某车间腐蚀后损伤分析及修复建议

黄鹏宇，胡佳梁 （苏州市建设工程质量检测中心有限公司，江苏 苏州 215129）

0 前言

钢筋混凝土框架结构是一种广泛使用的建筑结构形式，在使用过程中普遍存在改变原有的使用功能的现象，此类改动有可能会导致结构损伤、增加荷载以及混凝土侵蚀等问题[1-2]。

本文将以苏州某厂房为例，通过现场对受侵蚀的混凝土结构进行检测，分析该建筑物结构受侵蚀的影响，为该建筑物后续的处理修复提供依据。

1 工程概况

苏州某车间位于一幢四层钢筋混凝土框架结构建筑物的三层。该建筑物属于既有工业建筑，约建于2007年，采用现浇混凝土梁、柱及楼板。该建筑物原使用功能为生产车间，混凝土环境类别为一类。生产线排放出的含有三氯化铁、液碱、脱机水（含酸、含碱）等带有侵蚀性的液体存在渗漏现象，生产区域内未设置隔离及防渗措施，导致侵蚀性液体对相应区域的混凝土结构产生侵蚀及开裂等现象。

为了解该建筑物主体结构受侵蚀影响程度，明确的主体结构安全性及耐久性，需对该栋建筑物受影响部分进行现场检测及分析工作，为后期处理提供依据。

2 现场调查

经现场调查发现：该建筑物三层结构轴线范围1～4×A～E多处出现楼板渗漏及混凝土构件侵蚀现象。侵蚀性液体漫流至楼板后，并沿墙梁缝隙及梁板缝隙渗漏，造成该楼层三层板部分区域存在明显渗漏、混凝土构件侵蚀及开裂现象。

图1 建筑物外立面侵蚀现状

图2 板底渗漏，钢筋锈蚀，出现裂缝

图3 板底渗漏，钢筋锈蚀，出现裂缝

图4 梁顶出现渗漏

图5 该建筑物三层结构布置图

通过整理影响部位数据发现：混凝土渗漏处主要集中于梁与板、梁与墙交界处缝隙及楼板裂缝处。渗漏处为多种不同颜色结晶物，沿裂缝呈扩散状附着在混凝土表面，内侧及裂缝周边主要为灰色或铁锈红色，外侧为灰白色。混凝土裂缝主要为顺筋裂缝，沿钢筋方向发展，局部楼板支座处出现放射状裂缝，但并未延伸至板中央。渗漏影响区外混凝土构件外观状况良好。

3 现场检测

为了解渗漏及开裂对混凝土结构的影响，对现场渗漏区域进行现场检测工作。主要检测项目为混凝土构件受影响层厚度、混凝土强度及混凝土板板底裂缝宽度。

3.1 混凝土受影响层厚度检测

3.1.1 碳化深度法检测

依据《混凝土结构现场检测技术标准》（GB/T 50784-2013）[4]，采用酒精酚酞试剂检测板底区域混凝土碳化深度，检测结果如表1所示。

图6 三层板板底外观缺陷调查示意图（阴影部分为存在明显外观缺陷的范围）

板底混凝土碳化深度检测结果 表1

经检测，70%的混凝土板碳化深度大于15mm，而板类构件钢筋保护层设计厚度为15mm，即所检区域的板构件混凝土碳化深度基本已达到钢筋埋深。

3.1.2 取样检测

对影响区内混凝土构件进行钻芯取样，采用湿润深度法（图7），并结合碳化深度法（图8）检测样品混凝土性能受影响层厚度，检测结果如表2。

图7 湿润深度法检测效果

样品混凝土性能受影响层厚度检测结果 表2

经检测：2/3的混凝土板构件的受影响层厚度大于15mm，与碳化深度法检测结果相近。混凝土梁类构件受影响层厚度检测结果也大于或接近梁类构件钢筋保护层的设计厚度20mm。

结合碳化深度检测数据可知，所检区域内的混凝土构件土影响层深度已达到或接近钢筋埋深，混凝土基本失去对钢筋的保护作用。

3.2 混凝土强度检测

依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T384-2016）[5]，本文通过钻芯法对构件混凝土抗压强度进行检测，切除芯样受损伤层，检测结果如表3所示。

