CN103011741A - 一种钢筋混凝土结构的防锈修补方法 - Google Patents

Abstract

一种钢筋混凝土结构的防锈修补方法，属于建筑材料技术领域。本方法采用水泥基聚合物修补砂浆复合铝丝网的方法对已经产生裂缝的钢筋混凝土进行修补，修补聚合物砂浆，其成分和用量为：高铝水泥为总量的35%，滑石粉为总量的11%，石英砂为总量的43%，无水硬石膏粉为总量的4%，硅烷改性苯丙胶粉为总量的2%，减水剂为总量的1.3%，减缩剂为总量的0.7%，甲基磺酸亚锡为总量的3%；本发明既能够改善钢筋混凝土结构的力学性能，又能够显著提高其抗锈蚀能力和耐久性。且技术工艺简单，材料成本低，可广泛应用于混凝土结构加固领域。

Description

一种钢筋混凝土结构的防锈修补方法

技术领域：

本发明涉及用于土木、水利、桥梁等钢筋混凝土结构的加固修补及防腐领域。

背景技术：

钢筋混凝土裂缝的产生有多种原因，非常复杂，通常包括以下多种类型： 1）材料选配不当形成缺陷和裂缝。使用过期水泥、骨料含泥量过高、发生碱集料反应、水泥安定性不良、水泥水化过高热形成冷缩等。2）施工违反操作规程形成缺陷和裂缝。混凝土振捣不密实，出现蜂窝；混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发，引起混凝土中出现不规则的网状裂缝；过早拆模，混凝土尚未建立足够强度，构件在实际施加与自身的重力荷载作用下，容易发生各种受力裂缝等。3）因构件受外力、变形形成缺陷和裂缝。混凝土承受拉应力、压应力、弯曲应力、剪切应力等超过混凝土自身强度；钢筋混凝土构件及结构产生较大变形，在混凝土内部引起相当大的拉应力。4）因环境因素影响形成缺陷和裂缝。如混凝土遭受侵蚀性介质腐蚀，造成钢筋锈蚀，形成混凝土结构开裂等。

裂缝的产生和扩展，将使混凝土结构变得疏松，出现表面龟裂、表层剥落等情况，进而导致钢筋的外露，加速钢筋的锈蚀，影响钢筋混凝土的承载力和耐久性，对人民的生命财产造成巨大的损失。

因此，对已经产生裂缝的钢筋混凝土构件进行修复是保护结构耐久性必不可少的一项重要技术。目前，对钢筋混凝土构件的修复方案主要由如下几种：

1.用环氧树脂修补裂缝。对于受荷载而损坏的钢筋混凝土,宽度在0.3mm以上的裂缝采用环氧树脂渗注填实。

2.用钢丝网水泥砂浆包封。对于受荷载而损坏的钢筋混凝土构件,底面和两侧表面用喷砂法使之粗糙,然后涂抹水泥砂浆,厚度约5mm；待其硬化后，将钢丝网用钉子固于砂浆层表面,将第2层砂浆抹上去盖住钢丝网, 使钢丝网砂浆层的总厚度为10-15mm。

3.粘贴钢板法。钢筋混凝土构件出现裂缝后，表面经过喷砂处理，将一块表面经处理的钢板用环氧粘接剂贴于混凝土表面，固化期间用力顶压。

上述修补方法，虽然都能很好的恢复钢筋混凝土构件的承载能力甚至于提高，但是其存在的问题也比较突出：1）构件的韧性普遍降低，梁在承载能力极限状态下容易出现脆断。2）上述修补方法未对钢筋进行保护处理，钢筋容易受浸入的侵蚀性物质作用而发生锈蚀。3）如果修补材料为环氧树脂等有机物，容易出现老化失效。4）修补材料与老混凝土的界面粘结能力差，不能很好的保证修复构件的耐久性。

发明内容：

因此，本发明提供了一种针对出现裂缝后的混凝土修补材料及其配套方法。发明了新型聚合物砂浆来修补混凝土的裂缝，能够恢复结构的外观，弥补承载力的缺失。同时，提出了通过用铝网保护套的措施来对混凝土中的钢筋进行保护，提高了结构的耐久性。

