探讨钢筋混凝土结构通病的产生与处理措施

摘 要：本文主要探讨钢筋混凝土结构通病的产生与处理措施。钢筋混凝土结构通病是建筑物最常见的病害之一，产生的原因是多样的。混凝土结构病害发生时，有害介质以水或气体为载体透过裂缝、毛细孔在混凝土结构中逐步分散。所以，结构中的缝隙或毛细孔道是防治病害是提高混凝土结构安全性能的重中之重。

关键词：钢筋混凝土处理方法防护措施

1 通病产生的现象及原因

（1）表层缺陷：钢筋混凝土结构因设计和施工阶段的不合理，如混凝土在搅拌过程中搅拌时间不够，未拌和均匀，导致混凝土和易性差，振捣不密实，或者使用表面不光滑或粘附水泥浆渣等杂物未清理干净的模板将会产生的蜂窝、麻面等现象。因施工质量差所引起，如灌筑时钢筋保护层垫块发生位移或垫块太少或漏放垫块，钢筋将会紧贴模板，在结构设计时钢筋选配不当，使得钢筋布置过密，或施工时混凝土离析，砂浆分离，石子成堆，严重漏浆，又未进行振捣亦能产生露筋、孔洞等现象。未经处理的施工缝、变形缝，未清除水泥表层薄膜，未清除松散混凝土面层，或者混凝土浇灌高度过大，未设串筒、溜槽，造成混凝土离析，底层交接处未灌接缝砂浆层，易产生缝隙、夹层现象。混凝土浇筑后养护不良，发生脱水现象，使混凝土强度下降，或模板吸水膨胀使混凝土边角拉裂，拆模时，边角处被粘掉或者边角受到外力或重物撞击，或保护不好，导致棱角被碰掉以及模板未涂刷隔离层，或涂刷不均，易发生缺棱掉角的破坏现象。此外，混凝土浇筑后，表面未进行扫平压光，造成混凝土表面粗糙不平，模板的支撑面松软、松动、不足或泡水等，新浇灌混凝土将发生不均匀沉降，混凝土强度未达到设计标准时，上人操作或运料，也将使混凝土表面出现不平或印痕。

（2）混凝土碳化：在大气环境下，二氧化碳或酸雨与混凝土中可溶碱性Ca(OH)2和水泥中水化物发生反应，转化成不可溶的碳酸钙，这样，原本高碱性的混凝土碱含量降低，容易使混凝土产生裂缝，导致大气中的 O2和 H2O 透过裂缝接触到钢筋表面，与钢筋发生电化学反应。随着时间的推移，钢筋混凝土中的裂缝持续加宽加大，最终引起混凝土保护层的彻底开裂甚至剥落。

（3）钢筋锈蚀：钢筋锈蚀是作为电化学过程发生的，钢筋自身性能、混凝土性能、外界环境都与之有着密不可分的关系。当混凝土裂缝区达到 0.3mm 以上时，钢筋就会虽未暴露但以开始发生腐蚀，钢筋的腐蚀使得钢筋的有效面积大大减小，而生成的氧化铁体积要比锈蚀前膨胀数倍，在迫使混凝土保护层开裂的同时有害物质也进入混凝土内部，对钢筋的腐蚀速度又大大提高。氯盐作为最易促使混凝土中钢筋钝化的物质，当钢筋周围混凝土空隙中氯浓度超过临界时（0.1%），钢筋便会开始生锈。因此，氯盐是危害钢筋混凝土耐久性最危险的物质之一。

（4）侵蚀性介质腐蚀：钢筋混凝土结构中侵蚀性介质腐蚀主要指Ca(OH)2、水合铝酸钙(3CaO• 2Al2O3• 3H2O)等物质，它们容易与侵蚀性介质接触并发生反应，工程中最常见的是氯盐的腐蚀和硫酸盐的腐蚀。氯盐腐蚀主要因环境中大量的游离氯离子与混凝土中的水合铝酸钙（3CaO • 2Al2O3•3H2O）接触反应，生成易溶解物质使混凝土的体积大幅膨胀，最终破坏混凝土结构。硫酸盐的腐蚀还可能出现钙钒石破坏和石膏膨胀破坏等现象。

