某車(chē)庫(kù)框架梁鋼筋銹蝕檢測(cè)鑒定

王艷平，封 云，劉 洋，黃廣華

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

鋼筋混凝土材料因結(jié)合了鋼筋和混凝土各自的優(yōu)點(diǎn)，已成為了工程中用量最多、最廣泛的建筑材料，混凝土結(jié)構(gòu)也成為了目前世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。但由于鋼筋混凝土自身及其使用環(huán)境的特點(diǎn)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆的性能劣化，即耐久性問(wèn)題，如出現(xiàn)鋼筋銹蝕的情況，在混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)鑒定中出現(xiàn)頻率較高。

1 工程概況

該工程位于某職工住宅小區(qū) 3 # 樓內(nèi)車(chē)庫(kù)，檢測(cè)樓層為地下 2 層，其建筑面積為 4 000 m2，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該樓設(shè)計(jì)于 2006 年，建造完工于 2009 年。在 2018 年年底使用過(guò)程中相關(guān)方發(fā)現(xiàn) 3# 樓地下 2 層車(chē)庫(kù)框架梁底部混凝土脫落，箍筋出現(xiàn)不同程度的銹蝕脹裂現(xiàn)象。為了解結(jié)構(gòu)狀況，排除安全隱患和保證結(jié)構(gòu)安全，受施工單位的委托，國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì) 3 # 樓地下 2 層車(chē)庫(kù)頂梁進(jìn)行檢測(cè)鑒定。

2 結(jié)構(gòu)檢測(cè)

2.1 結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件布置核查

該車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下 2 層。框架柱、剪力墻、框架梁和樓板均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置情況進(jìn)行檢查，并與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比較，該車(chē)庫(kù)地下 2 層的結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件布置情況與委托方提供的設(shè)計(jì)圖紙相符合。

2.2 外觀質(zhì)量檢測(cè)

依據(jù) GB/T 50344－2004《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［1］對(duì)車(chē)庫(kù)地下 2 層框架梁及次梁的外觀質(zhì)量及內(nèi)部損傷進(jìn)行全面檢測(cè)。結(jié)果顯示：①框架梁和次梁的梁底部混凝土存在嚴(yán)重脹裂現(xiàn)象，個(gè)別框架梁和次梁的梁底混凝土有部分脫落；②部分框架梁和次梁存在梁底部混凝土脹裂現(xiàn)象；③大部分框架梁箍筋存在銹蝕現(xiàn)象；④框架梁截面未見(jiàn)明顯損失?，F(xiàn)場(chǎng)梁構(gòu)件底部損傷情況如圖 1～圖 7 所示。

圖1 梁底損傷情況

圖2 梁底箍筋下表面銹蝕

圖3 梁底箍筋下表面銹蝕

圖4 梁底箍筋銹蝕

圖5 梁底箍筋銹蝕

圖6 混凝土脹裂

圖7 混凝土脹裂、箍筋銹蝕

2.3 鋼筋銹蝕檢測(cè)

依據(jù) GB/T 50784－2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［2］，現(xiàn)場(chǎng)選取銹蝕較為嚴(yán)重的框架梁，采用剔鑿方式剔除面層抹灰和混凝土，對(duì)鋼筋銹蝕程度和鋼筋截面進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示：①框架梁的箍筋下表面銹蝕，上表面未銹蝕，箍筋截面未受?chē)?yán)重影響；②鋼筋銹蝕僅發(fā)展到箍筋，框架梁的主筋未受影響。

2.4 鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)

依據(jù) GB/T 50784－2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，使用鋼筋磁感應(yīng)儀對(duì)框架梁的梁底縱向受力鋼筋和箍筋的保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)。本工程設(shè)計(jì)總說(shuō)明中要求車(chē)庫(kù)頂板和底板的環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)環(huán)境，GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）［3］中 8.2.1 條規(guī)定，梁的縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱(chēng)直徑，梁中箍筋的保護(hù)層最小厚度為 20 mm，檢測(cè)結(jié)果顯示受檢框架梁的縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度大于或等于規(guī)范要求；框架梁的箍筋保護(hù)層厚度均小于規(guī)范要求的最小值。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)查

該車(chē)庫(kù)頂板和底板的環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)環(huán)境，GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）中 3.5.2 條規(guī)定，一類(lèi)環(huán)境為干燥環(huán)境、永久的無(wú)侵蝕性靜水浸沒(méi)環(huán)境。通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車(chē)庫(kù) 2 層部分頂板存在滲水跡象，如圖 8 所示；框架梁底部抹灰層存在被水浸泡后起皮現(xiàn)象，如圖 9 所示；車(chē)庫(kù)地面有開(kāi)裂滲水現(xiàn)象，如圖 10 所示；車(chē)庫(kù)墻體有滲漏現(xiàn)象，如圖 11 所示。另外，據(jù)管理單位人員反映，在雨季期間，車(chē)庫(kù)內(nèi)部濕度較大，部分墻體、樓板有較多水滴出現(xiàn)。綜上，該車(chē)庫(kù)內(nèi)部環(huán)境不符合一類(lèi)環(huán)境的設(shè)計(jì)要求，但符合 GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）中對(duì)二 a 類(lèi)環(huán)境的要求。

