磚混結(jié)構(gòu)中含氯混凝土構(gòu)件的耐久性提升與工程應(yīng)用

姚冀

摘要：在建筑建設(shè)中所應(yīng)用的磚混結(jié)構(gòu)中含有海砂材料，而海砂具有的氯離子如果濃度達(dá)到了限值以上，會造成混凝土保護(hù)層產(chǎn)生銹脹開裂的現(xiàn)象。因此，為了保證混凝土構(gòu)件的耐久性，采用了雙向電遷技術(shù)，可以將混凝土內(nèi)部含有的負(fù)電氯離子遷移出混凝土以外，并且在此過程中將阻銹劑陽離子遷移至混凝土內(nèi)部，進(jìn)而形成密實(shí)度較高的保護(hù)膜，達(dá)到阻銹的效果。

關(guān)鍵詞：混凝土構(gòu)件;氯離子;阻銹劑;雙向電遷技術(shù);耐久性

目前，我國建筑磚混結(jié)構(gòu)中引入了海砂材料，而海砂材料的應(yīng)用引發(fā)了“海砂屋”的現(xiàn)象。為了保證建筑工程的建設(shè)質(zhì)量，國家已經(jīng)頒布了海砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，要求應(yīng)用海砂之前需要實(shí)施淡化處理的過程，避免海砂中大量氯鹽對磚混結(jié)構(gòu)產(chǎn)生銹蝕鋼筋的現(xiàn)象。在實(shí)際磚混結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，需要采用電化學(xué)修復(fù)技術(shù)對結(jié)構(gòu)中存在的鋼筋銹蝕問題進(jìn)行處理，進(jìn)而達(dá)到提升結(jié)構(gòu)耐久性的目的，以下內(nèi)容以某工程為例對提升磚混結(jié)構(gòu)含氯混凝土構(gòu)件的耐久性提升措施及技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 磚混結(jié)構(gòu)存在的問題

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下推動了建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，但是在建筑建設(shè)數(shù)量與規(guī)模逐漸增大下，對砂的需求量日益提升，并且河砂的資源呈現(xiàn)出日益匱乏的現(xiàn)象，而為了保證建筑工程能夠順利開展，普遍采用了海砂代替河砂，而海砂在應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中后卻引發(fā)了“海砂屋”的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)一步威脅著建筑使用者的生命安全。因此，我國針對這一問題頒布了海砂材料應(yīng)用規(guī)范，要求在海砂應(yīng)用于建筑建設(shè)之前需要實(shí)施淡化處理的過程，進(jìn)而達(dá)到降低海砂中氯離子的含量，要求氯離子的含量要在0.03%以下，因?yàn)榇罅康穆塞}會對結(jié)構(gòu)中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕的過程，降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至?xí)Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象。

2 磚混結(jié)構(gòu)的作用及存在的隱患

磚混結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的年限逐漸增加后，結(jié)構(gòu)性能會逐漸劣化，而這一問題是無法避免的。因此，需要針對磚混結(jié)構(gòu)實(shí)施加固的過程。目前，磚混結(jié)構(gòu)加固措施主要是應(yīng)用于承重磚墻，對承重磚墻實(shí)施修復(fù)與加固的過程，而在此過程中卻對圈梁與構(gòu)造柱的維護(hù)與加固產(chǎn)生了疏忽。磚混結(jié)構(gòu)中含有的鋼筋混凝土構(gòu)件如果能夠達(dá)到互相配合，可以顯著提升建筑整體的穩(wěn)定性與剛度，對不均勻沉降所帶來的危害能夠有效降低。同時，還可以明顯提升磚砌體墻的抗震性能。如果構(gòu)件中含有的鋼筋發(fā)生銹蝕的現(xiàn)象，會造成圈梁與構(gòu)造柱中存在的鋼筋產(chǎn)生截面減小的現(xiàn)象，進(jìn)一步降低了承載能力，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性受損問題的直接原因。因此，需要對磚混結(jié)構(gòu)中含氯構(gòu)件采取有效的措施達(dá)到提升耐久性的目的，進(jìn)而消除存在的安全隱患且延長使用壽命。

3 電化學(xué)修復(fù)技術(shù)

