CN105036695A - 钢筋混凝土结构体的修复防护层及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土结构体的修复防护层及其施工方法，其在老混凝土结构体的修补处施工有由MPC砂浆或纤维MPC复合材料形成的修复层，并在该钢筋混凝土结构体的表面施工有由MPC净浆形成的、且位于所述修复层外侧的防护层。本发明充分利用MPC基材料与老混凝土粘结力强、抗氯离子渗透性能优异、早强快凝等性能优势，并基于经济性和抗渗性能优化，以硅灰和粉煤灰掺量变化调配材料色泽，将MPC砂浆或纤维MPC砂浆与MPC净浆组合使用，以砂浆材料作修补、以净浆材料作防护，最终形成表面光洁平整、色泽均匀、抗渗性能优的钢筋混凝土结构修复防护层，其能够有效修复已受损的混凝土结构，并在钢筋混凝土结构体外形成密实、美观的磷酸镁水泥防护层。

Description

钢筋混凝土结构体的修复防护层及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土结构体的修复防护层及其施工方法，属于钢筋混凝土结构修复补强与防护技术领域。

背景技术

混凝土结构的耐久性一直是学术研究和工程界关注的热点，而混凝土结构的盐害、冻融损害和碳化，进一步带来钢筋的锈胀破坏，严重影响了混凝土结构的承载力和耐久性，对混凝土结构的修复及防护工作应贯穿于其整个寿命周期。

目前，多采用的混凝土涂层防护技术是在混凝土或钢筋混凝土表面涂刷保护涂层，形成憎水层或将混凝土表面孔隙及缺陷封闭，有效地阻止水分及盐类等的侵入，从而起到混凝土机构的防护作用。住房和城乡建设部2011年先后发布了《混凝土结构防护用成膜型涂料》(JG/T335)、《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》(JG/T336)及《混凝土结构防护用渗透型涂料》(JG/T337)，推广并规范混凝土结构修复和防护用材料的设计与质量控制。其中，用于防护混凝土结构的成膜型涂料包括环氧树脂类、丙烯酸酯类聚氨酯类、氯化橡胶等；而渗透型涂料包括硅烷、硅氧烷等为主要组分的溶剂类或水性涂料，JG/T335和JG/T337不仅规定了涂料与混凝土基体的附着力，还具体规定了抗氯离子渗透等防护性能；然而，这类涂料类防护层厚度一般小于1mm，对混凝土结构无修复与加固作用，也不能抵御外来机械碰撞与摩擦。修复用聚合物砂浆是由聚合物、水泥、细骨料、添加剂等为主要原料用于混凝土结构的加固或修复，JG/T336规定了该类材料的凝结时间和强度指标，并未规定其对混凝土结构的抗氯离子渗透等防护性能要求，而已有的研究与工程应用表明，聚合物乳液成膜后填充了砂浆孔隙，从而改善了抗渗、抗碳化、抗有害离子渗透的性能，能对混凝土结构起防护作用。本发明提出的磷酸镁水泥基复合材料具有早强快凝、干缩小、与老混凝土粘结强度高、抗水、氯离子渗透性强、耐硫酸盐、氯盐侵蚀性能优良等特性，将其裹敷于新成型建筑结构或老混凝土结构外，即可实现对混凝土结构的防护的效果，也可用于混凝土结构破损部位的修复。

