低腐蚀率钢筋混凝土梁修复技术试验研究.pdf

李 静等： 低腐蚀率钢筋混凝土梁修复技术试验研究 3 低腐蚀率钢筋混凝土梁修复技术试验研究 李静， 吴瑾， 朱磊 ( 南京航空航天大学土木工程系， 南京2 1 0 0 1 6 ) 【 摘要】 试验制作了3 根普通混凝土梁 ， 通电加速腐蚀后进行修复， 通过普通砂浆修复和环氧砂浆修复试 验， 研究了腐蚀钢筋混凝土梁修复方法， 并根据实测承载力比较两种方法的修复效果。本文所选取的两种挖补修 复方法均可以提高腐蚀钢筋混凝土结构的承载力， 其中采用环氧砂浆修复比采用普通砂浆修复效果好。 【 关键词】 混凝土； 钢筋； 腐蚀； 修复； 承载力 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 7 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 【 2 0 1 1 ) 0 7 0 0 0 3 0 2 钢筋混凝土腐蚀破坏已成为威胁全世界和我国钢筋混 凝土结构耐久性的主要灾害之一， 它造成的直接和间接损 失极大， 给世界各国造成了严重的财政负担 ， 同时也威胁着 人们的生命安全， 因此对现存的腐蚀钢筋混凝土结构的修 复问题迫在眉睫。对腐蚀钢筋混凝土的挖补修复是将因钢 筋腐蚀而受到损伤的混凝土层铲除并更新， 以恢复混凝土 结构的正常使用功能 j 。 1 试件设计与试验方案 1 1 试件设计 本文制作了三根试验梁， 尺寸、 配筋、 混凝土强度等级 均相同。试验采用强度等级为 C 2 5混凝土， 配合 比为： 水： 水泥： 砂： 石子=0 4 ： 1 ： 1 0 8 ： 2 2 0 。 试验采取对钢筋进行通 电加速腐蚀的方法。为提高通 电腐蚀速度， 在水中加入了适量的工业盐， 以提高氯离子的 浓度， 用量为水泥的 5 。 混凝土梁的尺寸为 5 0 ra m1 0 0 ra m6 0 0 1 1 1 1 1 1 ， 截面配筋及 加载方式如图 1 所示。混凝土梁底端两头各伸出 1 0 0 ra m长 的纵筋以 方便通电加速腐蚀。与受力筋相接触的箍筋采用涂 抹环氧树脂的方法进行绝缘处理 ， 以防止箍筋发生腐蚀。 1 2 试验方案 1 2 1 加速电腐蚀 试件在标准养护条件下养护至2 8 d 龄期， 然后采用电化 _ P A4l f 00 I工 工 = = = =E I 图1 试验粱截面配筋图及加载方式 mm 学腐蚀方法对混凝土梁底部受力钢筋进行通电腐蚀。所用 的通电设备是 H Y LA型恒 恒流源仪器 ， 恒定电流为 8 1 m A， 通电时间为2 0 d 。 ( 1 ) 将试件梁中的钢筋串联 ， 作为阳极， 不锈钢管作 为阴极。将纵筋一端延伸部分以导线相连 ， 将底部两根钢 筋串联， 采用环氧树脂作为涂覆层， 牢牢裹住导线， 以防通 电时遇水发生破坏。梁的另一端延伸部分 ， 其 中一根钢筋 接导线与不锈钢管相连( 仍然需要用环氧树脂涂覆) ， 且前 一 根梁所接不锈钢管插入到下一根梁的腐蚀液中， 形成一 个闭合 回路。如图2所示。 ( 2 ) 将试件梁倒置于盐水中， 盐水浓度为 0 4 m o l L ， 盐水一直加到外伸钢筋以下 1 0 础处， 电路形成 路， 在此时 试件的顶部( 即原来梁的底部 ) 用更高浓度的 1 m o l L热盐 水浇灌 ， 一天三次， 保持钢筋处于高温、 高湿度环境中。 