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天津市市政工程质量检测中心

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天津市市政工程质量检测中心隶属于天津市交通科学研究院(原天津市市政工程研究院,2015年4月起更名),为独立事业法人单位,是从事市政、公路、桥梁、房建工程材料和实体的质量检测、鉴定验收、法律仲裁、技术咨询的综合性第三方专业检测服务机构。

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钢筋混凝土结构的保护---意义、方法与实例  

2014-06-06 15:05:45|  分类: 混凝土理论知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        混凝土结构一经投入使用,即处于各种复杂的自然和人为环境的包围之中,这些环境中不乏对混凝土结构有害的成份。正是由于这些有害成份的存在,导致混凝土结构性能的提前退化,直接影响结构的耐久性和使用寿命。而对结构进行及时正确的保护,是解决有害成份对结构破坏的有效方法。

一、混凝土结构保护的意义

        通过对混凝土结构进行保护,我们可以达成以下目的:

1. 改变混凝土结构的服役环境和条件;
2. 提高混凝土自身性能,使其能更好地抵御外界有害成份的侵蚀;
3. 在敏感而脆弱的混凝土结构与服役环境之间加上一层阻隔层,从而对结构起到保护;
4. 改变混凝土结构内部的电化学环境,从而降低钢筋锈蚀速度;

        通过对混凝土结构进行正确的保护,可以大大提高混凝土结构的使用寿命(耐久性)并延长维修周期,从而降低业主的日常养护维修费用。例如,外界有害成份侵蚀会导致混凝土结构表层破损,而表层破损使有害成份能更加容易地进入结构内部,导致钢筋锈蚀并加快锈蚀速度,从而进一步加重结构的破损,降低结构的使用寿命,形成恶性循环。如果在混凝土结构建成之日即对其进行正确的保护,就可以防止外界有害成份的侵蚀,防止表层破损,从而保护钢筋,降低其锈蚀速度,避免恶性循环,提高混凝土结构的耐久性。

        对混凝土结构进行正确的保护,可以防止:

1. 化冰盐(氯离子)对结构的侵蚀和破坏;
2. 防止结构碳化反应的发生与发展;
3. 防止腐蚀性化学物质对结构的侵蚀和破坏;
4. 防止冻融循环对结构的破坏;
5. 防止水对结构的破坏;
6. 防止碱骨料反应的发生与发展;

        混凝土结构建成或大修后应尽快采取正确的方法对其进行保护。对既有结构进行保护,其难度和费用要远远高于对新建结构和大修后结构的保护。因此掌握恰当的时机对结构进行正确的保护,对降低保护费用、提高结构耐久性也是非常重要的。

        总之,通过对混凝土结构进行正确的保护,我们可以提高混凝土的耐久性和使用寿命,延长维修周期,降低维修与养护成本。

二、混凝土结构保护的方法

        对混凝土结构进行保护的方法很多,归纳起来有以下主要几种:

1,渗透保护法

        渗透保护法是在混凝土结构表面涂刷渗透型保护材料,这些材料中的有效成分渗透进入混凝土结构表层的空隙中,通过堵塞空隙提高结构表层密实度来达到保护的目的。渗透型材料主要有以下几种:
1. 憎水剂类;
2. 部分填充型;
3. 填充型;

        渗透保护法主要用于隔离氯离子和二氧化碳,以及保护结构不受冻融循环破坏。

2,涂装保护法

        涂装保护法是通过在混凝土结构表面涂装成膜型保护材料来达到保护目的的。涂装材料有有机类材料,如丙烯酸类涂料等和无机类材料,如水泥基涂料等。这些涂装材料可以起到防水、防有害气体以及腐蚀性化学物质的作用。

        涂装保护法主要用于保护结构不受氯离子、二氧化碳和其他腐蚀性化学成分的侵蚀,同时防止冻融循环对结构的破坏。另外还可以通过选择不同的颜色和质感,起到装饰美化的作用。

3,铺装保护法

        铺装保护法是通过在混凝土结构表面铺装保护材料,形成一层均匀、厚实的铺装层来起到保护作用。表面铺装材料主要以高性能混凝土为主,如柔性聚合物砂浆、硅粉改性混凝土、高性能喷射混凝土等。施工方法主要是抹刀涂抹、喷射、摊铺等等。