磷酸镁水泥(简称MPC)基复合材料属刚性防护层，不同于柔性的保护涂层，具有抗氯离子渗透、抗盐侵蚀性能的同时能参与结构受力，具有更好的长久防护性能。发明专利(CN103924689A)提出“应用磷酸镁水泥防护钢筋的方法”，即在绑扎好的钢筋表面涂刷磷酸镁水泥浆以达到保护钢筋作用，但实际操作中，涂刷的浆体厚度难以控制均匀，浇筑混凝土后的振捣过程容易使固化于钢筋上的磷酸镁净浆薄层碎裂剥离，因此，该方法只能在钢筋笼绑扎后和浇筑水泥混凝土期间对钢筋有较好的防护作用。发明专利(CN103145397A)基于磷酸镁水泥基材料的早强快凝特性，提出“一种基于建筑中破损石材的快速修补材料及其制备方法”；发明专利(CN103104100A)针对钢板、FRP加固混凝土的缺陷，提出“应用磷酸镁水泥和纤维布复合材料加固混凝土的方法”；而发明专利(CN104763163A)基于磷酸镁水泥基材料的低碱特性，提出“一种E玻纤织物增强磷酸镁水泥基混凝土薄板加固RC梁的加固方法及工艺”，并通过实施例证明了该方法对梁体承载力具有明显的增强效果。其它关于磷酸镁水泥基材料用于钢筋混凝土结构的修复和防护的专利及文献尚未见报道，尤其是本发明提出的磷酸镁水泥基材料具有较强的抗氯离子渗透、抗氯盐、硫酸盐侵蚀性能，能实现对钢筋混凝结构的防护作用，并可以根据色泽及装饰需要调节材料组分中的硅灰或粉煤灰的掺量、可以根据修复防护层的抗裂性能要求调节材料组分中短切纤维的掺量。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，提供一种钢筋混凝土结构体的修复防护层及其施工方法，其能够有效修复已受损的混凝土结构，并在钢筋混凝土结构体外形成密实、美观的磷酸镁水泥防护层。

本发明的技术方案是：一种钢筋混凝土结构体的修复防护层，包括受损的老混凝土结构体，其特征在于：在所述老混凝土结构体的修补处施工有由MPC砂浆或纤维MPC复合材料形成的修复层，并在该钢筋混凝土结构体的表面施工有由MPC净浆形成的、且位于所述修复层外侧的防护层。

所述MPC净浆由死烧氧化镁粉、复合缓凝剂、工业级磷酸二氢钾、掺合料加水拌合而成，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰中的任意一种或两种，其中，(复合缓凝剂的质量)/(死烧氧化镁粉和掺合料的总质量)＝11％～14％，(掺合料的质量)/(死烧氧化镁粉和掺合料的总质量)＝0％～10％，(工业级磷酸二氢钾的质量)/(死烧氧化镁粉的质量)＝1:2～1:3，(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.11～0.13，该MPC净浆的浆体稠度为30±2mm；

所述MPC砂浆由死烧氧化镁粉、复合缓凝剂、工业级磷酸二氢钾、掺合料和骨料加水拌合而成，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰中的任意一种或两种，其中，(工业级磷酸二氢钾的质量)/(死烧氧化镁粉的质量)＝1:1.5～1:2.5，(骨料的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.75:1～1.25:1，(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.16～0.18，该MPC砂浆的浆体稠度为30±2mm；

所述纤维MPC复合材料由上述MPC净浆或MPC砂浆中掺入0.75％～1％体积掺量的3mm～9mm长度的短切纤维均匀搅拌而成，且该纤维MPC复合材料中，(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)在上述MPC净浆或MPC砂浆用水量的基础上增大1％～4％。

所述纤维MPC复合材料中的短切纤维选自PVA纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、微细钢纤维中的任意一种或两种以上的混合物。

所述钢筋混凝土结构体的修复防护层的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、凿除老钢筋混凝土结构体上锈胀破裂的混凝土块体，露出锈蚀钢筋；

步骤二、对露出的锈蚀钢筋进行除锈处理后，吹除浮尘得到清洁的修补面，并在钢筋上涂刷防锈剂；

步骤三、对老钢筋混凝土结构体表面需要做防护层的部位，采用气动凿毛机凿毛混凝土表面，并清除表面浮动颗粒和块体；

步骤四、用水冲洗凿除面的粉尘及碎屑，使表面湿润但无积水；

步骤五、在修补面涂刷稠度为35mm～45mm的MPC净浆界面剂，涂刷厚度3mm～5mm，然后将调配好的MPC砂浆或纤维MPC复合材料抹压于该修补面，完成修复层的施工；

步骤六、将调配好的MPC净浆抹压于设计的防护层部位，完成防护层的施工。

作为优选，所述步骤六中，所述MPC净浆在老钢筋混凝土结构体表面的涂抹厚度为5mm～15mm，并在MPC净浆抹压过程中以亚克力薄板作模板，轻拍亚克力薄板表面以排除气泡，使防护层表面平整，并以模板夹夹持。