1 2 2 挖补修复 在 1 2 01 7 0 m i n阶段 ， 不同产物间表面活性的差异不明显， 但当反应时间超过 1 7 0 ra i n ， 产物的表面活性又会随反应时 间的增加而增加。 ( 2 ) 对于水解反应， 反应温度为 1 2 0 o C的产物表面活 性最弱， 低于 1 2 0 时产物表面活性随反应温度的增加而减 弱， 高于 1 2 0 C时产物引气效果随温度的增加而提高。水解 反应越长， 产物 的表面活性越弱 ， 当反应进行到一定时间 后， 产物表面活性会趋于平稳， 不再随反应时间增加而发生 较大变化 。 ( 3 ) 缩合反应温度对产物表面活性 的影响较为不规 律， 从 8 0 开始， 随着温度提高， 产物的表面活性上下波动， 但总体上呈减弱的趋势。缩合反应时间在 I 5 h 内， 产物表 面活性随时间的增加而缓慢提高。 参考文献 1 李红侠， 李春梅 磺化过程对萘系高效减水剂性能影响的试验 研究 J 河北化工， 2 0 0 6 ， ( 2 ) ： 2 5 2 6 2 李秋义， 等 合成工艺对萘系高效减水剂性能的影响 J 化学 建材， 2 0 0 4 ， ( 3 ) ： 2 7 2 9 3 李方， 等 高聚合度萘系减水剂的合成新工艺 J 化学建材， 2 0 0 1 ， ( 1 0 ) ： 1 81 9 4 王谦， 杜斌 萘系减水剂吸附性能的研究 J 混凝土。 2 0 0 3 ， ( 9 ) ： 3 03 1 收稿日期】 2 0 1 l 一 0 3 2 5 作者简介】 郝聪林( 1 9 8 2一 ) ， 男， 哈尔滨人， 助理工程师， 从 事建筑材料技术研究工作。 4 低温建筑技术 2 0 1 1年第 7湖 ( 总笫 1 5 7期 ) 图2 通电腐蚀 电路示 意图 实验后期， 钢筋腐蚀 ， 腐蚀产物体积膨胀 ， 在纵筋部位 附近区域产生挤压应力， 保护层出现顺筋裂缝 ， 继续通电， 开裂程度进一步加大， 当保护层开始剥落时， 停止通电， 准 备进行下一步修补工作。 ( 1 ) 表面处理。由于此时钢筋腐蚀率较低 ， 不需附加 钢筋网或是绑扎一定长度同规格的钢筋作为补偿筋进行修 复。只需对混凝土梁进行 以下处理： 凿除混凝土中钢筋周 围的腐蚀松散部分， 将需作修补的旧混凝土衔接面凿毛， 清 除钢筋上的铁锈， 用热风机将接触面吹干， 放在阳光下照射 一 段时间， 保证修补面的干燥。 ( 2 ) 修复。对表面处理后的试件梁进行如下修复： 试件 1 不做任何修复； 试件 2采用普通砂浆进行修复 ， 其 砂浆等级为M3 0 ， 采用3 2 5号水泥， 配合比为： 水泥： 砂： 水 =6 0 6 ： 1 5 0 0 ： 3 6 4=1 ： 2 4 8 ： 0 8 ； 试件 3采用环氧砂浆进行 修复 ， 配合比为： 树脂： 乙二胺： 二丁酯： 水泥： 砂 =1 0 ： 0 1 0 ： 0 2 0 0 8 8 3 0。 ( 3 ) 弯曲试验。修复好的试件养护一周后进行加载， 采用单点加载。 2 试 验结果与分析 2 1 试验结果 通过弯曲试验， 三根梁极限承载力如表 1所示。 表 1 实验结果汇总 三根试件制作过程和材料完全相同， 承载力的理论计 算值相同。处在相同的环境条件下进行养护， 通电时间相 同， 三根试验梁的腐蚀程度基本一致 ， 其力学性能可认为相 同。