本专利发明的新型修补聚合物材料和制备技术方法主要特征如下：

1.修补聚合物砂浆：其主要成分和用量如表1。

表1 聚合物砂浆组成及性能

减水剂采用萘系或聚羧酸减水剂，减缩剂采用聚醚系列外加剂；经试验证实外加剂的选用不对试验结果产生影响。

界面剂采用3642A乳液和R2-2粉料，按R2-2粉料占界面剂的质量为14%的比例在R2-2粉料里加入3642A乳液，搅拌均匀。

开裂钢筋混凝土构件的修补步骤如下：

1）凿除去破损混凝土，使钢筋一头露出；当裂缝宽度d≥0.5mm，在裂缝表面开槽，深达到钢筋表面；当裂缝宽度d≤0.5mm， 不做处理；

2）用高压水清理混凝土表面，去除混凝土表面的碎片、粉尘；采用界面剂乳液涂刷构件表面，养护2-4小时后进行下一步的修补施工；

3）将修补聚合物砂浆和水拌合，水的重量为砂浆总重的14%，将其搅拌均匀成浆料；对于开槽的混凝土，连续嵌入聚合物修补砂浆至构件表面为止；对于未处理的混凝土，采用3-7mm厚聚合物修补砂浆做表面封闭处理；

4）将铝丝一端与钢筋连接，沿着构件四周表面缠绕成网，然后在构件表面整体施工厚度为10-30mm的聚合物修补砂浆加固层；

5）修补完成后在修补砂浆表面洒水，再用聚乙烯塑料薄膜包裹。

针对上述问题，本发明从材料组成和修补方法等多角度进行创新，研发出了新型修补材料及其配套工艺，其主要特点如下：

1）发明了有机-无机复合新型修补材料提高被修补构件的韧性:采用聚合物修补砂浆，除满足强度要求外，尚具有可挠性和与混凝土相适应的弹性模量，从而提高混凝土与修补砂浆协同工作的能力，提高了韧性。

2）提高所修补构件的耐久性：采用牺牲阳极法，将一圈铝丝缠绕在构件表面且保证一头与钢筋连接，从而提高钢筋的抗锈蚀能力。

3）粘接能力显著提高：采用扣槽法，将损伤裂化混凝土清理，用高压水清理表面，涂刷界面剂，形成较高的界面粘结强度，保证修补材料和混凝土的粘接能力。

附图说明

图1 铝网保护套 。

具体实施方式:

1.本实施例中聚合物修补砂浆的组成材料和性能如表2所示，搅拌砂浆时所加的水量为修补砂浆质量的14%。

表2 聚合物修补砂浆组成及性能

2.构件的裂缝宽度修补方法有三种类型：

2.1 构件1的裂缝宽度均小于0.5mm：

凿除去破损混凝土，使钢筋一头露出。用高压水清理表面，去除混凝土表面的碎片、粉尘。采用界面剂乳液，用滚筒滚涂在构件表面，破损部位用小刷子涂刷，养护2-4小时后进行下一步的修补施工。

采用5mm厚聚合物修补砂浆表面封闭。构件破损及裂缝修补完毕后，将铝丝一端与钢筋连接，沿着构件四周表面缠绕成网，保证网格眼均匀分布构件表面,如图1所示。铝网保护套将对钢筋进行保护，然后在构件表面整体施工厚度为20mm的聚合物修补砂浆加固层。修补完成后在修补砂浆表面洒水，再用聚乙烯塑料薄膜包裹。

采用直径为1-2mm的铝丝，纯度：99.99%；试验证实铝丝直径对于梁的抗锈蚀性能影响极小

效果评价：构件修补后养护28天，将未修补构件和修复好的构件同时浸泡在侵蚀性盐溶液中，经过一年的浸泡腐蚀后将构件进行电化学性能测试和受弯试验，比较未修补试件和采用本方法修补试件的主要指标变化情况，结果如表3所示。

表3  修补前后混凝土梁的性能对比

指标	未修补试件	修补试件
			梁抗弯极限荷载	45.23 kN	52.5 kN
梁抗弯极限挠度	34.22 mm	16.03 mm
			钢筋极化电阻	72.3 ohm*m2	425.6 ohm*m2

2.2 构件2的裂缝宽度均大于0.5mm。

在裂缝表面开槽，宽25mm、深到达钢筋，清洗干净后，采用界面剂处理混凝土表面，然后连续嵌入聚合物修补砂浆至构件表面为止。构件破损及裂缝修补完毕后，将铝丝一端与钢筋连接，沿着构件四周表面缠绕成网，保证网格眼均匀分布构件表面,如图1所示。铝网保护套将对钢筋进行保护，然后在构件表面整体施工厚度为20mm的聚合物修补砂浆加固层。修补完成后在修补砂浆表面洒水，再用聚乙烯塑料薄膜包裹。

