钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治措施(13页).doc

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1、-钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治措施-第 13 页钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治措施摘要:钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。混凝土在多种因素作用下（如碳化、氯离子侵蚀等），钢筋因原先在碱性介质中生成的钝化膜被破坏而渐渐失去保护作用，导致钢筋锈蚀，生成的铁锈体积比被腐蚀掉的金属体积大 34 倍，使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂，而裂缝一旦产生，钢筋锈蚀速度大大加快，结构构件的承载力与可靠性劣化的速度大大加快，有的甚至发展到钢筋锈断，危及结构的安全。关键词: 钢筋混凝土；钢筋锈蚀；原理；防治英文摘要: The corrosion of reinforcing ba

2、r is great to structure and durability of the prestressing force concrete structure and security influence of armored concrete. Concrete in under a variety of factors (such as carbonation, chloride ion erosion, etc.), reinforced by the original in alkaline medium-generated passive film was destroyed

3、 and gradually lose their protective effect, leading steel corrosion and rust volume generated by corrosion swap Metal bulky three to four times so that the protective layer of concrete reinforced along the longitudinal cracks, and cracks have once, greatly accelerate the speed of steel corrosion, s

4、tructural components of the bearing capacity and reliability greatly accelerate the pace of deterioration, or even to the development of steel rust Broken, endangering the safety of the structure.Keywords：Reinforced concrete; the corrosion of steel bars；Principle；Combat前言:混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常维护下，

5、必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下，仍能保持原有性能的能力。工程安全性与耐久性对我国当前土建工程建设具有重要探讨意义，建设部近年所作的一项调查表明，国内大多数钢筋混凝土建筑物在使用2530年后即需大修，处于严酷环境下的钢筋混凝土建筑物使用寿命仅1520年。有一部分工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修的屡见不鲜。从可持续发展的要求出发，这种现状会导致资源、能源不合理的消耗，并因大量失效或毁坏的结构物拆除而形成大量的垃圾。因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展

6、战略的关键。影响混凝土耐久性的原因错综复杂，除去社会因素、人为因素外，技术方面的主要因素有以下几点：钢筋锈蚀、混凝土的碳化、混凝土的冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、混凝土碱集料反应等。混凝土耐久性已是当今世界的重大问题,在第二届国际混凝土耐久性会议上,梅塔教授指出:“当今世界混凝土破坏原因,按递减顺序是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用”。他明确将“钢筋锈蚀”排在影响混凝土耐久性因素的首位。影响钢筋锈蚀的因素很度多，主要包括四个方面：氯离子的侵蚀作用、混凝土的中性化、环境对锈蚀的影响、施工对钢筋锈蚀的影响等。钢筋锈蚀不仅能削减截面面积，使构件承载能力下降，还会降低钢筋与混凝土的握裹力，影响两者共同工作

7、的性能。同时，由于钢筋锈蚀后体积膨胀，造成混凝土保护层破裂，甚至脱落，从而降低了结构的受力性能和耐久性能， 严重的甚至影响结构的安全性能。1 钢筋锈蚀机理在通常情况下,混凝土是一种高碱性环境(pH值约在13左右) ,钢筋在这种环境下,钢筋表面迅速形成一层氧化铁 (-Fe2O3) 钝化膜,膜厚约200600nm。该膜内部为一种致密、稳定的共格结构,水和氧气不能渗透过去,内部无法形成腐蚀电池;而且,即使阴极区有足够的水和氧气,也会因为该钝化膜抵制了铁离子的释放、阻止了阳极反应,进而避免电化学反应的发生。很显然,混凝土的正常碱度能很好地阻止钢筋锈蚀,并且碱度愈高,钝化膜的稳定性和对钢筋的保护性能就愈

8、好。但是当钢筋混凝土被Cl - 污染时,如海洋环境或桥梁结构冬季撒除冰盐后,Cl-通过混凝土表面的孔隙逐渐扩散至钢筋表面,Cl- 可以破坏钢筋表面钝性,钢筋由钝态转为活化态( 见图1) ,钢筋的腐蚀产物多为Fe3O4 等氧化物,其体积远远大于产生这些产物的钢的体积,因此产生了内应力,使混凝土开裂。钢筋混凝土腐蚀的另外一个原因是酸性物质 ( 如CO2) 的渗入,使得孔隙液的pH值降低,当pH值降低至12.5时,加之Cl- 的作用,腐蚀以较快的速度发生。1. 1氯离子的侵蚀作用混凝土中的氯离子一部分是由原材料引入的, 一部分是由外界侵入的, 在混凝土中有两种存在形式, 一种是以自由离子的状态存在于

