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混凝土结构工程钢筋锈蚀原因的对比分析.pdf
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1、 第8 期 2 0 0 5 年8月 广东 土木与 建筑 GUANGDONG ARCHI TECTURE CI VI L ENGI NEERI NG No 8 AU G 2 0 o 5 混凝土结构工程钢筋锈蚀原 因的对 比分析 邓 浩 周茂 清 ( 广 东省建 筑科 学研 究 院 广 州 5 1 0 5 0 0 ) 摘要 : 针对 桌两个混凝土结构工程出现的严重钢 筋锈蚀和混凝 土崩落质量事故 , 进 行全面细致的检测 与试验 并通过对比分析查明事故原 因, 从 而对结构安全性作 出判 断, 提 出相应的处理建议 。 关键词 : 混凝土结构 ;钢筋锈 蚀 ;事故分析 ;安 全性 1 前 言 近年
2、混凝土结构因钢筋锈蚀引起的耐久性问题 日益 突 出 , 尤其 是海 工建 筑 、 腐 蚀 环境下 的 工业 建筑 等 , 在 民用 建筑 中也有 被 称为 “ 咸 水楼 ” 、 “ 海 砂屋 ” 的 相关 报道 。本 文介绍 在广 东 沿海 地 区某两 个混 凝土 结 构 钢筋 锈 蚀 工程 实 例 中 , 进行 相 关 检 测 以分 析 其 成 因并 对结 构 安 全性 影 响程 度 作 出评 价 , 最终 提 出 不同的处理方案, 供同行参考 。 2工程概 况 2 1 实例 1 某 7层 综 合楼 该 工程 首 、 2层 为商铺 , 3层 以上 为住 宅 , 占地 面 积 2 3 4 2
3、m , 总建 筑 面 积 超过 1 万 m , 采用 现 浇钢 筋 混凝 土框架 结构 , C 1 8混凝土 楼 板厚 9 0 ra m 配 筋为 受力 主筋 1 6 2 5 , 箍 筋 6 8 , 保 护层 厚 2 5 mm。 建筑 外 墙粘 贴 马赛 克 瓷砖 , 内墙 为水 泥 砂 浆抹 灰 并 涂刷 普通 白石灰 。该 工程 于 1 9 9 4年竣 _T投 入 使用 , 至 2 0 0 0年住 户 陆续 发 现 部 分柱 、 梁 、 板 混 凝 土 出现 顺筋 开裂 现象 , 个别 地方 混凝 土崩 落 , 钢筋 外露 锈蚀 且 发展 迅速 2 2 实例 2 某 4层住宅楼 该 工 程
4、设 有 1层 地下 室 采用 现 浇 钢 筋混 凝 土 框 架 结构 , 人_T挖 孔桩 基 础 , 总 建筑 面 积 9 8 5 0 m , 建 筑高度 3 2 3 m, 采用 C1 8 - C 2 3混凝土 , 楼板厚 l O O m m 配筋 为受 力主筋 1 8 3 2 , 箍 筋 8 1 0 , 保 护层 厚 2 5 m m。该 工程 于 1 9 9 4年主体 框 架建 成 后一 直裸 露 在外而未装修使用 , 直至 2 0 0 2年复_ 时 发现较严 重 的钢筋锈 蚀 和混凝 土剥 落 现象 。 5 4 3钢筋 锈蚀 机理 混凝 土结 构 中的钢 筋锈 蚀 可 分为 自然 电化学
5、腐 蚀 、 杂 散 电流 腐蚀 、 应力 腐 蚀 和氢 脆 腐 蚀 等类 型 , 其 中钢 筋 锈 蚀 主要 是 自然 电化 学腐 蚀 , 杂 散 电流 腐 蚀 是 因漏 电而 引起 多发 生在 电解 车 间 , 而 应 力腐蚀 和 氢脆 腐 蚀 则一 般 出 现在 预 应 力混 凝 土 结 构 中 , 上述 两例 属典 型 的 自然 电化 学腐 蚀 T程 。 钢 筋 处 于 强 碱 性 环 境 中 ( p H = 1 2 5 1 3 2 ) 其 表 面会 生 成 一层 致 密 的钝 态 薄膜 , 以保 护钢 筋 免 受腐 蚀 。通 常混凝 土保 护层 对 钢筋 的这 种碱性 保 护作 用 在