（5）冻融破坏：此破坏一般常发生在温度较低的北方地区，因水分混渗入混凝土的孔隙和裂缝，当温度降至 0℃以下时，水分因结冰而体积膨胀，孔隙避受压胀裂变形，当温度再次升高后，冰结晶融化，又会产生拉力拉扯孔隙，经过数次反复混凝土孔隙变大，并串通为裂缝，裂缝又随着多次冻融而不断增加，并逐渐扩展甚至连接为一个整体，以致混凝土强度逐渐降低，最终造成混凝土结构整体的破坏。

2 有效的处理方法及防护措施

由于荷载效应的不同，结构的破坏形式也各不相同且往往由几种形式共同组合而成，多种破坏形式使得钢筋发生侵蚀。因此，对于结构病害的处理和防护措施应该全面的从根本原因以及共同性质等问题上去解决。

（1）混凝土防护措施：1)选用适当的补强混凝土或砂浆。混凝土遭到破坏产生裂缝时，原有的强度和承载能力变弱甚至丧失。良好的和易性可以保证混凝土不会开裂，较高的粘结力和相似的膨胀系数可以满足结构要求的抗弯强度或抗拉强度，这些都是选择补强的混凝土或砂浆的基本要求。此外补强混凝土或砂浆还要与既有混凝土构件要有较高的粘接力、较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能。2)改善结构材料的防水性能和混凝土的密实度。水和空气是发生病害的常见载体，通过混凝土表面裂缝以及毛细孔道渗入到达钢筋位置，从而侵蚀钢筋发生反应。而且当裂缝越大，侵蚀的速度也会变得愈发加快。经过实验及理论的研究，病害的处理和防治应包括改善施工所用材料的抗防水性能和提高密实程度两个方面。

具体的做法，可以用前期埋设注浆嘴，然后再利用高压注浆的方法封堵混凝土裂缝，也可以注入新研发的渗透结晶型材料打入混凝土内部孔隙，并与混凝土中活性物质发生物理化学反应，最终生成凝胶物质，达到封堵裂缝作用。3)混凝土保护层的厚度的适当增加和改善。在 GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范中，明确指出了混凝土保护层应具有的最小厚度，比原来规范中有了很大的提高，作为防止混凝土发生侵蚀破坏的最主要手段，可以通过提高钢筋遇到有害物质时间来延缓钢筋腐蚀。利用以上种种手段使钢筋的有效使用年限得到大幅度提高。

（2）钢筋防护措施：1)常用阻锈剂，常用阻锈剂大致分为阳极保护、阴极保护和复合型三种。由于施工条件、施工质量的不同以及在运营过程中养护的问题。混凝土本身在施工及运营中，不可避免的会产生裂缝，钢筋也自然会因裂缝渗入物质而产生侵蚀。对于侵蚀不严重的钢筋混凝土结构，可用涂刷常用阻锈剂的方法保护钢筋免受进一步腐，掺入混凝土的阻锈剂不会降低混凝土透气性，也不会减弱水分蒸发。2) MCI 阻锈系列，MCI 是世界金属阻锈技术领先水平的 Cortec 公司的系列产品，可掺于混凝土、砂浆中，也可涂于混凝土表面，甚至可通过混凝土孔洞注入，其使用方式灵活多样，可对需要特别防护的部位以及钢筋已经锈蚀，但混凝土尚未剥落和严重开裂的结构使用。

（3）混凝土表面的防护层处理：可以通过增设防护层的方式保护处于恶劣环境下的钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构在正常使用状态是存在微小裂缝的，因此设计也是按允许有裂缝设计考虑的。所以，为使其具有遇湿固化能力，表面防护层宜采用渗透结晶型混凝土防水材料。当有新的裂缝出现于混凝土结构表面，并有水渗入时，未反应的颗粒状涂层还可继续与内部物质反应生成新的凝胶，可以自动实现修补小型裂缝功能。

3 结语

混凝土结构病害发生时，有害介质以水或气体为载体透过裂缝、毛细孔在混凝土结构中逐步分散。所以，结构中的缝隙或毛细孔道是防治病害是提高混凝土结构安全性能的重中之重。另外，当钢筋混凝土结构暴露于恶劣环境中时，除需满足结构刚度要求外，钢筋混凝土结构在设计时不应允许出现裂缝。除此之外，对于钢筋混凝土结构，还应建立定期检测、维护和维修机制，从而提高结构耐久性和使用寿命，以保证结构的使用安全性。

参考文献：

[1] GB50010-2002,建筑结构设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] GB50017-2002,钢结构设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3] TB10002.3-2005,铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[M].中国铁道出版社，2005.

[4] GB/T50476-2008,混凝土结构耐久性设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.