9、混凝土孔溶液中, 另一种则是与水泥某些水化产物发生化学反应生成不溶于水的物质, 只有自由状态存在的氯离子才会对钢筋锈蚀造成影响。破坏钝化膜通常情况下, 混凝土孔隙中充满着水泥水解时产生的Ca(OH)2、3CaO 2SiO2 3H2O 和3CaO A l2O36H2O等碱性水化产物, 以及水泥中少量的K2O、Na2O , 所以PH 值可高达12. 5 以上。钢筋处于该环境中, 表面能形成约2001 000 Lm 厚的水化氧化物r2Fe2O 3nH2O 或Fe2O3nH2O组成的钝化膜层。这种膜层致密、稳定, 因而有效地保护了混凝土中的钢筋不被锈蚀。但是, 只有当碱度时钝化膜才是稳定的。当外界酸性

10、物质侵入并与Ca (OH)2 作用时, 混凝土碱度就会降低(PH值可降至9以下)。当PH 0.61 时, 钢筋开始锈蚀, 并确定此值为临界值。因此应尽量减少混凝土中Cl- 含量, 不论从任何途径引入混凝土中, 其总量都不允许超过定值, 并以此作为工程质量控制的重要技术指标之一。1.2混凝土的中性化与钢筋锈蚀混凝土的中性化即为混凝土的碳化, 是指混凝土中的成分(主要是Ca (OH)2) 与渗进混凝土中的二氧化碳(CO2) 和其它酸性气体如二氧化硫(SO 2)、硫化氢(H2S) 等发生化学反应的过程, 混凝土的碳化虽然可以增加混凝土的强度, 改善混凝土结构的稳定性。但混凝土的碳化伴随着混凝土的收缩

11、, 并与干燥收缩共同作用导致混凝土表面开裂和面层碳化, 降低了混凝土的PH 值, 使混凝土失去对钢筋的保护作用, 如果有水和氧气存在, 混凝土中的钢筋就开始腐蚀。由于混凝土是一个多孔体,其内部存在着大小不同的毛细管、孔隙、气泡,甚至缺陷等。空气中的二氧化碳 (CO2) 首先渗透到混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中,而后溶解于毛细管中的液相,与水泥水化过程中所产生的 Ca (OH)2和硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用,形成碳酸钙。混凝土碳化可用下列化学反应式表示： 可以看出,混凝土的碳化是在气相、液相和固相中进行的一个十分复杂的多相物理化学连续过程。 从混凝土碳化的化学反应式还可以看出,混凝

12、土的碳化过程与下列因素有关: ( 1 ) 混凝土的化学反应过程进行较快,反应的速度主要取决于二氧化碳 (CO2 ) 等酸性介质的浓度和混凝土可碳化物质的含量; ( 2 ) 二氧化碳 (CO2 ) 或其它酸性介质通过混凝土孔隙向混凝土内部扩散,这个过程的速度取决于扩散物质的浓度和混凝土的孔隙结构, ( 3 ) 氢氧化钙可在孔隙表面湿度薄膜内扩散,其速度取决于混凝土含水率和氢氧化钙浓度的梯度。由于空气中二氧化碳的浓度很低 ( 通常其体积浓度约为0.03% ) ,因此,在上述影响混凝土碳化过程的因素中,二氧化碳在混凝土中的扩散速度较慢,它决定了混凝土碳化过程的速度,以及它的分层特性。1. 3环境因素

13、对混凝土锈蚀的影响环境因素是引起钢筋锈蚀的外在因素。特别是当混凝土的自身保护能力(如密实度及保护层厚度) 不合要求或保护层有裂缝等缺陷时, 外因的影响会更突出。A rrhe nius 定律指出, 温度每升高10 , 钢筋锈蚀速度增加1 倍。因此温度越高, 钢筋锈蚀越快。同时, 较高的温度也大大缩短了钢筋的脱钝时间(30比10 脱钝时间缩短66% ); 空气的相对湿度越高, 混凝土中的水分越多, 钢筋的电化学腐蚀越快。对于混凝土中的钢筋来说, 空气湿度达到50% 60% 时就能使金属发生电化学腐蚀。钢筋发生电化学腐蚀的另一个必要条件是钢筋表面的水膜中必须有氧气。水中溶解的氧气多, 钢筋的锈蚀速度