作为优选，该方法还包括步骤七：在所述步骤六完成3小时后，拆除所述亚克力模板，用喷雾器进行水喷湿润，并用薄膜覆盖养护。

本发明的优点是：本发明充分利用MPC基材料与老混凝土粘结力强、抗氯离子渗透性能优异、早强快凝等性能优势，并以硅灰和粉煤灰掺量变化调配材料色泽，基于经济性和抗渗性能优化的目的，将MPC砂浆或纤维MPC砂浆与MPC净浆组合使用，以砂浆材料作修补、以净浆材料作防护，最终形成表面光洁平整、色泽均匀、抗渗性能优的钢筋混凝土结构修复防护层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中钢筋混凝土简支梁的结构示意图；

图2为实施例一中修复钢筋混凝土简支梁工艺流程图；

图3为实施例二中掺合料对MPC砂浆/P·O砂浆电通量的影响曲线图；

图4为实施例二中掺不同短切纤维的磷酸镁水泥砂浆电通量实验的电流变化曲线；

图5为实施例二中短切纤维对MPC砂浆/P·O砂浆电通量的影响柱状图；

图6为实施例二中不同MPC砂浆与P·O砂浆叠合试件形貌；

图7为实施例二中不同MPC砂浆叠合层厚度对叠合试件通电电流的影响曲线图；

图8为不同MPC砂浆叠合层厚度对试件电通量的影响柱状图；

图9为实施例二中不同MPC净浆涂层厚度对叠合试件通电电流的影响曲线图；

图10实施例二中不同MPC净浆涂层厚度对叠合试件电通量的影响柱状图；

图11为实施例二中测试的各组试件的半电池法测试的电位值；

图12为M组试件与P组试件腐蚀后外观形貌对比照片；

图13为P组试件锈蚀后表面裂缝形貌照片。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例一：钢筋混凝土结构体修复防护层的施工

现以图1示出的这种钢筋混凝土结构的简支梁为例，来具体说明本发明钢筋混凝土结构体修复防护层的施工方法。假定该简支梁因钢筋锈蚀而使保护层局部胀裂破碎，因此采取局部修复和梁体中下部通长整体涂覆防护层的技术方案，设计的修复防护层施工工艺流程如图2所示。

该缺陷梁修复与防护处理工艺流程具体如下：

1)在梁体表面标出非锈胀的混凝土裂缝及锈胀破裂区域，作为修复对象；

2)对非锈胀的混凝土裂缝，人工凿除该裂缝两侧的混凝土，进行扩缝处理至2mm～5mm；

3)对锈胀破裂的混凝土块体(即所述的锈胀破裂区域)须凿除，露出锈蚀钢筋；

4)对露出的锈蚀钢筋进行除锈处理后，吹除浮尘得到清洁的修补面，并在钢筋上涂刷防锈剂；

5)对梁底、梁侧需要做防护层的部位采用气动凿毛机凿毛混凝土表面，并清除表面浮动颗粒和块体；

6)用水冲洗混凝土裂缝内及凿除面的粉尘及碎屑，使表面湿润但无积水；

7)调配适量的、稠度为30mm～40mm的MPC净浆，以抹灰刀压入混凝土裂缝，缝较宽的以塑料胶片插捣，多次抹压MPC净浆至混凝土裂缝内浆体密实，调配的MPC净浆一般15分钟内用完，使用中手工多次搅拌以防凝固(如梁体上无混凝土裂缝，可不进行此工序操作)；

8)对大块的混凝土修补面涂刷稠度为35mm～45mm的MPC净浆界面剂，涂刷厚度3mm～5mm，调配MPC砂浆(或纤维MPC复合材料)，抹压于修补面，以原构件截面尺寸控制抹压的MPC砂浆(或纤维MPC复合材料)厚度，完成修复层的施工；

9)根据梁体老混凝土色泽，调整硅灰和粉煤灰的掺量，拌制稠度为32±2mm的MPC净浆，涂抹于设计的防护层部位，控制涂抹厚度在10mm(一般为5～15mm)左右，涂抹时可沿梁体长度方向分段实施，并在MPC净浆涂抹过程中以亚克力薄板作模板，轻拍亚克力薄板表面以排除气泡、使防护层表面平整，并以模板夹夹持，完成防护层的施工；