電化學(xué)修復(fù)技術(shù)的主要功能是對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行有效提升，發(fā)揮作用的過程是利用外加電場的方式將混凝土內(nèi)含有的氯離子進(jìn)行排除。目前，電化學(xué)修復(fù)技術(shù)包括電化學(xué)除氯技術(shù)、混凝土再堿化技術(shù)、電滲阻銹技術(shù)、雙向電遷技術(shù)等。其中，雙向電遷技術(shù)可以將氯離子遷移至混凝土外，與此同時將阻銹劑遷移至混凝土內(nèi)，可以有效防止氯離子對鋼筋持續(xù)性腐蝕，并且阻銹劑遷移至混凝土內(nèi)會形成保護(hù)膜，達(dá)到雙重保護(hù)混凝土鋼筋的效果。

4 雙向電遷技術(shù)的基本原理

雙向電遷技術(shù)的工作原理主要是將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在鋼筋設(shè)定為陰極，在結(jié)構(gòu)外表面設(shè)置不銹鋼網(wǎng)片形成陽極，還要在不銹鋼的網(wǎng)外處設(shè)置海綿層，此海綿層含有阻銹劑溶液，再通過控制直流的過程，讓鋼筋與不銹鋼網(wǎng)片之間產(chǎn)生電場。混凝土結(jié)構(gòu)在外加電場作用下，內(nèi)部含有的負(fù)電氯離子會向結(jié)構(gòu)外移動，進(jìn)而排出結(jié)構(gòu)外，而海綿層內(nèi)存在的正電荷阻銹劑陽離子會同時向結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行移動。當(dāng)阻銹劑含量在鋼筋表面達(dá)到一定濃度時，會產(chǎn)生密實(shí)的保護(hù)膜覆在鋼筋表面，將氯離子等具有腐蝕性的物質(zhì)和鋼筋進(jìn)行隔離，從而達(dá)到阻銹的效果。

5 以工程為例闡述雙向電遷技術(shù)的應(yīng)用

5.1 工程實(shí)際情況

建筑的建筑面積達(dá)到2531 m2，第5層屬于磚混結(jié)構(gòu)，梁保護(hù)層、板保護(hù)層、柱保護(hù)層三者的厚度分別達(dá)到25mm、15mm、30mm，承重砌體為建筑中的橫墻、縱墻、樓梯間墻。通過檢測的過程了解氯離子實(shí)際存在的濃度，檢測結(jié)果顯示出在混凝土構(gòu)件內(nèi)含有一定濃度的氯離子，經(jīng)過分析原因主要是在建筑建設(shè)中應(yīng)用的砂材料中含有的氯離子濃度超過了限值。另外，此建筑所在的區(qū)域具有充沛的雨量，磚混結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的鋼筋已經(jīng)產(chǎn)生了銹蝕的現(xiàn)象，最為嚴(yán)重的區(qū)域已經(jīng)發(fā)生保護(hù)層脫落的問題，部分鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性顯著降低。

5.2 氯離子濃度的檢測

在檢測建筑的氯離子濃度時采用了快速氯離子測定技術(shù)，此技術(shù)的應(yīng)用過程是將具有特殊的萃取液放置于待測的混凝土灰粉內(nèi)，提取出含有的氯離子，再應(yīng)用電極對溶液中含有電位差進(jìn)行測定，再通過氯離子溶液中氧化還原反應(yīng)后而產(chǎn)生的電位差與氯離子濃度形成正比關(guān)系，進(jìn)而計算出混凝土灰粉中氯離子具體含量。在檢測氯離子含量時應(yīng)用的是快速氯離子含量檢測儀，在檢測時應(yīng)用直徑12mm的鉆頭，在鉆孔取粉時以5mm為一層，每一層分別3個孔洞，并實(shí)施分層取粉的過程，篩分時應(yīng)用0.3mm的孔徑實(shí)施，稱取出2.0g的混凝土灰粉，將此粉放置于20ml去離子水內(nèi)，在浸泡24h以后實(shí)施RCT測試的過程，進(jìn)而測量出每層中含有的氯離子含量，經(jīng)檢測后可確定出氯離子的含量占膠凝材料質(zhì)量的0.1522。