14、就快。但当氧浓度超过一定限度(大约15mLL , 25) 后, 钢筋表面也会因生成氧化铁薄膜而呈钝化状态, 其锈蚀速度减慢。因此存在一个钢筋锈蚀速度最快的相对湿度。在不含氯离子的环境中, 相对湿度约在80% 时钢筋锈蚀最快; 而在含氯离子的环境中, 相对湿度约在65% 时锈蚀速度最快。大气环境中, 水灰比为0.4, 保护层厚度为10cm , 充水度为45%50% 时钢筋锈蚀最快。在大气中氧气的供给对钢筋的锈蚀速度无限制作用, 但在饱和(潮区) 和永久浸水的混凝土中, 氧气的浓度对钢筋的锈蚀速度起控制作用。在深海区, 即使氯离子大量存在, 但由于缺乏氧气, 钢筋也不会发生锈蚀。1. 4施工因素对

15、混凝土锈蚀的影响（1）混凝土振捣不密实及养护不到位，或在混凝土浇筑过程中产生露筋、蜂窝、麻面等，会使混凝土孔隙过大或存在裂缝，便于空气中的水和二氧化碳气体侵入，引起钢筋锈蚀。（2）混凝土内掺加氯盐造成钢筋锈蚀。氯盐在提高混凝土的早期强度和防冻方面是很有效的，但如果掺量过多，过量的氯离子会破坏钢筋表面的钝化膜，从而导致钢筋锈蚀。故规范规定一般混凝土结构中氯盐掺量不得超过水泥重量的 1%。（3）侵蚀性气体的侵入造成钢筋锈蚀。当空气中含有工业废气，如氯化氢等酸性气体，将同样被混凝土吸收而与氢氧化钙结合，造成混凝土碱度迅速下降，使钢筋遭受锈蚀。2钢筋锈蚀的危害与影响混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料组

16、成的共同受力的结构。钢筋锈蚀直接影响了混凝土结构的受力性能，严重时可导致结构倒塌。主要危害体现在以下几个方面。结构的承载能力降低，这是由于腐蚀使纵向钢筋截面积减少，引起钢筋“名义屈服强度”减少所致。特别是预应力混凝土高强钢丝的表面积大而截面小，腐蚀对其承载力影晌更大。箍筋位于受力主筋的外侧，保护层混凝土更薄，更易被腐蚀，不仅直接影响了结构的斜截面承载能力，而且降低了对混凝土的约束，也间接地降低了结构的抗弯能力。处在应力状态下的钢筋(包括预应力),在遭受腐蚀时有可能发生突然断裂。世界上曾发生过此类事故,如钢筋混凝土桥梁突然倒塌,建筑物突然断裂等。柏林议会大厦屋顶突然塌落,即与钢筋应力腐蚀断裂有关

17、。应力腐蚀断裂可在钢筋未见明显锈蚀的情况下发生,断裂时钢筋属于脆断。这是“腐蚀”与“应力”相互促进的结果:应力可使钢筋表面产生微裂纹、腐蚀沿裂纹深入、应力再促裂纹开展。如此周而复始,直到突然断裂。这是一种危险的形式,应引起重视。2. 2钢筋腐蚀对混凝土结构的危害钢筋锈蚀通常表现在混凝土表面沿受力钢筋方向出现裂缝，并带有锈斑。这种裂缝表明，膨胀的铁锈足以使混凝土开裂。钢筋锈蚀不仅能削减截面面积，使构件承载能力下降，还会降低钢筋与混凝土的握裹力，影响两者共同工作的性能。同时，由于钢筋锈蚀后体积膨胀，造成混凝土保护层破裂，甚至脱落，从而降低了结构的受力性能和耐久性能，严重的甚至影响结构的安全性能（1

18、）混凝土开裂 ：钢筋腐蚀后体积增加了2-10倍，如红锈体积可大到原来体积的四倍，黑锈体积可大到原来的二倍，对周围混凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂，进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层的剥落又进一步导致更剧烈的腐蚀。改变结构受力状态和降低结构的耐久性；（2）降低了结构的延性，甚至改变了结构的破坏形态。国内有试验表明，当受拉钢筋腐蚀量大到一定程度时，结构的破坏形态会由适筋梁变为少筋梁的脆性破坏或剪切破坏，这除了与钢筋截面积减少有关，还与受腐蚀钢筋的延伸率降低有关。（3）降低钢筋与混凝土的握裹粘结力 ：钢筋与混凝土之间形成的铁锈层，削弱了变形钢筋与混凝土的胶结作用；铁锈的膨胀将导致混凝土开裂