对三根腐蚀梁进行不同处理， 加载后 ， 试验结果有着较 大差异。1 号梁没有进行任何修复 ， 实验所得承载力因钢筋 腐蚀有所降低； 2 号粱采用比原混凝土高一等级的普通砂浆 修复， 承载力比计算值稍低 ， 但与未修复的 1 号梁相比， 仍有 所提高， 可见， 对于混凝土保护层的修复起到了一定的效 果， 与梁 1相比， 采用普通砂浆修复， 承载力提高8 ； 3号梁 采用环氧砂浆修补， 承载力与计算值大致相同， 此时钢筋腐 蚀引起的承载力的降低几乎由环氧砂浆全部弥补， 承载力 比 1 号和 2号梁都要高， 可以说明环氧砂浆的修复效果比普 通砂浆要好。 2 2 试验分析 在本试验所得到的腐蚀率条件下， 未进行修复处理的 试验梁其极限承载力较普通梁即未腐蚀梁承载力理论计算 值要小， 在此腐蚀率下钢筋混凝土梁的承载力有所下降。 这是因为： 一方面， 钢筋腐蚀， 导致钢筋的力学性能下降； 另 一 方面， 钢筋腐蚀产生腐蚀产物积聚在钢筋表面， 对钢筋与 混凝土之间的粘结造成了一定的影响， 从而破坏钢筋与混 凝土之间的协同工作作用。 采用两种挖补修复方法， 对腐蚀钢筋混凝土梁的承载 力提高均有着一定的提高作用， 这主要是因为通过除去已 损伤的混凝土层 ， 除去钢筋表面上的铁锈层 ， 并修补上新的 混凝土砂浆 ， 这可以重新建立钢筋与混凝土之间的粘结作 用 ， 从而提高腐蚀钢筋混凝土梁的承载力。对于采取不同 的混凝土砂浆修复， 对承载力的提高有着不同的效果 ， 这主 要是所采取的修复材料的影响。修复材料的性能将直接决 定修复后试件的力学性能， 在本试验中可 以明显地看出， 普 通砂浆和环氧砂浆作为不同的修复材料， 其本身的性能就 有着很大的差异， 普通砂浆成本较低， 便于制作 ， 性价 比很 高， 容易得到实际工程的普及运用 ， 但有它修补 ， 梁的承载 力提升不大。而环氧砂浆则是以环氧树脂作为原料之一， 环氧树脂的粘性很大 ， 所制砂浆粘稠度很高 ， 很大程度的提 高钢筋与混凝土之间的粘结力， 其承载力的提高值也将比 普通砂浆要大， 用它来修复， 效果很好 ， 但是成本高， 操作有 一 定的技术要求， 不易普及。 3结语 ( 1 ) 钢筋腐蚀导致钢筋截面积减小， 未进行任何修复 的梁的实验承载力比计算值有所降低 ， 抗弯能力下降。 ( 2 ) 本试验中采用两种不同砂浆的挖补修复方法 ， 对 腐蚀钢筋混凝土梁的承载力均有提高作用。 ( 3 ) 采用普通砂浆修复梁的承载力要 比采用环氧砂 浆修补梁的承载力低， 这说明环氧砂浆的修复效果 比普通 砂浆要好， 实验材料的选择对于梁的修复有着重要的影响。 参考文献 1 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 ， 2 0 0 1 ： 3 1 4 6 ( 2 陈丽金 混凝土结构钢筋腐蚀的产生、 危害与修复技术 J 中国建材科技 ， 2 0 0 3 ， ( 1 )： 3 43 8 3 陈树深 钢筋混凝土腐蚀修复技术研究 J 腐蚀与防护， 2 0 0 5， ( 1 ) 4 吴科如， 张雄 建筑材料 M 第 2版 上海： 同济大学出版 社 。 1 9 9 9： 6 7 6 8 收稿13 期 2 0 1 l 一 0 3 一 o 3 作者简介 李静( 1 9 8 4一) ， 男， 湖北襄樊人， 硕士研究生 从事钢筋混凝 土腐蚀修复研究 。