10)在上述工序9)施工3h后，拆除亚克力模板，形成光洁平整的防护层表面，检查修复防护层，做最后修饰；用喷雾器进行水喷雾养护，并用薄膜覆盖养护。

所述MPC净浆由死烧氧化镁粉(MgO，简称M)、复合缓凝剂(CompositeRetarder，简称CR，包括硼砂、十二水合磷酸氢二钠和一种氯化物)、工业级磷酸二氢钾(KH₂PO₄，简称K)、掺合料加水拌合而成，所述掺合料选自粉煤灰(FlyAsh，简称FA)、硅灰(SilicaFume，简称Si)中的任意一种或两种。其中，m_CR/m_(M+掺)＝11％～14％，即：(复合缓凝剂的质量)/(死烧氧化镁粉和掺合料的总质量)＝11％～14％。m_掺/m_(M+掺)＝0％～10％，即：(掺合料的质量)/(死烧氧化镁粉和掺合料的总质量)＝0％～10％。m_K/m_M＝1:2～1:3，即：(工业级磷酸二氢钾的质量)/(死烧氧化镁粉的质量)＝1:2～1:3。m_W/m_MPC＝0.11～0.13，即：(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.11～0.13。该MPC净浆的浆体稠度为30±2mm。

所述MPC砂浆由死烧氧化镁粉、复合缓凝剂、工业级磷酸二氢钾、掺合料和骨料加水拌合而成，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰中的任意一种或两种。其中，m_K/m_M＝1:1.5～1:2.5，即：(工业级磷酸二氢钾的质量)/(死烧氧化镁粉的质量)＝1:1.5～1:2.5。骨胶比＝0.75:1～1.25:1，即：(骨料的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.75:1～1.25:1。(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.16～0.18，即水胶比为0.16～0.18，该MPC砂浆的浆体稠度为30±2mm。而所述骨料宜采用级配中砂、或粒径小于2.36mm的天然砂和粒径为0.6mm～4.75mm的机制砂组成的混合砂，混合砂m_天然砂/m_机制砂＝1:1～1:2。

所述纤维MPC复合材料由上述MPC净浆或MPC砂浆中掺入0.75％～1％体积掺量的3mm～9mm长度的短切纤维均匀搅拌而成。视拌合物干涩程度及实测稠度，在上述净浆或砂浆的水胶比基础上增大1％～4％，即(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)在上述MPC净浆或MPC砂浆用水量的基础上增大1％～4％。骨胶比＝0.75:1～1:1。所述短切纤维选自PVA纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、微细钢纤维中的任意一种或两种以上的混合物。

上述的MPC净浆、MPC砂浆和纤维MPC复合材料统称为MPC凝胶材料，也称磷酸镁水泥基复合材料。

实施例二：磷酸镁水泥基复合材料抗氯离子渗透性能实验验证

(1)实验背景

水泥基材料护筋性研究常见的是以氯离子侵蚀为研究对象，主要原因在于氯离子的活性和强渗透性，其在水泥混凝土基体中渗透到达钢筋表面后，能迅速破坏钝化膜，形成“活化—钝化”腐蚀电池，发生复杂的电化学腐蚀，使钢筋表面Fe原子失去电子成为Fe离子，同时，在氧气与水的共同作用下形成氧化物而体积膨胀，由此促使混凝土保护层开裂，水和氧则渗入裂缝直达钢筋，钢筋则加速腐蚀。因此，考察对混凝土结构的修复、防护效果常以氯化物环境下的物理力学指标变化及氯离子渗透性为依据，氯化物环境包括海洋环境、除冰盐环境及氯离子含量较高的环境，室内实验验证则以修复防护材料标准试件的氯化钠溶液浸泡或干湿循环后的力学性能、快速氯离子迁移系数法或电通量法测试氯离子在修复防护材料中的渗透性，本实施例以电通量法验证磷酸镁水泥基复合材料的抗氯离子渗透性能。

(2)实验方法及分组

本实施例采用LC-8型混凝土电通量测试仪开展实验，在试件28d龄期后进行切割制备标准试件，在恒温保湿的环境中测试，实验持续6h，电脑自动采集实验数据，数据间隔为1min，试验电位恒定为60V。为对磷酸镁水泥基材料的抗氯离子渗透性能有全面的分析和了解，拟定表1所列的实验分组方案，各组材料配比如表2所示。