19、，降低了混凝土对钢筋的约束作用；钢筋变形肋锈蚀使变形钢筋与混凝土之间失去了机械咬合作用表现在：凝土中钢筋锈蚀的产物是一种结构疏松的氧化物，它在钢筋与混凝土之间形成一层疏松隔离层，明显地改变了钢筋与混凝土的接触面积，从而降低了钢筋与混凝土之间的粘结作用。钢筋的锈蚀产物比锈蚀前钢材占据的体积更大，从而对包围在钢筋周围的混凝土产生径向膨胀力，当径向膨胀力达到一定程度时，会引起混凝土的开裂。混凝土开裂导致混凝土对钢筋的约束作用减弱。变形钢筋锈蚀后，钢筋变形肋将逐渐退化。在钢筋锈蚀较严重的情况下，变形肋在混凝土之间的机械咬合作用基本消失，其结果是导致钢筋与混凝土之间的粘结性能退化。 腐蚀作用造成的钢筋局

20、部蚀坑将严重影响钢筋的力学性能。实际工程中钢筋的锈蚀是由最初的点蚀坑逐渐扩大发展的,锈蚀产生的应力集中将引起锈蚀钢筋屈服强度、极限强度、延伸率和粘结强度等力学性能指标的变化,蚀坑处应力集中现象对构件的受力性能有着严重的影响。国内外学者对钢筋锈蚀后的力学性能也做了很多研究工作,结果表明结构的力学性能退化。这种力学性能的退化主要表现在延性,随锈蚀量的增大,坑状锈蚀明显增大。P曲线的屈服平台减少,蚀坑则越严重,钢筋颈缩越不明显,表现出锈蚀钢筋的延性随锈蚀量的增大而减小。对力学性能的另一个影响是名义强度,随锈蚀量的增大,屈服强度与极限荷载下降,名义屈服和极限强度也随之下降。文献和文献分别采用室外暴露、

21、现场取样和快速锈蚀的方法进行实验,随锈蚀程度的不同可分为4种情况:截面损失率1%时,力学指标无明显的变化;截面损失率10%时,钢筋腐蚀严重,屈服点很不明显,伸长率低于规范的最小允许值,钢筋的各项性能指标均明显降低。另外,为研究锈蚀后混凝土构件的恢复力性能,日本学者以受弯构件、西安建筑科技大学以压弯构件为研究对象,分别探讨了钢筋锈蚀过程对损伤混凝土构件承载力、刚度、滞回曲线和延性等的影响。由于受试验条件的影响,目前对锈蚀钢筋力学性能的研究还仅仅停留在构件层次上。使混凝土有较高的密实度首先应从选择混凝土最佳配合比入手,并应尽量降低水灰比。为此采用各种减水剂,特别是近年来发展起来的高效减水剂。其次掺

22、入硅灰也可提高混凝土的密实性。由于硅灰粒径极细,掺入混凝土后能改善混凝土的孔结构,使原来开放的孔变成封闭的微孔,因而可提高混凝土的密实度,降低其透水性及透气性。但掺硅灰时必须同时掺入高效减水剂,否则将增大混凝土的。需水量或严重影响混凝土的和易性。另外,施工中加强质量管理,改善混凝土的施工操作方法,在混凝土施工中,应该按规定的时间与数量检查混凝土组成材料的质量与用量,在搅拌地点及浇筑地点要检查混凝土拌合物的坍落度或维勃稠度,应当搅拌均匀、浇灌和振捣密实,加强养护,确保混凝土的密实度。增加保护层的厚度适当增加混凝土保护层厚度,避免保护层开裂,能防止在使用期内碳化到钢筋表面,并能阻止腐蚀介质渗到钢筋

23、表面,这是保护钢筋免遭锈蚀的重要措施。一般钢筋混凝土结构的保护层厚度应大于50年的碳化深度。GB5020422002混凝土结构工程施工质量验收规范要求对涉及混凝土结构安全的重要部位进行结构实体检测,其中包含钢筋保护层厚度的检测。慎重采用速凝剂在混凝土中掺入盐类（如CaCl2，使混凝土具有速凝、快硬作用。但易引起钢筋的锈蚀，对于蒸养混凝土尤甚。当混凝土中掺有18%的NaCl时，无定电流对钢筋混凝土中钢筋的破坏作用会增加到100 倍。当混凝土密实性不良，保护层甚薄，由于外界空气和水分的侵入，其锈蚀会剧烈加快。限制钢筋中有害元素硫的含量因硫与铁和锰生成硫化物，它在合金中呈现单独的阴极的相而存在，因此