效果评价：构件修补后养护28天，将未修补构件和修复好的构件同时浸泡在侵蚀性盐溶液中，经过一年的浸泡腐蚀后将构件进行电化学性能测试和受弯试验，比较未修补试件和采用本方法修补试件的主要指标变化情况，结果如表4所示。

表4  修补前后混凝土梁的性能对比

指标	未修补试件	修补试件
			梁抗弯极限荷载	39.6 kN	46.3 kN
梁抗弯极限挠度	42.7 mm	22.6 mm
			钢筋极化电阻	32.3 ohm*m2	377.5 ohm*m2

2.3 构件3的裂缝宽度部分大于0.5mm，部分小于0.5mm。

凿除去破损混凝土，使钢筋一头露出。用高压水清理表面，去除混凝土表面的碎片、粉尘。采用界面剂乳液，用滚筒滚涂在构件表面，破损部位用小刷子涂刷，养护2-4小时后进行下一步的修补施工。

对于宽度大于0.5mm的裂缝，在其表面开槽，宽25mm、深到达钢筋，清洗干净后，采用界面剂处理混凝土表面，然后连续嵌入聚合物修补砂浆至构件表面为止。对于宽度小于0.5mm的裂缝，采用5mm厚聚合物修补砂浆表面封闭。构件破损及裂缝修补完毕后，将铝丝一端与钢筋连接，沿着构件四周表面缠绕成网，保证网格眼均匀分布构件表面,如图1所示。铝网保护套将对钢筋进行保护，然后在构件表面整体施工厚度为20mm的聚合物修补砂浆加固层。修补完成后在修补砂浆表面洒水，再用聚乙烯塑料薄膜包裹。

效果评价：构件修补后养护28天，将未修补构件和修复好的构件同时浸泡在侵蚀性盐溶液中，经过一年的浸泡腐蚀后将构件进行电化学性能测试和受弯试验，比较未修补试件和采用本方法修补试件的主要指标变化情况，结果如表5所示。

表5  修补前后混凝土梁的性能对比

指标	未修补试件	修补试件
			梁抗弯极限荷载	42.3 kN	50.3 kN
梁抗弯极限挠度	38.5 mm	18.6 mm
			钢筋极化电阻	55.3 ohm*m2	412.5 ohm*m2

Claims (1)

1.一种钢筋混凝土结构的防锈修补方法，其特征在于：

修补聚合物砂浆，其成分和用量为：高铝水泥为总量的35%，滑石粉为总量的11%，石英砂为总量的43%，无水硬石膏粉为总量的4%，硅烷改性苯丙胶粉为总量的2%，减水剂为总量的1.3%，减缩剂为总量的0.7%，甲基磺酸亚锡为总量的3%；

修补聚合物砂浆技术指标需满足：4h抗压强度不小于20MPa，24h抗压强度不小于25MPa，7d抗压强度不小于50MPa；4h抗折强度不小于3MPa，24h抗折强度不小于4MPa，7d抗折强度不小于7MPa；24h基面粘接强度不小于1MPa，7d基面粘接强度不小于2.5MPa；

减水剂采用萘系或聚羧酸减水剂，减缩剂采用聚醚系列外加剂；

界面剂采用3642A乳液和R2-2粉料，按R2-2粉料占界面剂的质量为14%的比例在R2-2粉料里加入3642A乳液，搅拌均匀；

开裂钢筋混凝土构件的修补步骤如下：

1）凿除去破损混凝土，使钢筋一头露出；当裂缝宽度d≥0.5mm，在裂缝表面开槽，深达到钢筋表面；当裂缝宽度d≤0.5mm， 不做处理；

2）用高压水清理混凝土表面，去除混凝土表面的碎片、粉尘；采用界面剂乳液涂刷构件表面，养护2-4小时后进行下一步的修补施工；

3）将修补聚合物砂浆和水拌合，水的重量为砂浆总重的14%，将其搅拌均匀成浆料；对于开槽的混凝土，连续嵌入聚合物修补砂浆至构件表面为止；对于未处理的混凝土，采用3-7mm厚聚合物修补砂浆做表面封闭处理；

4）将铝丝一端与钢筋连接，沿着构件四周表面缠绕成网，然后在构件表面整体施工厚度为10-30mm的聚合物修补砂浆加固层；

5）修补完成后在修补砂浆表面洒水，再用聚乙烯塑料薄膜包裹。

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