        铺装保护法主要用于保护结构不受水、二氧化碳、氯离子、腐蚀性化学物质的侵蚀,同时可以提高结构的抗冲击、耐摩擦等性能。

4,高弹涂膜保护法

        高弹涂膜保护法通过在混凝土结构表面涂装高弹涂膜材料来起到保护作用。高弹涂膜的作用除了防止水、二氧化碳、氯离子、腐蚀性化学物质侵蚀外,还可以防止基层裂缝的产生


与发展,防止基层裂缝对涂层的破坏。高弹涂膜保护法与涂装保护法不同之处在于高弹涂层可以抵抗基层的可移动裂缝而保证涂层不受破坏。

5,结合缝密封保护法

        结合缝密封保护法是通过在结合缝中注入密封材料或在结合缝表面铺装封闭材料起到保护作用。这些材料用来防水并吸收荷载对结合缝的冲击,抵御结合缝的移动。

6,注浆保护法

        注浆保护法是通过向混凝土结构内注浆形成保护屏障来起到保护作用的。注浆主要是用来对结构裂缝和结合缝进行防水保护。

        国际混凝土维修与保护协会对混凝土结构的保护材料有严格的质量要求,其中如下指标对保护材料是关键性指标:

? 耐久性
? 水汽透过性
? 抗水和盐的渗透性
? 抗二氧化碳渗透性
? 桥联裂缝的能力

        以上这些指标并不是按重要性大小的顺序排列的,对这些指标的要求和重要程度与保护材料功能和使用目的有密切的关系。例如,如果涂装的目的是防止水和二氧化碳的渗透从而起到保护混凝土作用,则水汽透过性,抗二氧化碳渗透性和桥联裂缝的能力是最重要的指标。

1,耐久性
        所谓耐久性,这里指的是涂装材料或密封剂涂刷后,可以在多长时间内对混凝土结构起到有效的保护,即涂装材料或密封剂的使用寿命究竟有多长。耐久性与材料的种类、被保护的混凝土结构所处的工作环境以及涂装材料与被保护基层间的物理化学性能的相互作用有关。

        材料本身的耐久性和其抵御化学侵蚀的能力(如抗紫外线能力,耐摩擦能力和弹性等)一般是可以精确地确定的。但是,为什麽有时候这类保护还会失效呢?除了材料选择有误、表面清理不彻底等明显的原因外,导致保护涂层过早失效的原因往往是由于涂装材料的物化性能与被保护的混凝土结构不兼容造成的。

2,水气透过性
        使结构中的水汽穿过涂层的能力称为水汽透过性。所有的涂装材料都会降低混凝土的水汽透过性,但问题是“所要求的最小的呼吸性到底应该是多少?”,或者说涂装材料将潮气封闭在混凝土结构中的最大程度是多少?在回答这个问题之前,我们应该认识到水汽透过性是在平衡状态下测得的,因此,其结果只能用来进行不同材料间的比较。同时,也应该注意到一

个材料的呼吸性能对高密实度混凝土非常合适,但对结构疏松多孔的结构可能就不合适。另外,如果没有水或不存在温度和湿度梯度来驱动潮气从结构内散发出来,则涂层的“可呼吸性”也就不那么重要了。

        除了某些“屏障”系统外,混凝土和钢筋混凝土的保护材料都需要有最大的“可呼吸性能”,以保证水分能从混凝土中蒸发出来,同时又能防止外界的水和盐向结构内渗透。涂层还应具有一定的柔韧性以便封闭结构上已经存在或将来可能产生的裂缝。

3,抗水和盐的渗透性
        北美地区对这个性能进行了深入的研究并制定了一系列的标准来测量。

4,抗二氧化碳的渗透
        欧洲对涂层抗二氧化碳的渗透有明确的指标要求,他们用Rb 值来衡量抗二氧化碳的渗透性能。这个值表示涂层的抗二氧化碳的渗透能力相当于多厚的空气层的抗二氧化碳的渗透能力。例如Rb =100 m,意思是涂层抗二氧化碳的渗透能力相当于100米厚的空气层抗二氧化碳渗透的能力。欧洲对涂层抗二氧化碳渗透能力的最小要求是Rb=50 m。涂层抗二氧化碳渗透的能力越强,就越可以减缓结构的炭化速度,从而减缓钢筋的锈蚀速度。

5,桥联裂缝的能力
        混凝土是脆性材料,收缩、温度变化和钢筋锈蚀等都会产生裂缝,而这些裂缝又会加速水、盐、二氧化碳和其它化学腐蚀性物质对混凝土结构的腐蚀速度,因此,涂层桥联可移动裂缝的能力是十分重要的。涂层低温柔韧性更加重要,因为在低温条件下,裂缝变宽而涂层的弹性减弱。 另外,涂层封闭“即将来到的”裂缝的能力也十分重要,所谓“即将来到的”裂缝是指混凝土结构涂装后产生的裂缝。



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