表1电通量对比实验分组及编号

表2各组磷酸镁水泥基材料配比

表1中实验方案引入硅酸盐水泥材料做横向实验对比，采用海螺牌P·O42.5水泥，标准稠度用水量为27％，初凝时间为90min，终凝时间为140min。硅酸盐水泥材料配比设计参照JGJ/T98-2010规定，设计结果如表3所示。

表3各组硅酸盐水泥基材料配比及实测28d强度

(3)实验结果

A、掺合料品种对水泥砂浆抗氯离子渗透性能的影响

表4和图3所列实测电通量表明，掺用粉煤灰使磷酸镁水泥砂浆和硅酸盐水泥砂浆电通量分别降低15.3％和21.8％，而掺硅灰的分别降低64.4％和36.3％。值得关注的是，硅灰和粉煤灰复合掺用，使磷酸镁水泥砂浆和硅酸盐水泥砂浆电通量分别降低79.6％和59.1％，表现出更好的增密抗渗效果，其原因可能在于硅灰和粉煤灰的复合形成级配更佳的混合微集料，有利于减少较大的连同性孔隙和堵塞毛细孔。根据美国标准ASTMC1202规定的电通量与氯离子渗透性关系，磷酸镁水泥基材料的Cl^-渗透性均“非常低”，而掺用硅灰使硅酸盐砂浆的Cl^-渗透性由“中”将为“低”。此外，混掺硅灰和粉煤灰使磷酸镁水泥砂浆相对硅酸盐水泥砂浆的电通量的35.2％降为17.6％。

表4掺不同掺合料的水泥砂浆电通量测试值

B、纤维品种对水泥砂浆抗氯离子渗透性能的影响

图4为PVA纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等三种纤维对磷酸镁水泥基材料电通量实验过程中电流的影响，电流发展曲线的分布表明，PVA纤维MPC砂浆通过电流相对较大、而玄武岩纤维MPC砂浆通过的电流相对较小。电流的变化特征表明，纤维的掺用，使MPC硬化体在通电开始阶段很快达到相对稳定的电流值，而不同于未掺纤维的MPC砂浆具有毛细孔逐步打通、电流值逐渐增大的发展过程；由此可见，纤维的掺入使MPC砂浆硬化体中的毛细孔增多、毛细孔径加大，使得负离子较顺畅地随电位差而迁移。

但表5和图5实测数据表明，相同的纤维体积掺量条件下，纤维磷酸镁水泥砂浆的电通量远低于纤维硅酸盐水泥砂浆，即纤维增强磷酸镁水泥基复合材料具有优异的抗氯离子渗透性能。

表5掺不同纤维的水泥砂浆电通量测试值

C、不同材料叠合后抗氯离子渗透性能

已有研究表明，磷酸镁水泥与老混凝土粘结强度高，对老混凝土结构的维修加固必然要考虑其与老混凝土叠合后抵抗侵蚀介质的侵入能力，是否能有利于钢筋的防护，为此，本实施例进一步研究磷酸镁水泥材料与硅酸盐水泥砂浆叠合后抗氯离子渗透性能，实验方案如表1所示，叠合试件形貌如图6所示，实验以MPC基材料面对装有NaCl溶液的实验槽。

(a)磷酸镁水泥砂浆厚度对抗氯离子渗透性能的影响

根据实测电流值绘制图7，电流随通电时间的发展曲线表明，在P·O42.5砂浆层上叠合1cm的MPC砂浆，明显降低了通过试件的电流值；而随MPC砂浆层的厚度增大，通过试件的电流值也逐渐减小；而且，明显不同于单一材料试件的是，随通电时间的延长，叠合试件通过的电流值呈明显的下降趋势，分析其原因可能是随电位差驱动负离子的迁移，在MPC与P·O砂浆界面层生产新的胶凝体而堵塞毛细孔，阻止负离子进一步渗透。

表6不同MPC砂浆叠合层的砂浆试件电通量测试值

表6和图8的实测数据表明，1cm的MPC砂浆叠合层降低叠合材料试件电通量的36.0％；随MPC砂浆层厚增大，电通量降低幅度相对较小，每增厚1cm电通量降幅为5％左右。