24、使合金产生更多的微电池。此外，含硫的金属区域上生成膜，其保护性能低于其它表面上的膜。当钢筋与具有泛酸型侵蚀作用的环境水接触时，硫的危害更为显著，并且能增加钢筋碳素钢晶粒间腐蚀的倾向。3.5 钢筋表面钝化处理 钢筋表面上的氧化薄膜在一定条件下具有保护作用。由于普通水泥混凝土的水膜层具有强碱性，对钢筋能起到一些钝化作用，但由于直接粘附在钢筋上的水泥沙浆层起碳化作用，当PH 值降低到小于时，即碱性降低，对造成钢筋完整的钝化保护膜便有破坏作用。因此，对钢筋表面进行人工钝化处理，或利用钢筋表面所制的强碱性混凝土层以保护钢筋锈蚀便具有意义。在中性或碱性介质中，数量不多的强氧化剂都能引起钢筋表面的钝化。钝化

25、处理在钢筋尚未受到大气腐蚀前进行。3.6 在混凝土拌和料中加入外加剂（缓蚀剂）缓蚀剂是一种化合物，在混凝土中加入小浓度的缓蚀剂，可以有效地阻碍或防止金属与环境发生反应。亚硝酸钙是目前世界上使用最广的缓蚀剂。研究表明，亚硝酸钙的作用机理是阳极缓蚀。亚硝酸钙的防锈性能很好，用亚硝酸钙与氯离子的摩尔比来表示锈蚀程序，则锈蚀的临界范围在之间。据报道，在混凝土中添加2%（重量百分比）的亚硝酸钙，就可以使钢筋混凝土结构建筑物的使用寿命延长10-15a，抗压强度增加10-25MPa。采用阴极保护阴极保护是在靠近被保护钢筋的混凝土内(或表层)埋设一个新电极，并将它与直流电源的正极相接，而将负极与钢筋骨架相接，

26、调整外接电源，以使电子流进全部钢筋骨架内，原有钢筋骨架的阳极和阳极区域间的任何腐蚀电流转化为阴极，使钢筋骨架的锈蚀受到抑制。对于新工程，阴极保护可用于海中、水域或潮湿地下的独立构筑物。须严格控制保护电位范围，防止析氧引起“握裹力”降低和氢脆发生，对于预应力混凝土更应慎重。由于新增设的电极为阳极，阳极受腐蚀而使阳极材料有所消耗，因此，一般要选用铂丝等耐腐蚀、消耗极小的材料。国外使用的阳极专利产品有:涂覆于混凝土表面的导电涂料、导电砂浆;粘贴于混凝土表面的阳极网状组合件;带涂层的钦金属带等。阴极保护主要用于受氯盐侵蚀导致钢筋腐蚀的结构中，其应用受环境的影响较小，对已经出现裂缝的混凝土结构和新建结构

27、都可进行长期钢筋防腐。3.8 采用电化学除盐在海洋环境、盐碱地、工业环境等，氯盐引起的钢筋锈蚀破坏非常普遍；还有使用含盐的外加剂、道路防冰盐等人为制造的氯盐条件都会使氯盐进入混凝土中，当达到一定量（临界值）时，钢筋便开始活化、锈蚀，继续发展则进一步造成钢筋混凝土结构物的破坏。氯盐一旦进入混凝土中，并在钢筋周围不断增加，这是危险的。因此，需要限制氯盐继续进入或排除已进入混凝土中的氯盐，采用电化学方法是有效的途径。电化学除盐法已在国外得到应用。其原理与阴极保护法类似，不同点是外加电压较高，力图在较短的时间内达到排除氯盐的效果。电化学除盐的负效应是钢筋周围可能出现析氢现象，影响握固力，产生氢脆、应力

28、腐蚀等。使用者应全面考虑和精心设计。3.9采用电化学增碱法已经失去碱性的混凝土，不能再对钢筋提供有效保护。电化学方法可以使钢筋周围的混凝土恢复碱性，其方法与电化学除盐类似。该方法主要适用于以中性化为主的钢筋混凝土结构物。在国外也有工程应用的实例。应该指出，电化学方法的最大优点是可以在较少清除或不清除钢筋周围混凝土层的条件下进行（视力学性能要求而定），在修复过程中对结构物的破坏性小或可称作“非破损”性修复法，是很有特色和有发展前途的修复方法。但因专业性强、技术实施较为复杂以及费用偏高等问题，该方法的普遍采用受到了一定限制。人们对其认识和了解不够，也是推广应用中的问题之一。3.10 钢筋表面加保护

