砖混结构中含氯混凝土构件的耐久性提升与工程应用

姚冀

摘要：在建筑建设中所应用的砖混结构中含有海砂材料，而海砂具有的氯离子如果浓度达到了限值以上，会造成混凝土保护层产生锈胀开裂的现象。因此，为了保证混凝土构件的耐久性，采用了双向电迁技术，可以将混凝土内部含有的负电氯离子迁移出混凝土以外，并且在此过程中将阻锈剂阳离子迁移至混凝土内部，进而形成密实度较高的保护膜，达到阻锈的效果。

关键词：混凝土构件;氯离子;阻锈剂;双向电迁技术;耐久性

目前，我国建筑砖混结构中引入了海砂材料，而海砂材料的应用引发了“海砂屋”的现象。为了保证建筑工程的建设质量，国家已经颁布了海砂应用技术规范，要求应用海砂之前需要实施淡化处理的过程，避免海砂中大量氯盐对砖混结构产生锈蚀钢筋的现象。在实际砖混结构应用中，需要采用电化学修复技术对结构中存在的钢筋锈蚀问题进行处理，进而达到提升结构耐久性的目的，以下内容以某工程为例对提升砖混结构含氯混凝土构件的耐久性提升措施及技术的应用进行了研究。

1 砖混结构存在的问题

在经济快速发展下推动了建筑行业的迅猛发展，但是在建筑建设数量与规模逐渐增大下，对砂的需求量日益提升，并且河砂的资源呈现出日益匮乏的现象，而为了保证建筑工程能够顺利开展，普遍采用了海砂代替河砂，而海砂在应用于建筑结构中后却引发了“海砂屋”的现象，严重影响建筑结构的质量，进一步威胁着建筑使用者的生命安全。因此，我国针对这一问题颁布了海砂材料应用规范，要求在海砂应用于建筑建设之前需要实施淡化处理的过程，进而达到降低海砂中氯离子的含量，要求氯离子的含量要在0.03%以下，因为大量的氯盐会对结构中的钢筋产生锈蚀的过程，降低了结构的承载能力，甚至会对结构产生破坏的现象。

2 砖混结构的作用及存在的隐患

砖混结构在应用的年限逐渐增加后，结构性能会逐渐劣化，而这一问题是无法避免的。因此，需要针对砖混结构实施加固的过程。目前，砖混结构加固措施主要是应用于承重砖墙，对承重砖墙实施修复与加固的过程，而在此过程中却对圈梁与构造柱的维护与加固产生了疏忽。砖混结构中含有的钢筋混凝土构件如果能够达到互相配合，可以显著提升建筑整體的稳定性与刚度，对不均匀沉降所带来的危害能够有效降低。同时，还可以明显提升砖砌体墙的抗震性能。如果构件中含有的钢筋发生锈蚀的现象，会造成圈梁与构造柱中存在的钢筋产生截面减小的现象，进一步降低了承载能力，是导致结构发生耐久性受损问题的直接原因。因此，需要对砖混结构中含氯构件采取有效的措施达到提升耐久性的目的，进而消除存在的安全隐患且延长使用寿命。

3 电化学修复技术

电化学修复技术的主要功能是对混凝土结构的耐久性进行有效提升，发挥作用的过程是利用外加电场的方式将混凝土内含有的氯离子进行排除。目前，电化学修复技术包括电化学除氯技术、混凝土再碱化技术、电渗阻锈技术、双向电迁技术等。其中，双向电迁技术可以将氯离子迁移至混凝土外，与此同时将阻锈剂迁移至混凝土内，可以有效防止氯离子对钢筋持续性腐蚀，并且阻锈剂迁移至混凝土内会形成保护膜，达到双重保护混凝土钢筋的效果。

4 双向电迁技术的基本原理

双向电迁技术的工作原理主要是将混凝土结构内部存在钢筋设定为阴极，在结构外表面设置不锈钢网片形成阳极，还要在不锈钢的网外处设置海绵层，此海绵层含有阻锈剂溶液，再通过控制直流的过程，让钢筋与不锈钢网片之间产生电场。混凝土结构在外加电场作用下，内部含有的负电氯离子会向结构外移动，进而排出结构外，而海绵层内存在的正电荷阻锈剂阳离子会同时向结构内部进行移动。当阻锈剂含量在钢筋表面达到一定浓度时，会产生密实的保护膜覆在钢筋表面，将氯离子等具有腐蚀性的物质和钢筋进行隔离，从而达到阻锈的效果。

