某車間腐蝕后損傷分析及修復(fù)建議

黃鵬宇，胡佳梁 （蘇州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 蘇州 215129）

0 前言

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種廣泛使用的建筑結(jié)構(gòu)形式，在使用過程中普遍存在改變原有的使用功能的現(xiàn)象，此類改動有可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷、增加荷載以及混凝土侵蝕等問題[1-2]。

本文將以蘇州某廠房為例，通過現(xiàn)場對受侵蝕的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，分析該建筑物結(jié)構(gòu)受侵蝕的影響，為該建筑物后續(xù)的處理修復(fù)提供依據(jù)。

1 工程概況

蘇州某車間位于一幢四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑物的三層。該建筑物屬于既有工業(yè)建筑，約建于2007年，采用現(xiàn)澆混凝土梁、柱及樓板。該建筑物原使用功能為生產(chǎn)車間，混凝土環(huán)境類別為一類。生產(chǎn)線排放出的含有三氯化鐵、液堿、脫機(jī)水（含酸、含堿）等帶有侵蝕性的液體存在滲漏現(xiàn)象，生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)未設(shè)置隔離及防滲措施，導(dǎo)致侵蝕性液體對相應(yīng)區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵蝕及開裂等現(xiàn)象。

為了解該建筑物主體結(jié)構(gòu)受侵蝕影響程度，明確的主體結(jié)構(gòu)安全性及耐久性，需對該棟建筑物受影響部分進(jìn)行現(xiàn)場檢測及分析工作，為后期處理提供依據(jù)。

2 現(xiàn)場調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)：該建筑物三層結(jié)構(gòu)軸線范圍1～4×A～E多處出現(xiàn)樓板滲漏及混凝土構(gòu)件侵蝕現(xiàn)象。侵蝕性液體漫流至樓板后，并沿墻梁縫隙及梁板縫隙滲漏，造成該樓層三層板部分區(qū)域存在明顯滲漏、混凝土構(gòu)件侵蝕及開裂現(xiàn)象。

圖1 建筑物外立面侵蝕現(xiàn)狀

圖2 板底滲漏，鋼筋銹蝕，出現(xiàn)裂縫

圖3 板底滲漏，鋼筋銹蝕，出現(xiàn)裂縫

圖4 梁頂出現(xiàn)滲漏

圖5 該建筑物三層結(jié)構(gòu)布置圖

通過整理影響部位數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：混凝土滲漏處主要集中于梁與板、梁與墻交界處縫隙及樓板裂縫處。滲漏處為多種不同顏色結(jié)晶物，沿裂縫呈擴(kuò)散狀附著在混凝土表面，內(nèi)側(cè)及裂縫周邊主要為灰色或鐵銹紅色，外側(cè)為灰白色?；炷亮芽p主要為順筋裂縫，沿鋼筋方向發(fā)展，局部樓板支座處出現(xiàn)放射狀裂縫，但并未延伸至板中央。滲漏影響區(qū)外混凝土構(gòu)件外觀狀況良好。

3 現(xiàn)場檢測

為了解滲漏及開裂對混凝土結(jié)構(gòu)的影響，對現(xiàn)場滲漏區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場檢測工作。主要檢測項(xiàng)目為混凝土構(gòu)件受影響層厚度、混凝土強(qiáng)度及混凝土板板底裂縫寬度。

3.1 混凝土受影響層厚度檢測

3.1.1 碳化深度法檢測

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50784-2013）[4]，采用酒精酚酞試劑檢測板底區(qū)域混凝土碳化深度，檢測結(jié)果如表1所示。

圖6 三層板板底外觀缺陷調(diào)查示意圖（陰影部分為存在明顯外觀缺陷的范圍）

板底混凝土碳化深度檢測結(jié)果 表1

經(jīng)檢測，70%的混凝土板碳化深度大于15mm，而板類構(gòu)件鋼筋保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度為15mm，即所檢區(qū)域的板構(gòu)件混凝土碳化深度基本已達(dá)到鋼筋埋深。

3.1.2 取樣檢測

對影響區(qū)內(nèi)混凝土構(gòu)件進(jìn)行鉆芯取樣，采用濕潤深度法（圖7），并結(jié)合碳化深度法（圖8）檢測樣品混凝土性能受影響層厚度，檢測結(jié)果如表2。

圖7 濕潤深度法檢測效果

樣品混凝土性能受影響層厚度檢測結(jié)果 表2

經(jīng)檢測：2/3的混凝土板構(gòu)件的受影響層厚度大于15mm，與碳化深度法檢測結(jié)果相近?；炷亮侯悩?gòu)件受影響層厚度檢測結(jié)果也大于或接近梁類構(gòu)件鋼筋保護(hù)層的設(shè)計(jì)厚度20mm。

結(jié)合碳化深度檢測數(shù)據(jù)可知，所檢區(qū)域內(nèi)的混凝土構(gòu)件土影響層深度已達(dá)到或接近鋼筋埋深，混凝土基本失去對鋼筋的保護(hù)作用。

3.2 混凝土強(qiáng)度檢測

依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T384-2016）[5]，本文通過鉆芯法對構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，切除芯樣受損傷層，檢測結(jié)果如表3所示。

經(jīng)檢測：所檢構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度均達(dá)到該建筑物混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C30。混凝土性能未受到明顯影響，滿足原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