29、涂层（防锈材料） 在钢筋表面加上环氧树脂涂层，它具有：（1）耐碱性。能长期经受混凝土的高碱性环境（）；（2）耐化学腐蚀。由于环氧树脂粉末涂层具有很高的化学稳定性和耐腐蚀性，并且膜层具有不渗透性，因此能阻止水、氧、氯盐等腐蚀介质与钢筋接触；（3）弹性和耐摩擦性好。1 使用高性能混凝土常用的高性能混凝土有聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土及水玻璃耐酸混凝土等。这些混凝土在强腐蚀介质中也有很高的抗腐蚀性能,因而能防止钢筋生锈。但这些特种混凝土主要还是作为耐腐蚀、抗渗混凝土,以作防护层为主。如作为桥面板的防渗面层等。高性能混凝土是基于结构高强度、高耐久性、高工作性而设计的全新混凝土，与传统混凝土相比，

30、它具有许多特点和优点：不用振捣就可以自动填充模板；具备良好的自密性；不会由于水化热的产生、水化硬化或干燥收缩等原因引发初始裂缝；具有高抗渗性，可以阻止渗入，从而预防了钢筋的锈蚀，延长了钢筋混凝土的使用寿命。2 使用不锈钢钢筋虽然表面涂覆环氧树脂的钢筋和镀锌的钢筋已在侵蚀性较为严重的环境中大量使用，但对处于侵蚀性非常严重的新建钢筋混凝土构筑物或旧结构中某些特殊部位的修复件，则必需采用奥氏体不锈钢或双相不锈钢来代替普通碳钢钢筋。借助于不锈钢优良的抗蚀性能，可以承受较高的临界氯离子浓度，从而延缓混凝土构筑物的腐蚀破坏。3 使用新型阻锈剂钢筋混凝土常用的阻锈剂是亚硝酸钙或氟基磷酸盐，美国不久前研制出一

31、种称为自动接触型（MCI）的阻锈剂，将它添加到混凝土的混合料中，阻锈剂将能自动迁移穿过混凝土而吸附到钢筋上，在其表面置换氯离子并形成致密而薄（2-10）的保护层，可抑制结构中氯化物与钢筋的化学反应而引发的腐蚀，提高构筑物的耐久性。实验表明，用MCI 混合制作的混凝土，因钢筋的腐蚀电流降低3/4，其耐久性可比聚合物浸渍的混凝土延长近1倍。阻锈剂的用量很少。1m2 混凝土只须配 - 的溶剂原液。4使用新型涂料根据混凝土的高碱性、含水性和多孔性的特点，涂料应具备耐碱性、耐水性和浸渍性的性能并具备良好的耐久性。新型涂料必须是安全、无毒、环保型的“绿色涂料”或环境友善涂料，并朝着施工简便、组合配套多样、

32、价格低廉的方向发展。（1）氯醚涂料 由氯醚树脂、配套树脂及各种助剂复合而成的单组分防腐蚀涂料，其涂层粘附强度高、结构致密、理化性能优越，综合防腐蚀性能均高于氯磺化聚乙烯或氯化橡胶涂料。（2）氰凝由聚氨基酸脂、助剂和填料组成，其特点是遇水后立即发生反应，最后生成不溶于水的固体，适用于混凝土表面涂覆。涂层质量好、耐蚀、防渗、防霉。5 防止无定电流对钢筋混凝土中钢筋的影响主要对钢筋采取绝缘措施：（1）保证混凝土的密实度和保护层厚度。（2）如有电流通过的危险时，基础应绝缘。钢筋混凝土与照明或其他直流干线网的地线应隔绝；固定在钢筋混凝土结构上的金属部件皆进行必要的绝缘。（3）避免将金属轨道直接铺设在钢筋

33、混凝土上。（4）必要时钢筋混凝土应作卷材隔绝层。（5）在混凝土拌合物中不掺入任何氯盐3. 钢筋锈蚀的修补1.1 当钢筋锈蚀尚不严重时, 采用局部修复。局部修复是对局部钢筋腐蚀破坏而疏松、胀裂、剥落的混凝土进行凿除，再用新的修复材料填补抹平。这种方法要求受腐蚀破坏的混凝土和钢筋腐蚀物应全部凿除并清洗干净，修复材料的收缩性应较小，弹性模量、热胀系数应与原混凝土相近，非渗透性能和强度一般应高于原混凝土。常用的修复材料有混凝土、聚合物混凝土、耐久硅粉混凝土、水泥砂浆、过氧乙烯漆、环氧树脂、聚合物水泥砂浆和NSF砂浆等。这种修复技术一般在腐蚀面积小，钢筋截面积减少不多的情况下采用。稍严重的, 采用钢筋阻