5.3 設(shè)計雙向電遷電路系統(tǒng)

根據(jù)此建筑的實(shí)際情況，針對存在的暴露而出的混凝土耐久性問題實(shí)施雙向電遷技術(shù)，達(dá)到提升耐久性的目的，與此同時要將結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的氯離子濃度有效降低，達(dá)到規(guī)范限值之下的目的，針對深度不小于構(gòu)件的保護(hù)層厚度實(shí)施有效處理的過程。為了滿足此建筑的應(yīng)用需求，要設(shè)計出高效的雙向電遷電路系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到同步修復(fù)各構(gòu)件的目的。在設(shè)計雙向電遷電路系統(tǒng)時，要達(dá)到各區(qū)域除氯阻銹的效果達(dá)到一致化的要求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)各雙向電遷裝置的連接方式達(dá)到串聯(lián)的效果，進(jìn)而形成除氯阻銹單元共同發(fā)揮作用。經(jīng)過設(shè)計后，創(chuàng)建出一個除氯阻銹單元并共含有14個裝置。在實(shí)際應(yīng)用時，每個單元雙向電遷裝置的連入要將混凝土電阻因素、直流電源功率因素、現(xiàn)場布線難度因素等充分考慮在內(nèi)。

5.4 雙向電遷的過程

雙向電遷裝置在應(yīng)用時要具備良好密封性能，才能保證阻銹劑的存放達(dá)到有效性的要求。同時，為了達(dá)到降低施工成本的目的，要求使用的裝置要達(dá)到可拆卸且能夠重復(fù)利用的效果。因此，在設(shè)計中引入了與要求相符合的雙向電遷裝置，在安裝此裝置時需要將外部塑料板與陽極不銹鋼板能夠按壓在設(shè)計的位置中，再利用水泥釘達(dá)到裝置與混凝土有效連接的目的。在雙向電遷過程中可使用小功率水泵在裝置的上方處將阻銹劑往內(nèi)注入，在裝置的下端處將溢出的阻銹劑回收，進(jìn)而達(dá)到提升阻銹劑利用率的目的。

5.5 雙向電遷效果的評價

5.5.1 氯離子濃度

在實(shí)施雙向電遷技術(shù)后，混凝土結(jié)構(gòu)中含有的氯離子濃度達(dá)到了顯著降低的效果，并且經(jīng)過測量后獲取的實(shí)際數(shù)據(jù)處于規(guī)范限值之內(nèi)。

5.5.2 阻銹劑濃度

在了解阻銹劑濃度時應(yīng)用了有機(jī)元素分析儀，對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的阻銹劑濃度進(jìn)行了測試，工作原理是測定混凝土內(nèi)含有的N元素，進(jìn)而推算出內(nèi)部含有的阻銹劑含量。通過對有機(jī)物遷入的實(shí)際效果進(jìn)行分析后，可以得到有機(jī)物的遷入濃度，從濃度可知阻銹劑已經(jīng)到達(dá)了鋼筋的表面位置，并且遷入的濃度高于建筑所在地的標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)束語：

綜上所述，在磚混結(jié)構(gòu)中含氯構(gòu)件內(nèi)會因氯離子含量過高而對鋼筋產(chǎn)生銹蝕的現(xiàn)象，如果未對鋼筋實(shí)施有效的保護(hù)，會顯著降低混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，嚴(yán)重威脅著建筑的穩(wěn)定性與安全性。因此，需要采取有效的措施對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的氯離子進(jìn)行去除，同時，還要將阻銹劑遷移至混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)而形成有效的保護(hù)層達(dá)到雙重保護(hù)的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]柏平，張建東，許晨，等.雙向電滲技術(shù)在沿海地區(qū)小型橋梁中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2017，（5）.50-66.

[2]陳道政，李俊麗.某磚混結(jié)構(gòu)加固改造與施工[J].施工技術(shù)，2015，（16）.16-18.

[3]俞凱奇，毛江鴻，陳佳蕓，等.混凝土電化學(xué)除氯過程鋼筋周圍氯離子遷移規(guī)律試驗(yàn)研究[J].混凝土，2015，（2）.33-35.