基于火灾后钢筋混凝土修复技术研究.pdf

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1、2Q!!生筮丝塑i篁篁!!!塑l塑塞堑——————：：———：：：：——：：：：：』篁堂基于火灾后钢筋混凝土修复技术研究●陈国良■连云港苏锦混凝土制品有限公司，江苏连云港222000摘要：工程建筑经常难以避免火灾导致的相关风险，钢筋混凝土受到火灾后钝化膜技破坏导致内部钢筋腐蚀，火灾后钢筋局围的碱性环境被逐渐弱化。因此利用再碱化技术控制火害后钢筋混凝土周围的碱性浓度。本研究主要建立以再碱化后钢筋周围溶液的酸碱度为目标的控制方案。根据试验建立了以控制混凝土保护层内的酸碱度为目标的再碱化控制模式。该方案可

2、应用于以再碱化技术修复火害后钢齄混凝土的酸碱度的估计。关键词：钢筋混凝土再碱化技术酸碱度火害对钢筋混凝土的损伤表现在两个方面，其一是当混凝±中性化深度超过钢筋保护层厚度时，钢筋失去碱性环境的保护致使钢筋的锈蚀速度加快，其二表现混凝土结构更变得疏松、开裂、剥裂、混凝土结构整体强度的降低。因此对于火害损伤钢筋混凝土的修复分为两个步骤，首先是钢筋周围混凝土的碱性环境的恢复，其次是混凝土强度的提高。电化学处理用于恢复混凝土内钢筋周围碱性即称为电化学再碱化，主要是在置于混凝土构件表面上的外部电极和钢筋之间通一

3、直流电。钢筋作为阴授。外部电极作为阳极，和其问的碱性电媾质共同梅成回路，对钢筋进行阴极极化在整个系统中进行电化学反应。电化学再碱化成功与否主要取决于再碱化后钢筋周围的氢氧根的浓度，即钢筋周围的酸碱度。本研究主要建立以控制再碱化后钢筋周围溶液的酸碱度为目标的模式。1研究方法在再碱化处理不同的阶段，主要由混凝土孔隙率、中性化深度、水泥及集料种类、外加电压大小等因素来决定钢筋周围的氢氧根浓度增高，钢筋钝化膜韵重新形式。混凝土再碱化的控翩主要控制外加的电流密度和通电时间，依据试验条件和现象提出以下假设和推断

4、后进行：第一，碱化过程中电流在与电解质接触的混凝土表面上均匀分布；第二，钢筋混凝土构筑物火灾前的碳化和火灾造成的碳化相比可以忽略；第三，电解液中仅考虑入为加入的电解质离子，忽略其他离子的导电性能；第四，电解后停留在钢筋周围的氢氧根均匀分布在火灾后中性化的混凝土保护层内。如果确定了k值，则可以根据再碱化后要达到的要求来选择外加电流密度和通电时间。在本研究中以实验室根据GB50010—2000混凝土结构设计规范要求，制作C20及C50分别为普通强度试件及高强度试件两个强度等级的钢筋混凝土构件，两种钢筋混

5、凝土于火害前的酸碱度分别为12．5及11．2。依模拟火灾现场按照IS0834的模拟火害钢筋混拟土后，进行再碱化技术的修复。本试验假设再碱化技术可恢复火害后的钢筋混凝土至火害前的碱性环境。电流密度j为1．0A／m2，通电时间为6．05×105秒，钢筋混凝土的降伏强度为225MPa。由实验火害后普通强度钢筋混凝土强度为13．5MPa，中性化深度为20．8mm，推估普通强度钢筋混凝土的孔隙率参数的k值为6．3×10一。火害后高强度钢筋混凝土强度为33．1MPa，中性化深度为19．2mm，推估高强度钢筋混拟

6、土的k值为2．5×10一。由上述试验所得k值可分别作为火害普通强度和高强钢筋混凝土孔隙率的建议参数值。2火灾后钢筋混凝土碱性修复技术应用根据上述电化学再碱化的试验研究结果，应用于本研究模拟实际火害后钢筋混凝土利用再碱化法修复钢筋混凝土碱性环境的操作步骤，以呈现再碱化技术酸碱度控制模式的实用性。火灾后采用中性化一电化学法检测钢筋混凝土的损伤深度，进而判断火灾是否对钢筋造成了损伤。本试验由实验火害后普通强度及高强度的钢筋混凝土中性化深度分别为20．8mm及19．2mm，一般钢筋混凝土于中性化深度约为20

7、mm即显示对钢筋造成了损伤，因此后续可选择再碱化法修复损伤钢筋混凝土结构。选择再碱化后的酸碱度以回复火害前混凝土的碱性环境的要求，结合混凝土的中性化深度和结构的实际强度，依据前面试验估计孔噱率的参数K值。本普通强度的钢筋混凝土电流密度为1．0A／m2，通电时间需达约7天，藉由模式预测再碱化的酸碱度为12．5，实际以酸碱度计测得再碱化火害后钢筋普通强度混凝土的酸碱度为12．0。高强度钢筋混凝土通以电流密度i为1．0A／m2，通电时间需达约7天。藉由模式预测再碱化的酸碱度为11．2，经由酸碱度计测得火害

8、后高强度钢筋混凝土的酸碱度为11．2。由结果可发现本实验所应用的模拟火害后钢筋混凝土之酸碱度，利用模式所得预测值及实际值都相当接近。3结论当钢筋混凝土结构体遭受火灾损伤时，可利用再碱化技术修复因高温下由于逐渐的碳化，导致混凝土碱度变低，发生混凝土中钢筋的腐蚀及保护层的劣化。火害对钢筋混凝土的损伤表现当混凝土中性化深度超过钢筋保护层厚度时，钢筋失去碱性环境的保护致使钢筋的锈蚀速度加快。因此对于火害损伤钢筋混凝土的修复是利用钢筋周围混凝土的碱性环境的恢复，利用本酸碱度控制