钢筋混凝土结构的维护

钢筋混凝土结构的维护

一、钢筋混凝土结构裂缝的维修

钢筋混凝土结构上产生的裂缝,常见于非预应力受弯、受拉等构件中,以及预应力构件预应力端头等部位。对于各种裂缝,必须查明其性质和产生的原因,进而确定具体的维修措施。

(一)损坏的现象和原因

(1)荷载裂缝,主要系结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。

(2)温度裂缝,主要系由大气温度变化、周围环境温差的影响和大块体混凝土施工时产生的水化热等因素造成。

(3)干缩裂缝,其产生的主要原因是:混凝土浇捣后,养护不及时,表面水分散失太快,体积收缩大;而内部混凝土湿度变化小,收缩也小,表面变形受约束后出现拉应力而导致表面干裂;其次是与所采用的水泥品种、水灰比大小、骨料含泥量、水泥含量、气候环境、有无配筋外加剂、振捣是否密实等因素有关。

(4)张拉裂缝,即预应力构件内由于张拉应力而引起的裂缝。主要原因是:预应力经放张后,构件表面及端头局部受力不均或受到附加力时,而产生的横向、斜向、端头等裂缝。

(5)沉降裂缝,现浇构件因地基或砌体过大不均匀沉降;平卧法生产的预制构件因侧向刚度差,在其侧面产生沉降裂缝;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,也可导致产生沉降裂缝。

除此以外,还有腐蚀、施工、振动所引起的裂缝。

(二)裂缝治理方法

混凝土结构或构件出现裂缝,有的破坏结构整体性,降低构件刚度,影响结构承载力;有的是对承载能力无多大影响,但会引起钢筋锈蚀、降低耐久性,或发生渗漏,影响使用。因此,应根据裂缝性质、大小,结构受力情况和使用要求,区别情况,及时进行治理。一般有以下几种处理办法。

1.表面修补法。这种办法适用于承载能力无影响的表面裂缝,以及大面积细裂缝防渗、漏水的处理。

一般采用表面涂抹水泥砂浆或表面涂抹环氧胶泥或用环氧粘贴玻璃布以及表面凿槽嵌补的方法。

2.内部修补法。内部修补是用压浆泵将胶结料压入裂缝中,由于其凝结硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。此修补方法适用于对结构整体性有影响,或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用灌浆材料有水泥和化学材料,可按裂缝的性质、宽度以及施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆;宽度小于0.5mm的裂缝,或较大的温度收缩裂缝,宜采用化学灌浆。

(1)水泥灌浆。一般适用于大体积构筑物裂缝的修补,主要施工程序包括:钻孔、冲洗、止浆及堵漏、埋管、试水、灌浆。

(2)化学灌浆。这适用于多种情况下的裂缝修补及堵漏、防渗处理。其操作主要工序为:表面处理、布置灌浆嘴和试气、灌浆及对孔。

二、钢筋混凝土内钢筋腐蚀的维修

钢筋混凝土内钢筋的腐蚀,一般分为两种情况,一种是钢筋保护层先遭受破坏,从而导致钢筋的锈蚀;另一种是钢筋先发生锈蚀,从而使保护层开裂。混凝土内钢筋锈蚀,一方面使其截面逐渐减少,与混凝土之间的粘结力降低,影响构件的使用安全;另一方面钢筋锈蚀体积膨胀(约增大2倍以上),使混凝土保护层开裂甚至脱落,降低了构件的受力和耐久性能。尤其对预应力混凝土构件内的高强度钢丝,其危害性更大。

(一)钢筋腐蚀的原因

影响钢筋锈蚀的因素是多方面的,如周围介质的侵蚀,钢材的材质差,混凝土保护层的性能影响等。具体原因如下:

1.由于混凝土不密实或有裂缝存在造成钢筋锈蚀。这往往是造成钢筋锈蚀的主要原因。尤其当水泥用量偏少,水灰比不当和浇捣不良,或者在混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等缺陷,都给水(汽)、氧和其他侵蚀性介质的渗透创造了有利条件,多种介质容易到达钢筋表面,从而加速钢筋的锈蚀。

