水工建筑物鋼筋銹蝕破壞與修補處理

劉偉華

（菏澤市閆潭灌區水利管理處，山東 菏澤 274000）

水工建筑物多以混凝土結構組成，而這些混凝土結構多處在氣候惡劣的環境中，受泥沙、水流、物理、化學、氣溫等影響頗多，混凝土中鋼筋銹蝕破壞最為常見，致使許多水工建筑物的運行壽命大為縮短。這不但妨礙其安全可靠地運行，而且給工農業生產帶來直接或間接的影響，是一個亟待解決的問題。

1 混凝土中鋼筋銹蝕特點

1.1 鋼筋銹蝕破壞的地域特點

遠離沿海的內河水工建筑物的鋼筋銹蝕，一般是由于混凝土保護層碳化或在施工期摻用含氯鹽的外加劑所致；沿海水工建筑物的鋼筋銹蝕則主要是由氯離子侵蝕或氯離子侵蝕和碳化聯合作用造成的。

1.2 鋼筋銹蝕的工程部位

一是水工鋼筋混凝土結構的鋼筋銹蝕部位均發生在最低水位變化區以上，長期處于水下的部位一般均無銹蝕。二是處于較惡劣環境條件部位處（易遭受干濕循環、凍融破壞、日照部位及迎風面）的梁、板、柱，易首先發生鋼筋銹蝕，且最先出現于構件的邊角處、梁板底部。三是沿海水工鋼筋混凝土結構一般是潮差浪濺區首先發生鋼筋銹蝕。

1.3 鋼筋銹蝕破壞的形態特征

一般情況下，混凝土中鋼筋銹蝕處于加速期和破壞期的形態特征是：1）有銹跡透過保護層滲到混凝土表面；2）鋼筋所在位置的混凝土表面出現與鋼筋平行的細裂縫；3）裂縫在混凝土厚度范圍內從一根鋼筋伸向另一根，保護層局部剝離空鼓（若用錘子敲擊，會有清晰的空洞聲）；4）混凝土保護層局部呈片狀剝離崩落，使鋼筋外露，處于自由銹蝕狀態。

處于發展期的鋼筋銹蝕，由于銹蝕產物較少，尚不至于對混凝土保護層有任何明顯損害，因此，從外觀不能斷定鋼筋是否已經開始銹蝕。實際上，水工建筑物鋼筋混凝土結構的鋼筋銹蝕一般首先發生在某些薄弱環節處，以及易受周圍環境因素作用的部位。對于沒有顯露出銹蝕破壞特征的部位，其內部鋼筋是否已經開始銹蝕需通過現場檢測來判斷。

2 鋼筋銹蝕的修補處理

鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結構的危害性極大，到加速期和破壞期會明顯降低結構的承載能力，嚴重威脅結構的安全性，而且修復技術復雜，耗資大，修補效果不能完全保證。因此，一旦發現混凝土中鋼筋有銹蝕跡象，就應及早采取合適的防護和處理措施。

2.1 恢復鋼筋周圍的堿性環境

1）將銹蝕鋼筋周圍已碳化或遭氯鹽污染的混凝土剝除，并重新澆筑新水泥混凝土或聚合物水泥混凝土。2）剝除局部已出現裂縫或剝離、空鼓的混凝土，用新水泥混凝土或聚合物水泥混凝土修補，并對其他部位進行適當的防護處理。3）限制混凝土中的水分含量，延緩或抑制混凝土中鋼筋的銹蝕。一般采用涂刷防護涂層，限制或降低混凝土中氧和水份含量，但防水處理僅能當作臨時的應付措施，延緩鋼筋混凝土結構的老化速度，直到有可能采取更有效的修補處理措施。

2.2 采用外加電流陰極保護技術

外加電流陰極保護是向被保護的銹蝕鋼筋通入微小直流電，使銹蝕鋼筋變成陰極，被保護起來免遭銹蝕，另設防腐蝕材料作為陽極，亦即陰極保護作用是靠長期不斷地消耗電能，使被保護鋼筋為陰極，外加耐蝕輔助電極為陽極來實現。

3 鋼筋銹蝕剝蝕修補材料

3.1 保護層回填修補材料

修補所選用的保護層回填材料應滿足在特定的環境下，能在預定的時間內抵抗和隔絕侵蝕性介質，并通過保護層向鋼筋表面遷移防止鋼筋銹蝕。常用的保護層回填修補材料有：預縮水泥沙漿、聚合物水泥沙漿、環氧沙漿、聚酯沙漿、水泥混凝土、聚合物水泥混凝土、環氧樹脂混凝土和聚酯樹酯混凝土等。

3.2 鋼筋阻銹劑

鋼筋阻銹劑通常用來防止氯鹽對鋼筋的腐蝕，特別是當采用海沙或摻有氯鹽防凍劑時，也可用于鋼筋銹蝕破壞的修補。阻銹劑一般摻在混凝土中，通過化學和電化學作用或吸咐作用，在鋼筋表面的陽極區和（或）陰極區形成致密的不容性保護膜或吸附膜（鈍化膜），覆蓋在鋼筋表面上抑制陽極和陰極過程的發生。由此可將阻銹劑區分為陽極型阻銹劑、陰極型阻銹劑和復合型阻銹劑。目前一般均使用復合阻銹劑。阻銹劑的主要成分為：亞硝酸鹽、鉻酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、偏鋁酸鹽、氯化亞錫、氟化物、安息香酸及鈉鹽，其中以亞硝酸鹽的阻銹效果為最佳。

3.3 界面黏結處理劑

為了使修補體與老混凝土能達到牢固結合，整體工作共同承載，回填澆筑修補體時最好涂刷一層高黏結性界面粘結處理劑。常用的界面黏結處理劑有高強水泥漿、聚合物水泥凈漿、環氧樹脂類膠粘劑等。

3.4 防護涂層材料

防護涂層是為了彌補鋼筋混凝土結構物自身抗滲能力不足或鋼筋保護層過薄而在混凝土表面額外涂覆的保護層。防護層應具有優良的氣密性、防水性和耐水性。常用的防護層材料有：聚合物水泥沙漿、聚合物乳液型防碳化涂料、HS型系列環氧厚漿涂料等。

4 結語

目前，隨著國家對水利建設投入加大，水工鋼筋混凝土結構的應用將越來越多。過去為減少外界環境對一些大壩及水電站鋼筋混凝土構件的破壞，采用鋼筋阻銹劑、涂防護層等技術，明顯增加了水工鋼筋混凝土構件的使用壽命。在以后的水利工程建設中，事先對鋼筋采取防銹蝕處理將對延長水工鋼筋混凝土構件的使用壽命具有重大意義。

［1］ 羅建群，羅金好.水工混凝土建筑物老化病害及防治［M］.北京：中國農業科技出版社，1995.

［2］ 何肇弘，胡士耀.既有建筑物質量檢驗與可靠性評定［M］.北京：中國鐵道出版社，1992.

［3］ 喬生祥.水工混凝土缺陷檢測和處理［M］.北京：中國水利水電出版社，1997.7.

［4］ 鄧進標，鄒志暉，韓伯鯉.水工混凝土建筑物裂縫分析及其處理［M］.武漢：水利電力大學出版社，1998.12.