钢筋混凝土井架中钢筋锈蚀机理分析

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1、煤炭科技2012年第2期COALSCIENCE&TECHN0L0GYMAGAZINENo．22012文章编号：1008—3731(2012)02—0028—03钢筋混凝土井架中钢筋锈蚀机理分析徐敏州，郝圣杰(徐州华美房地产开发有限公司，江苏徐州221~2)摘要：介绍了某煤矿钢筋混凝土井架钢筋锈蚀的现状及锈蚀的主要原因，分析了钢筋锈蚀的机理。结合工程实际条件，确定了阻止钢筋进一步锈蚀的方法及井架的加固方案，对类似工程的加固改造有借鉴作用。关键字：钢筋混凝土；井架工程；钢筋锈蚀中图分类号：TU375文献标志码：B

2、钢筋混凝土结构是土木工程建筑中的首选形速下降甚至完全丧失。式，而混凝土中钢筋锈蚀破坏是影响建筑物质量和使用期的重要因素。据不完全统计，每年用于桥梁、公路、房屋等基础设施工程因混凝土结构的钢筋锈蚀而投入的修复费用高达数千亿美元；有的建筑物使用不到l0年，就出现大面积因钢筋锈蚀引起的混凝土开裂、剥蚀。因此，分析钢筋混凝土结构中钢筋图1因钢筋锈蚀井架混凝土保护层脱落锈蚀原因和机理，对建筑物加固和安全使用具有现1．2井架裂缝情况实意义。现以某煤矿钢筋混凝土提升井架钢筋锈蚀井架梁柱表面裂缝较多，部分裂缝宽度达到加固为例

3、进行说明。1．5mm左右(见图2)，有的部位出现构件混凝土掉角或成片保护层脱落。从裂缝的走向看，裂缝主1井架钢筋锈蚀现状及危害要分为两大类：一类是和钢筋方向一致的顺筋裂缝，1．1井架钢筋锈蚀情况一类是垂直构件截面的横向裂缝。顺筋裂缝产生的某煤矿井架原建于20世纪60年代，为5层钢原因主要是由于钢筋锈蚀后锈蚀产物体积比原来铁筋混凝土框架结构，总高度为18．8m。由于该井架的体积大2～4倍，锈蚀产物体积膨胀而使混凝土保使用年数较长，并且大部分构件都处于露天环境，经护层产生沿钢筋方向的胀裂，锈胀严重处钢筋混凝风雨冻

4、融等自然条件侵蚀，目前已停用，准备将井架土保护层会出现整体脱落。垂直于构件截面的横向改造为纪念原煤矿为地方经济所做出的贡献的景观裂缝多出现在框架柱间的斜向支撑上，其产生的原建筑，以资纪念。因主要是由于长年受提升绞车的运转所产生的往复该井架混凝土梁柱等构件均出现较大范围的保振动和变形，在构件截面上出现拉力，超过混凝土的护层裂缝、脱落、露筋及钢筋锈蚀现象(见图1)。钢抗拉强度而引起的。筋锈蚀后导致混凝土结构性能的劣化和破坏，主要表现在3个方面：①钢筋锈蚀导致钢筋截面积减少，使得钢筋的力学性能下降；②钢筋锈蚀导致钢

5、筋和混凝土之间的粘结力减小，使得钢筋与混凝土不能很好地协同工作，造成钢筋混凝土构件承载能力下降；③由于铁锈蚀产物体积是原铁体积的2～4倍，锈蚀产物在混凝土和钢筋之间堆积，最终会导致图2构件裂缝情况混凝土保护层破坏，使得钢筋与混凝土的粘结力迅2012年第2期徐敏州等：钢筋混凝土井架中钢筋锈蚀机理分析29件，空气中的湿空气和有害气体长期不断地渗入混2钢筋锈蚀机理与锈蚀原因分析凝土内部，特别是构件的棱角部位。该部位混凝土在普通混凝土是一种强碱性物质，其pH值一般浇筑时本身就不易密实，抗渗透性差，抗碳化能力为12．5

6、左右，混凝土中的钢筋在强碱性环境中表面弱，加之面临双向渗透，致使混凝土碳化速度快，一生成致密的钝化膜，在正常情况下钢筋不会发生锈般棱角部位的碳化速度比平面部位快40％～80％。因蚀。但在外界因素的作用下，钢筋钝化膜会遭到破此，从本工程井架主体结构外观看，底层梁柱棱角部坏，在环境、水和氧气的作用下钢筋发生电化学锈位及上部露天部分的钢筋锈蚀较严重。蚀。混凝土钝化膜破坏的主要原因有混凝土碳化和根据井架损伤检测，按照《工业建筑可靠性鉴定氯离子侵蚀两种。标准》分析评定，该井架主体结构的损伤情况及其性混凝土碳化主要是由于

7、空气中的二氧化碳从混质应属D级，即属严重损坏，不采取加固修复措施凝土的表面渗透到毛细管、空隙、气泡中，与混凝土不可继续使用。中的水泥水化产生的氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙3钢筋锈蚀结构修复方法等水化物发生化学反应，化学反应使混凝土中高碱性的氢氧化钙变成了碳酸盐与其他的化学物质，从3．1裂缝注胶而降低了混凝土的pH值，钢筋维持钝化膜完好的对于出现裂缝的梁柱构件，首先清除裂缝表面条件就会被打破，钢筋就开始锈蚀。氯离子是一种活的灰尘、浮渣等污物，然后用压缩空气将裂缝内的灰性较强的离子，混凝土中的氯离子会吸附在钢筋局

8、尘吹出，再用棉丝沾丙酮擦拭裂缝表面。之后，将注部钝化膜处，使得该处的pH值降低。当混凝土中的胶底座底部周边均匀涂抹一层封缝胶，并按间距氯离子达到一定浓度时(此浓度称为钢筋锈蚀临界200～300mm进行安装。然后用小铲刀将封缝胶刮浓度)，钢筋钝化膜破坏，钢筋开始锈蚀。抹到裂缝上，厚度1mm左右，宽度20～30mm，保钢筋锈蚀包括4个基本过程：①阳极反应过程：证封闭严密可靠。将配制好的灌缝胶装入注射器，