经检测：所检构件的混凝土强度均达到该建筑物混凝土的设计强度等级C30。混凝土性能未受到明显影响，满足原结构设计要求。

3.3 板底裂缝宽度检测

依据《混凝土结构现场检测技术标准》（GB/T 50784-2013）本文采用裂缝测宽仪对板底裂缝宽度进行检测，检测结果如表4。

经检测，该结构混凝土板裂缝宽度为 0.08～0.26mm，最大裂缝宽度为0.26mm，参考《工业建筑防腐蚀设计标准》（GB/T 50046-2018）[6]中对钢筋混凝土结构构件的最大裂缝宽度允许值相关规定，位于强腐蚀环境下的钢筋混凝土结构，其最大裂缝宽度允许值为0.15mm，所检混凝土板裂缝中有4块混凝土板裂缝宽度0.15mm，8块板裂缝宽度为0.12～0.14mm，以上构件占所检构件的93%。

3.4 检测结果总结及分析

图8 碳化深度法检测效果

混凝土强度检测结果 表3

板底裂缝宽度检测结果 表4

综合以上检测数据及相关信息可知：在生产过程中，由于未设置相关防渗保护措施，具有侵蚀性的污水沿混凝土楼板与外墙及梁之间的缝隙以及混凝土楼板本身的裂缝渗漏进混凝土内部。侵蚀性液体流至混凝土内部后对混凝土产生侵蚀作用。同时，渗漏进混凝土内部的污水对钢筋表面钝化层产生破坏作用，锈蚀混凝土内部钢筋。钢筋锈蚀产生铁锈体积增大，混凝土随之发生锈胀破坏，导致混凝土开裂，出现顺筋裂缝。新产生的裂缝为侵蚀液体渗漏提供了通道，进一步加速混凝土侵蚀作用。

经现场检测，该建筑物三层结构影响区（轴线1～4×A～E）大部分区域存在明显侵蚀现象；受影响区域内混凝土抗压强度满足原结构设计要求；所检区域的构件混凝土基本失去对钢筋的保护作用，影响结构的耐久性；混凝土构件普遍存在不同程度的开裂现象，所抽检的裂缝宽度普遍大于0.10mm，裂缝最大宽度为0.26mm，部分构件存在腐蚀、裂缝、露筋和钢筋锈蚀，影响结构的安全性。

4 修复处理建议

混凝土结构的侵蚀以及钢筋的锈蚀会对结构的安全性及耐久性产生极大的影响。针对有可能对结构产生腐蚀作用的使用环境，应当在建设或改造初期严格把关，按照相关规范进行设计及施工，确保混凝土的防侵蚀能力。对于已经受到侵蚀的混凝土结构，应当立即进行有效的技术处理，如果构件出现劣化严重及承载能力下降，建议采取加固或更换构件的方法[7]。

针对本文中的某车间混凝土结构的侵蚀情况，提出以下几点处理建议。

①表面碳化、腐蚀及裂缝较大的混凝土构件应当凿除受影响层，并在表面采用掺有阻锈剂聚合物砂浆抹平，针对混凝土表面受影响较小及出现轻微裂缝的构件，应采用修复砂浆对裂缝及破损区域抹平或在表面涂刷迁移性阻锈剂等耐久性修复处理措施。对承载能力有要求的可以采取粘贴碳纤维布或钢板等方式对原结构进行修复加固。以防止混凝土进一步腐蚀，保证结构后期的安全使用。

②钢筋锈蚀及锈胀开裂的构件，应将构件表面混凝土面层铲除，直至钢筋。并对钢筋表面做除锈处理，若钢筋存在断裂的应当补足原设计的钢筋量。若构件处于含有氯离子等高腐蚀性的环境中宜在钢筋表面涂刷钢筋保护剂。钢筋表面处理完成后涂刷界面剂，并采用掺有钢筋阻锈剂的高性能聚合物砂浆抹平以修复保护层。

③对混凝土表面采取防护处理，如在混凝土表面粉刷高分子自聚合物防渗砂浆、环氧沥青及环氧胶泥等材料作为表面防护措施，以阻隔后续使用中对外界侵蚀性物质对混凝土的侵蚀，从而避免出现影响结构安全系的损伤。

④在后期使用过程中及时定期检查，及时发现并处理渗漏等可能引起影响结构构件耐久性的问题。

5 结语

本文对某生产车间混凝土结构受渗漏及侵蚀现状进行了检测分析，对所存在的问题提出了相应处理建议，可供同类工程进行参考。

针对因改变使用环境而侵蚀混凝土结构的工业建筑物，应对受侵蚀的混凝土进行影响性及耐久性检测鉴定，以评判其受影响状况，是后期对结构进行修复或加固的必要前提。