外加剂在混凝土中钢筋锈蚀分析 | |||
1工程概况 某大型公共建筑,地上4层,地下1层,框架结构,基础为桩基,抗震设防烈度为7度: 在对该建筑2层检测时混凝土构件中,发现柱内钢筋锈蚀程度不同;对2层吊顶内混凝土构件抽查,发现个别梁底由于混凝土保护层厚度较薄,亦出现沿纵筋方向的裂缝,但裂缝很小;混凝土板露筋处,钢筋亦有锈蚀现象。 2检测结果与分析 经取样按照现行规范实测混凝土柱中混凝土cl-含量为0.04%~0.46%,so42-含量为0.30%~1.00%,柱混凝土实际强度在c25左右;混凝土柱、梁、板保护层大多不符合gb50010—2002规范要求,cl-含量大部分超过限值。 cl-引起混凝土中钢筋锈蚀,需要同时具备3个条件:一是混凝土中钢筋周围的c1-积聚达到一定临界值,即足以引起钢筋表面钝化膜破坏时,钢筋才有可能产生锈蚀;二是渗入氧气;三是要有水分存在。具备这些条件时,c1-导致钢筋锈蚀的电化学过程便可形成。对于2层的混凝土构件,由于处于冬季施工,使用现场搅拌、掺有防冻剂的混凝土料浇筑:柱的混凝土强度等级偏低,密实度较差,混凝土保护层不足,之后,为粘贴装饰石材,在柱四周又浇筑了1层混凝土,现场发现该部分混凝土的质量更差。柱混凝土中防冻剂含有氯盐,存在一定的氧气通路,装饰石材后,在恒温21℃的室内环境,柱混凝土中水分蒸发缓慢,其中钢筋锈蚀、混凝土沿钢筋方向出现裂缝也必然形成。吊顶内的柱端、梁、楼板未加装饰的钢筋锈蚀现象较轻,其原因是相对裹有装饰层的混凝土柱,这些部位的水分蒸发要快得多。对于存在的so42-,它可以和混凝土中的氢氧化钙发生反应,生成石膏,其在混凝土孔隙中结晶并产生体积膨胀,使混凝土破坏:另外,石膏与其牛的水化铝酸钙起作用,生成含有大量结晶水的水化硫铝酸钙(即钙矾石),其体积可增大至原有水化铝酸钙体积的2.5倍左右,这种结晶膨胀具有非常严重的破坏作用。硫酸盐类的侵蚀取决于水中so42-的浓度,但是也与水中cl—的含量有关,c1—可以提高水化硫铝酸钙的溶解度,阻止钙矾石晶体的生成与长大,以至减轻结晶膨胀破坏作用。上述分析表明,2层柱裂缝主要是由于柱内钢筋锈蚀引起,引起钢筋锈蚀的主要原因是由于2层柱混凝土中c1-含量过高。 3引起钢筋锈蚀的原因分析 3.1混凝土结构设计依据的缺失问题 混凝土强度等级、混凝土保护层厚度等因素,是混凝土耐久性设计的内容:混凝土强度与混凝土的密实性密切相关,决定了混凝土碳化、氯离子侵蚀等劣化混凝土条件的侵入快慢;混凝土保护层的平方正比于氯离子侵蚀的速度。 该工程设计时的规范无明确的耐久性设计规定,而现行规范则就混凝土结构作出了在不同环境类别情况最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最高氯离子含量、最大碱含量、混凝土保护层厚度等方面的限值规定。由此可见,设计依据的缺失是该工程钢筋锈蚀的原因之一。 3.2混凝土组成材料的选配问题 由于存在水泥与 3.3混凝土结构的施工质量控制问题 对于掺用外加剂的混凝土,在耐久性设计条件满足的情况下,混凝土施工质量必须得到保证,其内容涉及 3.4使用环境的影响问题使用环境对钢筋锈蚀有重要的影响作用,如温度、湿度及干湿交替作用、海水飞溅、海盐渗透等。特别在混凝土的自身保护能力(密实度和保护层厚度)不合要求或保护层有裂缝等缺陷时,会加剧对钢筋锈蚀作用。但本工程的恒温环境,事实上减缓了混凝土耐久性的损失,若非此种环境,钢筋锈蚀的速度会更快,发现的时间会更早,可能会在1年或2年内。 3.5混凝土中氯离子含量的限值问题氯离子的含量限值事实上基于一定的条件,如混凝土水灰比、混凝土强度、混凝土保护层等;对应于混凝土耐久性的保证年限,在基准条件均满足相关规范要求的情况下,该保证年限可达到规范要求的设计使用年限或更长。而一旦有部分条件达不到要求,混凝土耐久性的设计年限会达不到要求,甚至会比较短,出现这种情况,表明氯离子的设计含量限值已在一定程度或完全丧失意义:混凝土浇筑时的氯离子含量虽未超限,但由于基准条件的不满足,钢筋锈蚀的时间提前、速度加剧,如本工程使用年限不足5年,钢筋锈蚀已到如此程度,也说明受氯离子侵蚀,钢筋锈蚀的临界值大大减低,因此,影响到混凝土的耐久性能。 4结语 混凝土耐久性的质量控制,首先是混凝土耐久性的设计质量,应该达到相关规范的要求:第二是掺外加剂的混凝土,其材料选配,除各种单一材料质量的检测参数应符合相关标准外,工程应用尚应按照混凝土外加剂及应用技术规范复核,即混凝土中氯离子的含量检测应符合要求:第三是混凝土的施工质量控制应达到相关施工规范要求,它是混凝土耐久性设计质量、材料选配质量的实现和保证手段;第四是混凝土结构使用的防护质量,使用环境影响混凝土结构的耐久性,但若防护措施得当,会减弱或消除这种影响,防护措施或是提高混凝土自身的防护能力,或是采用混凝土外涂层、特种钢筋(如环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋等)、阴极保护和钢筋阻锈剂等,而掺入阻锈剂被认为是保护钢筋长期不发生腐蚀破坏、可以实现设计寿命的最简单、最经济和效果良好的技术措施。 |