5 以工程为例阐述双向电迁技术的应用

5.1 工程实际情况

建筑的建筑面积达到2531 m2，第5层属于砖混结构，梁保护层、板保护层、柱保护层三者的厚度分别达到25mm、15mm、30mm，承重砌体为建筑中的横墙、纵墙、楼梯间墙。通过检测的过程了解氯离子实际存在的浓度，检测结果显示出在混凝土构件内含有一定浓度的氯离子，经过分析原因主要是在建筑建设中应用的砂材料中含有的氯离子浓度超过了限值。另外，此建筑所在的区域具有充沛的雨量，砖混结构内部存在的钢筋已经产生了锈蚀的现象，最为严重的区域已经发生保护层脱落的问题，部分钢筋混凝土结构的耐久性显著降低。

5.2 氯离子浓度的检测

在检测建筑的氯离子浓度时采用了快速氯离子测定技术，此技术的应用过程是将具有特殊的萃取液放置于待测的混凝土灰粉内，提取出含有的氯离子，再应用电极对溶液中含有电位差进行测定，再通过氯离子溶液中氧化还原反应后而产生的电位差与氯离子浓度形成正比关系，进而计算出混凝土灰粉中氯离子具体含量。在检测氯离子含量时应用的是快速氯离子含量检测仪，在检测时应用直径12mm的钻头，在钻孔取粉时以5mm为一层，每一层分别3个孔洞，并实施分层取粉的过程，筛分时应用0.3mm的孔径实施，称取出2.0g的混凝土灰粉，将此粉放置于20ml去离子水内，在浸泡24h以后实施RCT测试的过程，进而测量出每层中含有的氯离子含量，经检测后可确定出氯离子的含量占胶凝材料质量的0.1522。

5.3 设计双向电迁电路系统

根据此建筑的实际情况，针对存在的暴露而出的混凝土耐久性问题实施双向电迁技术，达到提升耐久性的目的，与此同时要将结构内部存在的氯离子浓度有效降低，达到规范限值之下的目的，针对深度不小于构件的保护层厚度实施有效处理的过程。为了满足此建筑的应用需求，要设计出高效的双向电迁电路系统，进而达到同步修复各构件的目的。在设计双向电迁电路系统时，要达到各区域除氯阻锈的效果达到一致化的要求，应实现各双向电迁装置的连接方式达到串联的效果，进而形成除氯阻锈单元共同发挥作用。经过设计后，创建出一个除氯阻锈单元并共含有14个装置。在实际应用时，每个单元双向电迁装置的连入要将混凝土电阻因素、直流电源功率因素、现场布线难度因素等充分考虑在内。

5.4 双向电迁的过程

双向电迁装置在应用时要具备良好密封性能，才能保证阻锈剂的存放达到有效性的要求。同时，为了达到降低施工成本的目的，要求使用的装置要达到可拆卸且能够重复利用的效果。因此，在设计中引入了与要求相符合的双向电迁装置，在安装此装置时需要将外部塑料板与阳极不锈钢板能够按压在设计的位置中，再利用水泥钉达到装置与混凝土有效连接的目的。在双向电迁过程中可使用小功率水泵在装置的上方处将阻锈剂往内注入，在装置的下端处将溢出的阻锈剂回收，进而达到提升阻锈剂利用率的目的。

5.5 双向电迁效果的评价

5.5.1 氯离子浓度

在实施双向电迁技术后，混凝土结构中含有的氯离子浓度达到了显著降低的效果，并且经过测量后获取的实际数据处于规范限值之内。

5.5.2 阻锈剂浓度

在了解阻锈剂浓度时应用了有机元素分析仪，对混凝土结构内部的阻锈剂浓度进行了测试，工作原理是测定混凝土内含有的N元素，进而推算出内部含有的阻锈剂含量。通过对有机物迁入的实际效果进行分析后，可以得到有机物的迁入浓度，从浓度可知阻锈剂已经到达了钢筋的表面位置，并且迁入的浓度高于建筑所在地的标准要求。

结束语：

综上所述，在砖混结构中含氯构件内会因氯离子含量过高而对钢筋产生锈蚀的现象，如果未对钢筋实施有效的保护，会显著降低混凝土结构的承载能力，严重威胁着建筑的稳定性与安全性。因此，需要采取有效的措施对混凝土结构内的氯离子进行去除，同时，还要将阻锈剂迁移至混凝土结构内，进而形成有效的保护层达到双重保护的效果。

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