針對產生鋼筋銹蝕破壞的混凝土結構,對應不同的劣化發展階段-潛伏期、發展期、加快和劣化期可以采取不同的處理措施。實踐經驗表明,處理得時刻越早,比如當混凝土內的鋼筋尚未開始發生銹蝕或剛剛開始發生銹蝕(對應混凝土結構尚處于潛伏期或發展期),此時進行處理所需進行的處理措施越簡單,所需的費用成本也低,處理后結構的長期耐久性效果也越好;反過來,進行處理得越晚(對應混凝土結構已經進入加速期或劣化期),所需進行的處理措施越復雜,處理的工程量、費用成本也越高,并且處理后結構的長期耐久性仍不容易得到保證。所以,一旦發生混凝土結構出現銹蝕的跡象后及時進行處理是非常關鍵的。但是,人們往往容易忽視混凝土結構出現的早期銹蝕劣化跡象,等到出現結構承載力安全問題必須進行修復和加固時,混凝土中鋼筋的銹蝕往往都到了比較嚴重的地步。
一、常用的修復方法有以下幾種
1、局部修復法。原理是通過對已發生鋼筋銹蝕部分混凝土保護層的去除、鋼筋表面除銹,然后覆以高堿性的優質修復材料對結構進行修補和復原,使得混凝土內的鋼筋重新恢復到鈍化狀態。如果局部修補法能夠將已劣化的混凝土作比較徹底的清除,則也能達到較好的修復效果。局部修復法具有針對性強、施工速度快、操作簡單、易行、成本較低等優點,以及不需要專業的操作機具和復雜的電化學知識的原因,受到施工現場的普遍歡迎和應用。但是,局部修復法的缺點是如果處理不當,往往會導致新的銹蝕發生,使得修復效果大打折扣。
2、全面包覆砂漿法。像噴射混凝土、大面積的砂漿修補等工藝屬于這一種。
3、混凝土表面保護涂層。包括滲透和成膜的材料工藝。常見的有硅烷浸漬保護劑以及硅烷滲透加成膜配合的工藝體系。是通過限制混凝土含水量來防止、減緩鋼筋銹蝕的方法。適用于新建的混凝土和早期混凝土保護層完好的情況。
4、鋼筋涂層法。在鋼筋表面涂刷環氧涂層。高鐵建設混凝土軌道板中應用的較多。
5、電化學再堿化的方法,包括電化學脫鹽和電化學再堿化等。
二、混凝土修補注意事項
在眾多的修補方法中,局部修復法作為傳統的修補方法在銹蝕混凝結構的修復中仍然具有廣泛的應用。局部修復法的處理步驟一般包括劣化混凝土護層的清理、鋼筋除銹和修補材料的等三項內容。
1、關于基層清理
劣化混凝土保護層的清除。一般情況下,除非混凝土中的鋼筋銹蝕程度已經非常嚴重,絕大部分鋼筋已經銹蝕,此時可以采用全斷面混凝土保護層的清除,即將所有混凝土保護層完全清除。這種方法的優點是清除徹底,沒有隱患,但是清除的工作量較大,操作的難度也較大,同時如果混凝土保護層的清除過程中沒有做好安全保護措施,隨著全斷面所有混凝土保護層的清除,混凝土結構有效斷面的減小,有可能對結構的安全承載力造成新的損傷。故一般情況下僅對部分混凝土保護層進行清除,這就牽涉到清除范圍的確定。當混凝土中的鋼筋銹蝕達到一定程度后銹蝕產物就會外滲擴散到結構的表面,在結構的表面形成棕色、褐色的銹斑;或者隨著鐵銹在鋼筋表面的積聚在混凝土表面出現順筋裂縫、混凝土保護層起鼓、分層、剝落等現象。根據以上現象憑借肉眼就可以初步確定混凝土保護層需要清除的范圍。確定這一部分混凝土保護層的清除范圍,可以借助專業的設備來判斷。
2、關于鋼筋除銹
對鋼筋表面的除銹工作是非常重要的。鋼筋表面的銹蝕層、蝕坑和氯化物需要完全清除,直至露出金屬的光亮本色。對于銹蝕嚴重的鋼筋,混凝土保護層的清除深度應超過鋼筋位置,鋼筋背向保護層一側也需要進行除銹。如果清理不夠徹底導致清理之后鋼筋表面仍有較多的氯化物殘目,則修補之后鋼筋仍有很大的銹蝕風險。銹蝕鋼筋表面的除銹方式通常可以采取鋼絲刷手工除銹、電動鋼絲刷除銹和拋丸處理的方法,當前鋼筋除銹相對有效的方法是水射流。
3、關于修補材料
修補材料的選擇也是局部修補法重要的一環。要選擇在變形方面早期低收縮或無收縮、黏結好、強度高、彈性模量與原基層混凝土接近的修補材料。通過摻加礦物摻合料(粉煤灰、礦渣、硅粉)可以顯著地提高混凝土的抗氯離子的滲透能力,滲透等級可由“中”降至“低”或“極低”,改善效果隨著摻量的增加而增加,改善能力為硅粉>礦渣>粉煤灰。從耐久性角度選擇堿性、高混凝土電阻率的聚合物改性水泥基修補材料是有利的。如果能在原混凝土區域涂刷和在修補材料中添加鋼筋緩蝕劑則能起到更好的結果。從施工方法上來講,修補時如果能夠做到盡可能地卸荷,則對修補后的修補材料與原基層混凝土共同受力提供有利條件。
混凝土內鋼筋的銹蝕本身是一個非常復雜的問題,受到非常多的因素影響且各因素間還會發生交互作用。還要區別碳化和氯離子腐蝕造成混凝土銹蝕的不同特點。因此,針對由于鋼筋的銹蝕引起混凝土結構損傷所做的修復處理也就要具體情況具體分析,查明癥結,對癥下藥。不同的處理措施往往各有其特點和適用范圍,并沒有一種能夠包治百病的“靈丹妙藥”。本著“標本兼治”的原則,我們希望采用的修補技術既能恢復結構物的外觀、安全承載能力又能根除混凝土結構鋼筋銹蝕的病因。由此,針對鋼筋銹蝕引起的混凝土結構損傷,采用局部修補法、電化學脫鹽或電化學再堿化等多種修復技術相結合是非常有意義的。