混凝土构件中钢筋锈蚀的修补工艺

【提要】本文通过钢筋混凝土构件露筋的实例调查，分析露筋、钢筋锈蚀的原因和阐述应用原理，提出采用环氧树脂的修补工艺，并通过调配环氧树脂腻子试验，在实际中加以应用，从根本上解决露筋的问题，达到较好的实际效果。

【关键词】钢筋混凝土构件 钢筋锈蚀外露 环氧树脂 修补工艺

中图分类号：TU391 文献标识码： A

一、前言

在房屋安全检查中，发现钢筋混凝土构件露筋、锈蚀现象较为普遍，留下严重的安全隐患。维修部门通常采用高强度水泥砂浆修补的传统修缮手段。虽然在短期内或在一定程度上得到缓解，但仍无法根治。修补后数月或稍长时间，修补的水泥砂浆面层崩裂，钢筋再次暴露于空气中，锈蚀继续发展。为了解决这一问题，我们经过多年的调查研究、试验和观察，取得了环氧树脂粘结材料修补工艺的一些经验。

二、调查实例分析和应用原理

在调查中，我们遇到了几个典型的实例：崇左车务段老学习室栈桥和南铁北三区第八栋住宅楼室外楼梯，使用年代较长，混凝土的骨料，胶结材料碳化，使得胶结材料和细骨料（填充料――沙粒）之间形成了如海绵状的孔隙，水或水汽都可以通过孔隙到达钢筋的表面，从而发生钢筋锈蚀；湛江车辆段存轮棚，部分钢筋混凝土梁柱长期在室外日晒雨淋、海风长年吹拂，构件混凝土容易碳化，盐份、水汽直抵钢筋表面，久而久之，钢筋锈蚀严重并；湛江铁路二区46#栋住宅楼楼板，钢筋保护层太薄，隔水性能差，锈蚀就不可避免。保护层混凝土暴裂脱落，钢筋完全暴露在空气中继续锈蚀。从以上我们不难看出，造成钢筋锈蚀的直接原因是：空气、水或水汽与钢筋直接接触。它们的发展过程可以表述如下：

混凝土因材料、施工等原因造成空隙存在―空气、水或水汽直接接触钢筋―空气、水或水汽中的氧分子与钢筋的铁元素起化学反应生成铁锈―铁锈体积膨胀―混凝土受拉强度低而产生裂纹、裂缝―钢筋的混凝土保护层脱落―钢筋部分或完露，锈蚀进一步发展。

用化学反应方程式表达这一过程为：

4Fe+3O2=2Fe2O3。

由此我们可以看出，解决钢筋混凝土构件露筋和防止钢筋进一步锈蚀的关键是：

1、使钢筋与空气（水或水汽）有效地隔离。

2、新补部分、构件钢筋及构件主体三者紧密有机结合，恢复其原有功能。

3、通过修补能恢复原结构构件的外形轮廓和原有装修式样。

因此，选用合适的胶结材料尤显重要，而环氧树脂恰恰具有解决这些问题的优点：不溶于水、不透水，隔水性能好；胶结性能好，与钢筋及混凝土能有精密地结合，不存在空隙；强度高，抗压强度可达到或超过C20混凝土指标，抗拉强度高于C20混凝土指标；初凝时间适中，方便施工操作。

但环氧树脂不容易固定成形；硬结后，表面光滑，不易于与建筑砂浆粘合。实际应用中，我们通过试验和实践，如：树脂初凝时，在涂有环氧树脂腻子的钢筋上粘一层小号石米或同等大小的河砾石粒（粒径宜为4～6mm，颗粒太小抗压和抗剪强度低；太大则自重大，粘不稳而坠落）。就相当于在“腻子”表面加“键”产生结合体，利用这些“键”就能使腻子和高强度砂浆较好地粘结起来，从而达到修补的效果。