34、锈十堵塞裂缝的办法:用自动接触型阻锈剂(MCI),如国产的XCPB 型水性复合阻锈剂,价格不高, 可直接渗入混凝土的拌合料中也可用于混凝土表面渗入抵达钢筋( 己锈的和未锈的) 表面, 形成新的保护层, 阻止钢筋的锈蚀。具体做法: 沿着混凝土裂缝和锈迹, 用人工开凿引导孔并注入阻锈剂, 使其在钢筋表面形成保护膜; 用环氧水泥砂浆填补引导孔和混凝土上的裂缝。1.2 当钢筋锈蚀较严重, 混凝土裂缝破裂, 保护层剥离较多时,必要时先临时支撑, 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, 对有油污处用丙嗣清洗, 再涂抹阻锈剂,对于钢筋腐蚀严重, 有效截面积减小,应

35、增焊相应面积钢筋补强, 然后再用高一级的掺入阻锈剂的混凝土修补。1.3 对钢筋腐蚀很严重混凝土破碎范围较大时, 在对锈蚀钢筋除锈和清除混凝土松碎部分后, 可采用压力灌浆法做进一步的修补。必要时加钢筋网、加贴碳纤维或粘贴钢板等方法补强。1.4 上述修补处理后, 如有必要, 再采用厚浆型建筑防水涂料(如沥青)、钝化型砂浆、聚合物砂浆等涂覆混凝土表面, 以减少阻锈剂的流失,阻断湿气等沿裂裂缝侵入置换保护层是将原有保护层混凝土剥除，对钢筋进行防腐处理后，重新浇捣或喷射新的混凝土保护层。这种方法适用于混凝土中氯盐引起的钢筋锈蚀以及混凝土碳化严重的场合。置换后的新保护层混凝土不仅可以恢复钢筋与混凝土之间的

36、粘结力，使钢筋表面重新生成钝化物，而且在新浇的保护层混凝土中可掺有阻锈剂及其它外加剂，提高了它的抗渗性和耐腐蚀性，降低碳化的速度。因此，置换后新保护层可以有效地起到保护钢筋的屏障作用。通常采用聚合物混凝土来提高它的非透水性和粘结力，为利于新浇筑混凝土的固定，一般加入钢丝网配筋或采用掺入钢纤维形成钢纤维混凝土以防止收缩裂缝。3.粘钢修复法粘钢修复主要是通过建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土结构的受拉一侧，以达到增强结构抗弯、抗拉、抗剪的能力。由钢板取代或部分取代腐蚀钢筋在结构中工作，钢板能否有效地与结构共同工作，主要取决于钢板与混凝土的抗拉及抗剪强度，以及被腐蚀的钢筋与保护层混凝土之间的粘结力。因此，

37、应根据设计的要求和混凝土结构的腐蚀情况，对保护层混凝土进行处理。该技术适用于钢筋各种程度腐蚀的修复。粘贴碳纤维布修复是目前研究的一个热门课题，已经有不少的研究成果，并已在一些工程上成功应用。它是利用建筑结构胶将碳纤维布粘贴于结构表面，利用碳纤维布的高抗拉性能，取代原结构钢筋所承受的拉应力，并与原混凝土协同工作。碳纤维不但具有高抗拉性能，还具有耐腐蚀性好、易于施工、不加大截面、不增加荷载等优点。既可用于轻度钢筋腐蚀结构补强和维护，又可用重度钢筋腐蚀结构的修复加固，是结构钢筋腐蚀修复的一种理想的方法。但在设计方法、构造措施、施工措施等方面还有待于进一步完善。除了碳纤维材料外，还可用粘贴玻璃纤维、维

38、纶纤维等增强材料氯化物萃取技术是利用活化钦板网或镀铂钦等材料作为临时阳极，采用饱和石灰水或自来水作电解质，对其施加高电流(大约每平方米的钢筋或混凝土表面为IA)、低电压(104OV)，把氯离子从钢筋表面拉下来并从混凝土中除掉，使钢筋周围的氯离子被迅速清除，钢筋在很大程度上重新钝化。该技术除阳极和电源为临时性之外，其余装置与阴极保护系统相同，主要用于其它修复方法的前处理。随着新材料、新工艺的不断出现，其他的修复技术也在不断发展。应该指出，防治钢筋锈蚀的任何技术措施，都必须建立在可靠的工程质量基础上。砼工程是一个复杂的体系，钢筋锈蚀破坏，首先与砼质量有关。实践证明，对腐蚀环境认识不足或没有采取适当