(b)磷酸镁水泥净浆厚度对抗氯离子渗透性能的影响

与上列MPC砂浆涂层做法相似，只是采用MPC净浆，其与硅酸盐水泥砂浆粘结层厚度控制为5mm、10mm、15mm三种。如图9所示的实测电通量实验电流发展曲线表现出相似于MPC砂浆涂层的规律，即电流随通电时间发展先上升后下降；而5mm的MPC净浆涂层使硅酸盐水泥砂浆实验电流降低了30％，10mm厚涂层的电流降低80％，但MPC净浆由10mm增厚到15mm，电流降低幅度不大；而且，MPC净浆对电流的阻止作用明星高于MPC砂浆。表7和图10的实测电通量结果表明，5mm、10mm、15mm厚的MPC净浆涂层使试件电通量分别降低40.2％、84.2％和88.2％；而10mm涂层厚度的MPC净浆叠合P·O42.5砂浆试件电通量只有MPC砂浆叠合试件(编号D-1)的24.7％，是单一MPC砂浆(编号A-1)电通量的38.1％,是单一硅酸盐水泥砂浆(编号A-2)电通量的15.8％，由此体现出MPC净浆具有陶瓷的致密特性、抗氯离子渗透能力较强。

表7不同MPC净浆涂层厚度的叠合试件电通量测试值

由实施例二的实验结果表明，磷酸镁水泥基复合材料具有优异的抗氯离子渗透性能，将该类材料叠合或涂覆于钢筋混凝土结构表面，能有效抵御氯盐侵蚀和渗透，由此实现护筋性能。由此，进一步通过实施例三予以验证。

实施例三、磷酸镁水泥基复合材料护筋性实验验证

(1)实验方法及分组

理论上来讲，钢筋的锈蚀必须具备氧气、水和促使钝化膜破坏的Cl^-等，若包裹钢筋的水泥基体材料抗侵蚀介质渗性好，上述不利因素也就侵蚀不了钢筋。本实施例基于上述实验结果，通过MPC砂浆和P·O42.5砂浆中埋置钢筋进行恒电位加速腐蚀实验，设计的试件的尺寸为高150mm、中心插入钢筋。实验控制恒定电压为30V，每隔5min采集一次电流值，计算导电量，基体因钢筋锈蚀而胀裂，裂缝宽度达0.2mm时终止实验。

(2)实验结果

A、电位测试

通电腐蚀过程中，每12h从腐蚀箱中取出试件，放于室内自然吹干12h；以半拧干毛巾包裹试件5分钟，使试件表明均匀湿润，立即用钢筋锈蚀仪，对试件沿外周均匀标定的16个测点测试电位；测试后立即进行下一次通电加速腐蚀实验，此过程兼具干湿循环侵蚀过程。图11为测试的各组试件的半电池法测试的电位值，其电位曲线特征表明，硅酸盐水泥基材料随加速腐蚀时间的延长、电位呈减小趋势，钢筋的锈蚀概率逐渐增大；而磷酸镁水泥基材料呈相反规律，电位曲线成增大趋势，初始状态MPC基材料的电位达-200～-400mV，显然，这时钢筋并未锈蚀，但磷酸镁水泥较低的碱性并未使钢筋象硅酸盐水泥基体那样形成钝化膜，从而使钢筋腐蚀电位比硅酸盐水泥中的高；但在恒电压通电后，促使MPC中的钢筋表面进一步磷化，形成不导电的磷酸铁膜层，这钢筋的钝化提高了腐蚀电位值。由此看来，通电方式反而提高了钢筋抗侵蚀能力。

B、试件锈胀开裂

在间断性通电及类似干湿循环的加速腐蚀过程中，磷酸镁水泥基材料与硅酸盐水泥材料对钢筋的防护性能区别明显；硅酸盐水泥试件在3天左右(即通电腐蚀30h左右)NaCl溶液逐渐浑浊，试件表面逐渐显露锈斑；而磷酸镁水泥试件浸泡的NaCl溶液始终处于清澈状态。根据记录的电流数据中的突变值，推算试件可能的开裂时间，五组硅酸盐水泥试件的开裂时间如表8所示，在硅酸盐水泥试件全部锈胀开裂，致使通电电流达到限值时，磷酸镁水泥试件中的钢筋均未出现锈蚀迹象。