3.3 板底裂縫寬度檢測

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50784-2013）本文采用裂縫測寬儀對板底裂縫寬度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表4。

經(jīng)檢測，該結(jié)構(gòu)混凝土板裂縫寬度為 0.08～0.26mm，最大裂縫寬度為0.26mm，參考《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50046-2018）[6]中對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大裂縫寬度允許值相關(guān)規(guī)定，位于強(qiáng)腐蝕環(huán)境下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其最大裂縫寬度允許值為0.15mm，所檢混凝土板裂縫中有4塊混凝土板裂縫寬度0.15mm，8塊板裂縫寬度為0.12～0.14mm，以上構(gòu)件占所檢構(gòu)件的93%。

3.4 檢測結(jié)果總結(jié)及分析

圖8 碳化深度法檢測效果

混凝土強(qiáng)度檢測結(jié)果 表3

板底裂縫寬度檢測結(jié)果 表4

綜合以上檢測數(shù)據(jù)及相關(guān)信息可知：在生產(chǎn)過程中，由于未設(shè)置相關(guān)防滲保護(hù)措施，具有侵蝕性的污水沿混凝土樓板與外墻及梁之間的縫隙以及混凝土樓板本身的裂縫滲漏進(jìn)混凝土內(nèi)部。侵蝕性液體流至混凝土內(nèi)部后對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用。同時，滲漏進(jìn)混凝土內(nèi)部的污水對鋼筋表面鈍化層產(chǎn)生破壞作用，銹蝕混凝土內(nèi)部鋼筋。鋼筋銹蝕產(chǎn)生鐵銹體積增大，混凝土隨之發(fā)生銹脹破壞，導(dǎo)致混凝土開裂，出現(xiàn)順筋裂縫。新產(chǎn)生的裂縫為侵蝕液體滲漏提供了通道，進(jìn)一步加速混凝土侵蝕作用。

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該建筑物三層結(jié)構(gòu)影響區(qū)（軸線1～4×A～E）大部分區(qū)域存在明顯侵蝕現(xiàn)象；受影響區(qū)域內(nèi)混凝土抗壓強(qiáng)度滿足原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；所檢區(qū)域的構(gòu)件混凝土基本失去對鋼筋的保護(hù)作用，影響結(jié)構(gòu)的耐久性；混凝土構(gòu)件普遍存在不同程度的開裂現(xiàn)象，所抽檢的裂縫寬度普遍大于0.10mm，裂縫最大寬度為0.26mm，部分構(gòu)件存在腐蝕、裂縫、露筋和鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)的安全性。

4 修復(fù)處理建議

混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕以及鋼筋的銹蝕會對結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性產(chǎn)生極大的影響。針對有可能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕作用的使用環(huán)境，應(yīng)當(dāng)在建設(shè)或改造初期嚴(yán)格把關(guān)，按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工，確?；炷恋姆狼治g能力。對于已經(jīng)受到侵蝕的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行有效的技術(shù)處理，如果構(gòu)件出現(xiàn)劣化嚴(yán)重及承載能力下降，建議采取加固或更換構(gòu)件的方法[7]。

針對本文中的某車間混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕情況，提出以下幾點(diǎn)處理建議。

①表面碳化、腐蝕及裂縫較大的混凝土構(gòu)件應(yīng)當(dāng)鑿除受影響層，并在表面采用摻有阻銹劑聚合物砂漿抹平，針對混凝土表面受影響較小及出現(xiàn)輕微裂縫的構(gòu)件，應(yīng)采用修復(fù)砂漿對裂縫及破損區(qū)域抹平或在表面涂刷遷移性阻銹劑等耐久性修復(fù)處理措施。對承載能力有要求的可以采取粘貼碳纖維布或鋼板等方式對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固。以防止混凝土進(jìn)一步腐蝕，保證結(jié)構(gòu)后期的安全使用。

②鋼筋銹蝕及銹脹開裂的構(gòu)件，應(yīng)將構(gòu)件表面混凝土面層鏟除，直至鋼筋。并對鋼筋表面做除銹處理，若鋼筋存在斷裂的應(yīng)當(dāng)補(bǔ)足原設(shè)計(jì)的鋼筋量。若構(gòu)件處于含有氯離子等高腐蝕性的環(huán)境中宜在鋼筋表面涂刷鋼筋保護(hù)劑。鋼筋表面處理完成后涂刷界面劑，并采用摻有鋼筋阻銹劑的高性能聚合物砂漿抹平以修復(fù)保護(hù)層。

③對混凝土表面采取防護(hù)處理，如在混凝土表面粉刷高分子自聚合物防滲砂漿、環(huán)氧瀝青及環(huán)氧膠泥等材料作為表面防護(hù)措施，以阻隔后續(xù)使用中對外界侵蝕性物質(zhì)對混凝土的侵蝕，從而避免出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)安全系的損傷。

④在后期使用過程中及時定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理滲漏等可能引起影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性的問題。

5 結(jié)語

本文對某生產(chǎn)車間混凝土結(jié)構(gòu)受滲漏及侵蝕現(xiàn)狀進(jìn)行了檢測分析，對所存在的問題提出了相應(yīng)處理建議，可供同類工程進(jìn)行參考。

針對因改變使用環(huán)境而侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑物，應(yīng)對受侵蝕的混凝土進(jìn)行影響性及耐久性檢測鑒定，以評判其受影響狀況，是后期對結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)或加固的必要前提。