 表 明 ： “ 堆 放 在 房 间 里 的 钢 筋 ” ， 尽 管 供 氧 充 足 ， 但 由 于 空 气 流 通 ， 环 境 相 对 干 燥 ， 故腐 蚀速 度很 慢 ； 被薄 薄 的混凝 土 和抹灰 饰 面覆 盖住 的钢筋 ， 其 内 部 形成 了 “ 局 部 稳 定 的 小 气 候 ” ， 且 湿度 、 温度 、 供 氧 条件 更 适 合 腐 蚀 电池 的 生成 ， 所 以其锈 蚀速度 反 而更快 。 3 高度重视 混凝 土保 护层的作用 在 钢 筋 表 面 包 裹 一 定 厚 度 的 密 实 混 凝 土 保 护 层 ， 使钢 筋 在 设 计 寿 命 期 内 始 终 处 在 碱 性 环 境 中 ( p H 1 1 5 ) ， 让 钢 筋 表 面 的 氧化 物 处 于 稳 定 状 态 ， 形 成致 密 的保 护 膜 ( 钝 化 膜 ) ， 将 铁 与 水 介 质 隔离 ， 从而使钢筋免受电化学腐蚀 。 按 混凝土结构设计规 范( G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ) 中 第 9 2 1条规 定 ， 将 混凝 土保 护 层 厚 度 列 为 强 制性 条文 ， 并按 不 同环 境 类 别 ， 明 确 规 定 了板 ( 墙 、 壳 ) 、 梁 、 柱 构件 纵 向受 力钢筋 的混 凝 土保 护层最 小厚 度 ， 其 目的是 从构 造上 满足 结构 构件 的 耐久性 要求 和对 受 力钢筋 有效 锚 固的要 求 。 但是 ， 现 实 施 工及 监 理 单 位往 往 对 原 材 料 的质 量 、 配 筋数 量及 混凝 土强 度等 比较 重视 ， 隐 蔽工程 验 收时 很少 注意 垫块 的厚 度 和 数 量 ， 加 之施 工 人 员 又 直接踩 踏在 钢 筋上操 作 ， 按要 求应 搭设 操作 平 台 ， 但 目前 大多数施 工 单位 没有 这样 做 ， 导致 钢筋 下沉 ， 保 护层厚 度得 不 到有 效控 制 的现象 时有 发生 。 4 修 复 方 案 ( 1 ) 用小 凿 子 把 板 底 疏 松 的混 凝 土 凿 去 ， 直 至 坚 实面 ； ( 2 ) 用 钢丝刷 、 砂 皮去 除钢 筋表 面锈 蚀层 ； ( 3 ) 用压 缩空 气 吹净 浮灰 ； ( 4 ) 用灰 刀 分 层 批 抹 结 构 胶 泥 ， 修 补 凿 除 的 混 凝 土至 板底平 并 包裹 钢筋 ； ( 5 ) 根据 钢 筋 的锈 蚀 程 度 ， 再 在 板 底 网 格状 粘 贴适 量 碳纤 维布 补强 ； ( 6 ) 碳纤 维 布 表 面 均 匀 撒 适 量 粗 砂 ， 进 行糙 面 处理 ： ( 7 ) 批石 膏腻 子 ， 涂料刷 白饰面 。 此 修复方 案 经济 实用 ， 且便 于操 作 ， 按此 方案修 复后 ， 已使用 数年 ， 没有 出现新 的问题 。 参 考 文 献 1 洪乃丰 混凝土 中钢筋腐蚀 与防护技术( 2) 混凝 土对钢筋 以保护及钢筋腐蚀的 电化学性质 J 工业建筑 ， 1 9 9 9， 2 9 ( 9 ) ： 5 8 61 2 李 明顺 ， 徐有邻 ， 白生翔 ， 等 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2混凝 土结构设 计 规划 S 北 京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 2 3 梁 坦 ， 王永 维 ， 陆竹 卿 ， 等 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6混凝土 结构加 固 设 计 规 范 S 北 京 ： 中 国建 筑 工 、【 出版 社 ， 2 0 0 6 ( 上接 第 4 7页) ， ： 二 图 6 反 映 了 各 幢 楼 补 桩 后 7 结 语 的 时 间 一 沉降 速率 的变 化 。 苦 E 曼 9 碍 捌 世 s 0 0 4 0 O 2 30 6 O 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8O 2l 0 时问问隔 ， d 图 6卸 土 、 补 桩 后 沉 降 监 测 变 化 曲线 ( 1 ) 本案 例 中 ， 由 于 地 下 室 开 挖 的 土方 大 量 囤 结 在 中心花 园标 段 圆 弧形 绿 地 景 观 范 围 内 ， 大 量 的 土方 荷 载导致 下 卧层 下 沉 ， 使 围绕 中心 花 凰 的各 个 单体 向中心花 园侧 倾斜 。 ( 2) 划 分 标 段 施 工 时 ， 也 应 该 遵 循 “ 先 深 基 础 ， 后浅 基础 ” 的施 工 顺 序 。否 则 ， 由于 后 挖 深基 础 ， 使 相邻 基础 土方 产生 压 力差 ， 导 致 浅 基 础 的 不均 匀 沉 降 ， 严 重 时还会 造成 浅基 础 的建筑 物整 体倾 倒 。 ( 3 ) 施 工过 程 中 ， 施 工 单位 沉 降 观 测及 时 ， 及 早 发 现 了不均 匀沉 降 ， 并采 取停 工观 测 ， 分散 囤结 土 方 的措施 ， 说 明施 工过程 中沉降 观测 的重要 性 ， 一 异 常 发生 ， 应迅 速采 取措 施 。 ( 4 ) 静压锚杆桩通过钻孔灌注桩护壁 的方法 ， 也可 以在砂土类地基中应用 ， 为同类地基处理积 累了经验。 硌 m