39、的防护技术措施，是导致钢筋锈蚀过早出现的重要原因。目前钢筋的防护技术是多种多样的，并且在迅速发展中。具体施工时，应慎重制定防护方案和正确选择材料与施工工艺，以避免陷入坏了修，修了坏”的恶性循环。碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家，我国起步很晚，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心引进开发了此项目，并在全国建筑加固与鉴定第四届学术会议上获奖。本人与2007年7月至8月在河南省六建集团暑期实习期间曾参与一项利用碳纤维布加

40、固修补结构技术修复已轻度锈蚀楼体的工程。该旧楼改造工程的空调主机房受场地限制设计位于大楼的首层,下方为地下一层车库,由于楼体使用已久以及空调主机和水泵的长期运行时所产生的疲劳荷载,导致楼板与梁出现了局部混凝土的脱落以至钢筋锈蚀的情况。为确保安全,对原结构的荷载承受能力进行了验算。复核结果为原结构无法满足荷载要求,需要对空调机房内的多条结构梁进行加固处理。针对该工程的实际情况编制了三个加固方案,分别为碳纤维加固法、钢结构加固法和粘钢加固法。,虽然粘钢加固法和碳纤维加固法的各项性能指数比较接近,且明显优于钢结构法,但由于碳纤维法的抗疲劳性能优于粘钢法,且因考虑现场需加固的位置有较多的各类管线阻挡,

41、操作空间狭窄,所以最后选用了碳纤维加固法。4.2 设计要点由于该大楼的楼龄已有20多年,原始的结构资料有部分缺失,设计时为安全起见,加大了安全系数。碳纤维布选用HEX-3R,厚度为0.11 mm。按设计要求(以DCL10梁为例),梁截面为400 mm500 mm,计算结果要求Acf53.70 mm2,选用在梁底粘贴300 mm宽碳纤维布两层(Acf=66.60 mm2),可满足设计和使用要求。为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力,在梁端每侧粘贴100 mm宽U型箍3道。4.3 施工工艺流程施工准备：卸荷（暂停空调主机运转），对周边管线进行临时处理及保护搭设施工用临时脚手架基层处理：把表

42、面疏松的混凝土凿掉，用聚合物砂浆修补裂缝及表面凹陷部位，混凝土表面打磨平整，转角打磨成圆弧形，用吹风机清理表面铺设碳纤维布：绘制碳纤维布的设计图，剪切碳纤维布，基准放线，搅拌胶，涂抹结构胶，粘贴碳纤维布（第一层），涂胶，粘贴碳纤维布（第二层），表面涂胶。涂敷底层树脂：确认混凝土表面状态，搅拌，涂敷底层树脂并用腻子找平结构面。检验：用小锤轻巧或手压检查。表面保护处理：沙浆批荡耐火涂抹施工用临时脚手架拆除恢复现场原貌1)用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质和钢筋的铁锈并涂抹防锈剂,用聚合物砂浆修补凿除的混凝土梁的裂缝及凹陷,并养护3 d。混凝土要打磨平整,尤其是表面的凸起部位

43、要磨平,用压缩空气将表面浮尘清除干净,用丙酮将需粘贴处清洗干净。2)转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20 mm。3)涂底胶。用刮板将胶均匀地涂在梁底面,待胶固化后再进行下一道工序施工。注意:调好的底胶须在规定的时间内用完一般情况下40 min内用完。4)由于碳纤维分条粘贴加固的效果优于整幅粘贴,在梁底的实际粘贴时将沿截面分成两条,中间相隔20 mm30 mm。5)粘贴碳纤维布。将胶按比例重量称好,放在洁净的容器中调和均匀,用刮板将胶均匀地涂刮在底胶上需粘贴碳纤维布处随即把按设计要求已裁剪好的碳纤维布粘贴在设计部位,然后用专用滚子沿碳纤维布的受力方向来回滚压,挤出汽泡。待指触干燥后,即可进行第二道碳纤维布的粘贴,方法同第一道。粘贴碳纤维布时必须两人密切配合,一人拉紧碳纤维布,一人用刮板从一侧边刮边贴,保证不留气泡,粘贴紧密。6)两道碳纤维布粘贴完,待指压干燥后,再刮涂一层面胶,来回滚压,使胶充分渗入到碳纤维布中去。7)注意搭接区粘贴,做好标记,保证搭接长度不小于150 mm。端