2.由于混凝土碳化造成钢筋锈蚀。混凝土中钢筋锈蚀的主要原因之一是“碳化”。空气中的二氧化碳气体,在混凝土表层中逐渐被氢氧化钙的碱性溶液所吸收,相互反应生成碳酸钙,这种现象称为混凝土的“碳化”。当碳化深度达到超过钢筋保护层时,使钢筋失掉保护的屏障,当大气中的有害气体侵入混凝土,就会使钢筋遭到锈蚀而生锈。

3.由于混凝土内掺入氯盐造成“钢筋锈蚀”。混凝土中的碱性成分在钢筋表面形成钝化膜,碱度越高,钝化膜的保护作用越强。但当碱性成分被融出和碳化作用产生影响,使混凝土中碱度降低

或存在有害成分时,则钝化膜被破坏而引起钢筋锈蚀,破坏钢筋钝化膜的有害成分的卤素离子中氯离子破坏作用最强,且对钝化膜产生局部性的破坏,使钢筋表面产生点状腐朽。

4.由于杂散电流导致钢筋锈蚀。工业用电中的直流电,当它泄漏到钢筋混凝土结构中时,会造成钢筋的腐蚀生锈。

(二)钢筋锈蚀的预防

(1)保证混凝土的密实度,阻止腐蚀性介质及水(汽)氧等侵入混凝土内。因此,对修缮工程的拆改部分要重视做好混凝土的浇筑工作。施工时要严格按照施工规范,掌握好水灰比,水泥质量,振捣和养护等有关规定;在有严重的侵蚀性介质的处所,应适当增加保护层的厚度;对现有的房屋建筑结构,如混凝土质量不良和现场侵蚀性介质比较严重时,可在构件外表面涂抹绝缘层如沥青漆,环氧树脂涂料等,进行防护。

(2)对于室内有侵蚀性气体,粉尘介质,或相对湿度较大时,则应采取加强通风措施,如改善门窗布置,加设机械通风装置,以消除或减弱它们对钢筋锈蚀的作用。

(3)浇筑钢筋混凝土结构,应严格按施工规范控制氯盐用量,对禁止使用氯盐的预应力、薄壁,露天混凝土结构等时,则绝不使用,以防止钢筋锈蚀。

(4)在浇筑混凝土内加入适量的缓蚀剂,如亚硝酸钠等,可以消防或延缓钢筋的锈蚀。

(5)防止杂散电流的腐蚀。首先,应杜绝和减少厂矿直流电泄漏到钢筋混凝土结构中和地下土壤中去;其次,要提高混凝土构筑物和钢筋的绝缘性能。

(6)为防止高强钢丝的应力腐蚀和脆性断裂,可采用在钢筋表面涂刷有机层(如环氧树脂等)和镀锌的措施,然后再浇筑混凝土。锌保护层较为可靠不易损坏,并可用在保护薄壁结构的绑扎和焊接配筋网的高强钢筋上。

(三)钢筋锈蚀维修的一般原则

(1)当钢筋锈蚀尚不严重时,混凝土表面仅有细小裂缝,或个别破损范围较小时,则对混凝土裂缝或缺陷,破损处,进行封闭或修补。

(2)当钢筋锈蚀严重,混凝土裂缝破裂,保护层剥离较多时,则应对结构认真检查,必要时先采取临时支撑加固,再凿除混凝土腐蚀松散部分,彻底清除钢筋上的铁锈,将需作修补的旧混凝土衔接面凿毛,对有油污处用丙酮清洗;对于钢筋腐蚀严重,有效面积减小,应增焊相应面积钢筋补强,然后再用高一级的细石混凝土修补,必要时加钢筋网补强。

(3)对钢筋腐蚀很严重,混凝土破碎范围较大时,在对锈蚀钢筋除锈补强和清除混凝土松碎部分后,可采用压力喷浆法做进一步的修补。

三、混凝土的缺陷、腐蚀及渗漏的维修

混凝土因其材质、浇筑、使用条件及环境等多方面的因素影响,会形成各种缺陷,并产生腐蚀、渗漏等损坏现象。混凝土的缺陷会不同程度地造成钢筋锈蚀、渗漏并进而影响到结构强度、刚度、稳定性、耐久性等。因此必须及时查明其损坏原因,针对不同情况提出合理的维修方案予以修复。

(一)损坏的主要原因