表8恒电位加速腐蚀基体开裂时间

发明人通过M-1、P-1、M-5和P-5试件的对比照片(如图12和图13所示)明显看出，同样的侵蚀试件和侵蚀介质，磷酸镁水泥基材料始终未出现钢筋锈蚀现象；而硅酸盐水泥基材料内的钢筋严重锈蚀，裂缝贯穿于试件上下和中心至外周；P组试件上部有白色物质，为NaCl结晶，是试件内外随水分挥发而产生的NaCl溶质结晶；P组试件中下部位均出现黑色物质，是通电加速腐蚀过程致使溶液中下部氧气不足而生成的Fe₃O₄。

当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢筋混凝土结构体的修复防护层，包括受损的老混凝土结构体，其特征在于：在所述老混凝土结构体的修补处施工有由MPC砂浆或纤维MPC复合材料形成的修复层，并在该钢筋混凝土结构体的表面施工有由MPC净浆形成的、且位于所述修复层外侧的防护层。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土结构体的修复防护层，其特征在于：所述MPC净浆由死烧氧化镁粉、复合缓凝剂、工业级磷酸二氢钾、掺合料加水拌合而成，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰中的任意一种或两种，其中，(复合缓凝剂的质量)/(死烧氧化镁粉和掺合料的总质量)＝11％～14％，(掺合料的质量)/(死烧氧化镁粉和掺合料的总质量)＝0％～10％，(工业级磷酸二氢钾的质量)/(死烧氧化镁粉的质量)＝1:2～1:3，(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.11～0.13，该MPC净浆的浆体稠度为30±2mm；

所述MPC砂浆由死烧氧化镁粉、复合缓凝剂、工业级磷酸二氢钾、掺合料和骨料加水拌合而成，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰中的任意一种或两种，其中，(工业级磷酸二氢钾的质量)/(死烧氧化镁粉的质量)＝1:1.5～1:2.5，(骨料的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.75:1～1.25:1，(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)＝0.16～0.18，该MPC砂浆的浆体稠度为30±2mm；

所述纤维MPC复合材料由上述MPC净浆或MPC砂浆中掺入0.75％～1％体积掺量的3mm～9mm长度的短切纤维均匀搅拌而成，且该纤维MPC复合材料中，(水的质量)/(死烧氧化镁粉和工业级磷酸二氢钾的总质量)在上述MPC净浆或MPC砂浆用水量的基础上增大1％～4％。

3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土结构体的修复防护层，其特征在于：所述纤维MPC复合材料中的短切纤维选自PVA纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、微细钢纤维中的任意一种或两种以上的混合物。

4.一种如权利要求1或2或3所述钢筋混凝土结构体的修复防护层的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、凿除老钢筋混凝土结构体上锈胀破裂的混凝土块体，露出锈蚀钢筋；

步骤二、对露出的锈蚀钢筋进行除锈处理后，吹除浮尘得到清洁的修补面，并在钢筋上涂刷防锈剂；

步骤三、对老钢筋混凝土结构体表面需要做防护层的部位，采用气动凿毛机凿毛混凝土表面，并清除表面浮动颗粒和块体；

步骤四、用水冲洗凿除面的粉尘及碎屑，使表面湿润但无积水；

步骤五、在修补面涂刷稠度为35mm～45mm的MPC净浆界面剂，涂刷厚度3mm～5mm，然后将调配好的MPC砂浆或纤维MPC复合材料抹压于该修补面，完成修复层的施工；

步骤六、将调配好的MPC净浆抹压于设计的防护层部位，完成防护层的施工。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其特在于：所述步骤六中，所述MPC净浆在老钢筋混凝土结构体表面的涂抹厚度为5～15mm，并在MPC净浆抹压过程中以亚克力薄板作模板，轻拍亚克力薄板表面以排除气泡，使防护层表面平整，并以模板夹夹持。

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于该方法还包括步骤七：在所述步骤六完成3小时后，拆除所述亚克力模板，用喷雾器进行水喷湿润，并用薄膜覆盖养护。