三、环氧树脂腻子调配和应用实例

为了验证以上理论的正确性和实践可操作性。我们在室内作了多次试验。通过试验寻求最佳的配合比。当时以湖南生产的1Kg铁罐装环氧树脂为试验材料。每组取环氧树脂、邻苯二甲酸二丁脂、乙二胺和水泥按配合。当时室内气温约为220C。用天平作衡器，工作对象是Φ8生锈钢筋，小号石米。每天下午2时40分左右开始，目的是从这几个实验中找到这种环氧树脂腻子的合适配合比和初凝期，小号石米嵌入时间（自加入乙二胺搅拌均匀时计算起）。试验结果分别为：编号为NO.01者，初凝期大于三小时（放弃往下试验）。编号为NO.02者，初凝期为二小时左右，二小时三十分以后可以粘小号石米；编号为NO.03者，初凝期为一小时三十分左右，二小时以后可粘小号石米；编号为NO.04者，初凝期为小于一小时（放弃往以下的试验）。按顺序2天（48小时）后，NO.02、NO.03试件用∷壳扳拨粘在钢筋上的小号石米，石米粘结牢固，很难扳下，甚至石米被扳断了也不脱离，从施工角度考虑，按初凝期筛选，我们选择了NO.02和NO.03两组。由于当时将腻子用油漆刷往钢筋上涂时，腻子不容易进入和填满生锈钢筋较深的孔洞，考虑大量施工的因素等原因。所以，将配方调整以后重新试验。

调整后的配合比如下表：（表中材料重量均以克为单位）

以上配比经五月十六日试验，初凝期仍为一小时三十分左右，二小时左右即可粘小石米。2天后用∷壳扳拨石米，石米粘结牢固。六月份又反复试验得出这种环氧树脂腻子的配合比以如下比例适合：（表中材料重量均以克为单位）

这里必须说明的是：环氧树脂的型号繁多，性质有所差异，使用前，必须先进行试配和试用。试配和试用如在室内进行，必须开门开窗，人在试剂的上风方向 （以防有害气体伤害工作人员），并注意试剂加入的顺序。

我们加固南宁铁路北三区第八栋东头楼梯间二楼走廊槽板肋梁试验。现将操作过程简述如下：

当时槽板肋梁由于混凝土崩脱保护层，钢筋几乎全部暴露在空气中，钢筋严重锈蚀。

为了保证环氧树脂腻子能够完全裹住外露的钢筋，需要将钢筋上部约5mm以内的混凝土全部凿除，把残渣清理干净。使主筋与构件主体混凝土离开5mm左右，将原钢筋的铁锈清除干净。

因为原钢筋严重锈蚀，截面变小，所以在两槽板中间要补扎1根Φ12mm钢筋。

这些工作做好后，按如下配合比配制环氧树脂腻子：（表中材料重量均以克为单位）

环氧腻子制配搅拌均匀后，紧接着用毛刷或泥工用小抿子将腻子密封钢筋全部表面。同时使腻子把钢筋和混凝土主体联结起来。这一工序必须在一小时以内完成。

一小时半左右，腻子已开始初凝，这时将小号石米用手或其他器物托住，均匀的压向腻子，使每粒石米一部分嵌进腻子内，另一部分露在外面，呈“键”的状态。这样便于粘结粉灰层。

过24小时后，用清水将混凝土构件表面浇湿二度，再用1：2.5水泥砂浆抹面，使粉灰（水泥砂浆）表面恢复原构件轮廓。

再过48小时，才可以按原建筑物装修标准恢复其装饰抹灰等。

这一过程总共历时四天，获得了成功。紧接着，在湛江铁路车辆段存轮棚加固钢筋混凝土梁柱也获得了成功。经过近一年的观察，凡经修补的处所，构件没有发生裂纹和异常现象。

四、结语

应用环氧树脂腻子修补钢筋混凝土构件钢筋锈蚀外露，施工操作性强，性能可靠效果好，可以消除露筋引起的结构安全隐患，在实际应用中具有较大的推广适用价值。

参考文献：

1、铁路工程施工技术手册房屋建筑；人民日报出版社；1977年出版

2、建筑技术经济管理手册；光明日报出版社；1984年出版

3、房屋建筑修缮工程；中国铁道出版社；1988年出版