圖8 車(chē)庫(kù)頂板存在滲水現(xiàn)象

圖9 車(chē)庫(kù)框架梁抹灰層被水浸泡后起皮現(xiàn)象

圖10 車(chē)庫(kù)地面開(kāi)裂滲水

圖11 車(chē)庫(kù)墻體開(kāi)裂滲水

3 承載力計(jì)算（不考慮地震作用）

依據(jù) GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）、GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》［4］，采用 PKPM 系列軟件對(duì)該車(chē)庫(kù)進(jìn)行承載力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：梁承載力滿(mǎn)足規(guī)范要求；樓板承載力滿(mǎn)足規(guī)范要求；框架柱承載力滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4 鑒定結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及承載力計(jì)算結(jié)果，該車(chē)庫(kù)地下 2 層頂框架梁的鋼筋銹蝕現(xiàn)象目前發(fā)展至梁底箍筋下表面，未發(fā)展至箍筋上表面以及框架梁的梁底主筋，框架梁截面未有明顯損失，因此，框架梁的鋼筋銹蝕目前未對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力產(chǎn)生影響。

5 鋼筋銹蝕原因及影響分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，該車(chē)庫(kù)二層頂?shù)目蚣芰汗拷畲嬖谳^為嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象，是構(gòu)件自身因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，具體分析如下。

5.1 構(gòu)件自身因素

該工程框架梁的箍筋保護(hù)層厚度大多在 10 mm 左右，遠(yuǎn)低于 GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）中對(duì)二類(lèi)環(huán)境（室內(nèi)潮濕環(huán)境）中梁類(lèi)構(gòu)件保護(hù)層的最小厚度為 20 mm 的要求。

隨著時(shí)間增長(zhǎng)，混凝土碳化深度逐漸增加，當(dāng)達(dá)到或者超過(guò)混凝土保護(hù)層厚度時(shí)，混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用便消失，造成鋼筋表面鈍化膜失效，使鋼筋表面處于活化狀態(tài)，無(wú)法有效阻止外界腐蝕介質(zhì)、氧氣、水分進(jìn)入鋼筋表面。

5.2 環(huán)境因素

環(huán)境因素主要包括溫度、濕度等因素。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，該車(chē)庫(kù)在雨季處于濕度較大的環(huán)境。在常溫下，當(dāng)環(huán)境濕度超過(guò) 60 % 時(shí)，空氣中的水分、氧氣、二氧化碳通過(guò)混凝土保護(hù)層向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散。如混凝土保護(hù)層失效，鋼筋表面處于活化狀態(tài)，鋼筋可與表面的水和氧氣共同作用，在鋼筋表面形成鐵銹，并且鐵銹體積膨脹，對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生壓力，造成表層混凝土脹裂甚至脫落，使得更多的水、氧氣、二氧化碳進(jìn)入混凝土內(nèi)部，加劇了鋼筋的銹蝕。

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力也因鋼筋銹蝕、混凝土脹裂導(dǎo)致水泥膠體與鋼筋表面的化學(xué)膠著力、摩擦力，以及鋼筋表面凸出的肋與混凝土的機(jī)械咬合作用降低，乃至消失。同時(shí)，脹裂也導(dǎo)致混凝土的有效截面尺寸減少。

6 處理建議

依據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)果及結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，建議委托單位對(duì)該車(chē)庫(kù)進(jìn)行除濕處理，以保持室內(nèi)干燥環(huán)境，并對(duì)框架梁的箍筋進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)處理。

現(xiàn)場(chǎng)情況顯示，箍筋局部外露而縱向鋼筋未外露?？紤]到剔鑿后構(gòu)件截面和鋼筋損傷，按照損失率 5 % 計(jì)算，箍筋的抗剪承載力未有明顯削弱，故可不用做并筋處理。具體修復(fù)做法如下：

將破損的梁底混凝土剔鑿打磨干凈，對(duì)箍筋進(jìn)行除銹處理，對(duì)露出的鋼筋進(jìn)行防腐蝕處理，在鋼筋表面應(yīng)均勻涂刷鋼筋表面鈍化劑。采用清水對(duì)混凝土基面徹底潤(rùn)濕，然后噴涂或刷涂界面處理材料，鑿毛局部區(qū)域用專(zhuān)業(yè)高強(qiáng)修復(fù)砂漿（聚合物水泥砂漿Ⅰ級(jí)）抹平，構(gòu)件保護(hù)層修復(fù)后，在表面宜涂刷遷移型阻銹劑。

7 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和檢測(cè)結(jié)果，該車(chē)庫(kù)地下 2 層框架梁的鋼筋銹蝕現(xiàn)象目前發(fā)展至梁底箍筋下表面，未發(fā)展至箍筋上表面，以及框架梁的梁底主筋、框架梁截面未有明顯損失，因此，框架梁的鋼筋銹蝕目前未對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力產(chǎn)生影響。

在使用過(guò)程中，車(chē)庫(kù)的環(huán)境溫度、濕度應(yīng)控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)環(huán)境溫度、濕度無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，需要及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)及加固處理，使其耐久性能達(dá)到使用要求。