6、很 长时 间 内均 有效 然而 一旦 钝化 膜遭 到破 坏 , 则 钢筋 就处 于活 态 而有 可能受 到腐 蚀 。钢 筋生 锈 的内 部 条件 是 钝化 膜 遭 到破 坏 而 产 生活 化 点 , 其 外 部 条 件是 必 须 有水 和 氧 的作 用 , 即它 们 能 穿过 混 凝 土 达 到钢 筋 表 面 。 当几 个条 件 同 时存 在 时 , 构 件 内部 存 在电位差 , 可产生局部腐蚀电池 , 使钢筋锈蚀。 混凝 土 中钢筋 钝化 膜破 坏 和钢 筋活 化 的主要 因 素如下 : 当无其它有害杂质时 , 主要为碳化作用 ; c l 一 的作用 ;s o 2 - 4 或其它酸性介质侵
7、蚀使混凝土 碱度降低 ; 保护层混凝土松散和钢筋裸露 , 或处在 高温 潮湿 的环 境 中 此 外 , C r的 阳极 去 极 化 作 用 使 得 破 坏 持 续 发 展 , C l 一 与 F e 相 遇会 生 成 F e C I , C 1 一 而使 F e + 消 失 ” , 从而 加 速 阳极 过 程 , 而 C l _ 贝 0 发 挥 了 阳极去 极 化作 用 的功 能, 周 而复始 地起破 坏作用 4现场检 测 试验 针 对上 述 两工 程 存 在 的质 量 问题 我 们决 定 采 用 现场 检测 试 验 方法 进一 步确 认 钢筋 锈 蚀 的原 因 、 维普资讯 http:/ z
8、 o o 5 8 月 第8 期 邓浩等: 混凝土 结构工 程钢筋 锈蚀 原因 的对比 分析 A U G 2 0 0 5 N o 8 范 围和程 度 , 同时 为 了判 别它 对结 构安 全 的影 响 , 对 建 筑施 工 质量 也 进行 了抽 查 锈蚀 检 测包 括混 凝 土 崩裂 及露 筋普 查 、 钢 筋锈 蚀程 度 及 性能检验 、 取样化验分析等 ; 施工 质 量 抽 查 则 包 括 混 凝 土 强 度 、 配 筋 、 保护层厚度、 碳化深度等 。 4 1 混凝土 崩 裂及 露筋 普查 现 场 对该 工 程 所有 结 构 构 件 混 凝土 离析 、 崩 裂及 露 筋处 进行 全 面 调
9、 查 统 计 其 结 果 见 表 1 , 可 见 两 工 程 均 表 现 出 较 严 重 的 钢 筋 锈 表 1 构 件 缺 陷情 况 统 计 结果 注)混凝土质量缺 陷包括离析 、 漏浆 、 蜂窝 、 麻 面等 。 表 2碳 化 深 度 分 布 规 律 蚀 和混 凝 土剥 落现 象 但 出现 部 位有 所不 同 , 实 例 1 锈 蚀损 坏情 况更 为严 重 。此外 经调 查得 知 实例 2的 混 凝 土施 工 质量 较 差 构 件表 面 混 凝 土离 析 、 漏浆 、 蜂 窝 、 麻 面现 象 严重 , 造 成 对 应 位置 钢 筋 严重 锈 蚀 。 通 过 对实 例 1的芯 样进 行 电
10、镜 观察 , 发 现 其结 构 虽 总 体上 属正 常范 围 , 但界 面粘 结及 其结 构却 很差 孔 洞 相 当多甚 至 已松脱 而形 成大 量 裂缝 。 4 2混凝 土强 度及 碳化 深度 检 测 现场 采 用钻 芯 法检 测混 凝 土 强 度 结 果表 明构 件混凝土强度基本满足设计要求 , 但普遍存在离散 性 大 、 施 质量控 制 较差 等 问题 , 实例 1 抽 芯强 度 为 1 6 1 5 4 3 M P a , 实例 2为 1 6 6 3 6 9 MP a 对实 例 1共抽 检 1 6 0个 混 凝 土 构 件碳 化 深 度 , 其 分 布规 律 见表 2 ,可 以看 出该
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