如何对圬工梁裂纹进行修补和对混凝土表面进行涂装保护。按传统的做法,一般采用环氧树脂砂浆修补和环氧树脂浆液进行表面封闭。由于环氧树脂属有机材料,不耐久,且施工有毒性,操作工艺复杂,使用过程中存在较多不利因素。因此,新修订的《铁路桥隧大修维修规则》中,已将相关内容删除。
针对环氧树脂的这些不足,近年又有试用改良型的新材料和新工艺,但这些材料均采用改性环氧树脂,属性仍为有机材料,不耐久且操作工艺繁琐,要求较高。另外,还有一些从国外引进的修补材料和工艺,尚在应用试验之中。
根据上述情况,我们选用了一种从加拿大引进的,由波特兰水泥、极细的硅砂和多种性质活泼的化学物质组成的无机粉状料——XYPEX材料,对管内几座裂损较严重的圬工梁桥,进行了修补和涂装保护。由于这种材料具有渗透、增强、耐久、无污染,涂装时将其以灰浆形式涂在清理过的混凝土表面,赛柏斯材料,它就会在含有水分的混凝土表层毛细孔中进行催化结晶反应,产生一种不溶性的枝蔓状结晶物。这种结晶物除对混凝土表面具有保护作用外,由于其在毛细孔道中产生结晶体,会使混凝土的孔隙被结晶体填充,混凝土的表层密实度随至提高,从而增加了混凝土结构的强度以及增强防水气侵蚀的能力,以期达到对梁体的修复,和延缓中性化速率,进而延长圬工梁的使用寿命。
从化学上分析,造成对钢筋混凝土中性化损害的主要表现形式有:
(1)碳酸水的腐蚀(即碳化):
Ca(OH)2 + CO2 —→ CaCO3↓+ H2O
CaCO3 + CO2 + H2O —→ Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 —→ 2CaCO3↓ + 2H2O
混凝土中的水泥所含氢氧化钙与大气中的二氧化碳和水分作用,生成碳酸钙,再作用转变成重碳酸钙,再与氢氧化钙反应又生成不溶性的碳酸钙,赛柏斯建筑材料,这样使得氢氧化钙的浓度不断降低(即碱度降低),同时还会导致混凝土中其它水化物的分解,使腐蚀进一步向混凝土内部进行。
(2)碱集料反应:
Na2O + H2O —→ 2 NaOH
2 NaOH + SiO2 —→ Na2O?SiO2 + H2O
由于混凝土中所用水泥的碱含量过高,加上集料中活性氧化硅的作用,就容易发生碱集料反应,而生成一种碱硅胶,反应后其体积增大,且具强烈吸水性,使混凝土膨胀引起内部应力导致混凝土开裂。
当混凝土产生裂纹、表层碳化,或碱集料反应至钢筋保护层深度时,外界水气侵入。由于钢筋混凝土中的电极电位差而引发电化学锈蚀,使钢筋表面的氧化铁与水反应生成氢氧化铁,赛柏斯品牌,
进而再生成铁锈而腐蚀钢筋。
根据以上分析,导致钢筋混凝土梁体裂纹和中性化的结果,使混凝土失去对梁内钢筋的保护,在外界水气作用下锈蚀钢筋,同时也降低了混凝土自身的强度和密实度,从而造成钢筋混凝土梁的病害。而要控制裂纹和中性化发展对混凝土梁的损害,关键在于阻止水分或湿气及各种有害化学物质侵入混凝土梁内部,使梁内钢筋锈蚀和中性化发展缺少外部条件。因此,赛柏斯,作为对策,通常是对混凝土梁进行修补,而后再进行表面涂装保护。
XYPEX“赛柏斯”产品是用加拿大XYPEX化学公司以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材,掺入活性化学物质混配而成的粉末状防渗材料,是一种以渗透结晶方式为主、环保型、无机的催化剂功能性材料。掺合剂与混凝土混合搅拌后,经过催化原理在混凝土中形成枝蔓状的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土内部变得更加密实、防渗。其线性膨胀系数与混凝土基本一致,防渗年限基本与混凝土结构的寿命相同,具有增强混凝土强度和耐久性延缓混凝土的碳化过程,阻止钢筋锈蚀的功能。对于混凝土结构出现的裂缝遇水后有自我修复的能力,如果混凝土产生裂缝,遇到水又可以二次、三次等多次产生结晶,封堵裂缝,故其防渗作用是长久性的。
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