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1、钢筋混凝土维修,目视症状猜原因实验室辅助判定检测程度与范围填缝补洞面加铺选择材料看缘份妥定程序成一半析晶碱质与粒料反应钢筋腐蚀,混凝土结构物修补流程,钢筋混凝土劣化型态、成因与改善方法,劣化型态、成因与改善方法,挠曲裂缝,剪力裂缝,劣化型态、成因与改善方法,收缩裂缝,垂直长边平行束制方向,干燥收缩,混凝土在干燥的环境会持续缓慢的失水干燥，而产生干燥收缩的现象。水灰比高、水泥用量多、骨材用量少、含水量高、构件尺寸大、相对湿度低、干燥时间长收缩量大,劣化型态、成因与改善方法,塑性收缩,沉陷裂缝,塑性收缩,新拌混凝土的失水速率大于泌水速率时，固体颗粒间会产生负的毛细压力使体积收缩的现象。多发生在大面
2、积的混凝土施工。,裂缝型态,较细且不深的网状裂缝平行版边、平行束制方向、或垂直风向的裂缝。,预防方法,针对失水过快的原因进行防护 掌握适当的粉光时机 适当的时机提前进行养护,塑性收缩,劣化型态、成因与改善方法,过度泌水网状塑性收缩,劣化型态、成因与改善方法,碱质与粒料反应,本土版,海外版,刚性铺面之碱质与粒料反应,劣化型态、成因与改善方法,D-Cracking,劣化型态、成因与改善方法,劣化型态、成因与改善方法,实验室调查,岩相分析 化学分析 物理分析,非破坏性检验,反弹锤法贯入探针法断裂试验法拉拔试验法直接拔出试验法,共振频率法应力波法超音波波速检测法 敲击回音法 短波雷达法,红外线温度感测
3、法射线法磁电法保护层量测仪混凝土电阻系数量测 半电池电位量腐蚀速率测量,非破坏性检验,选择维修材料与黏结,维修材料 混凝土底材,缘份、默契、同步变化,兼容性,维修材料与混凝土底材的兼容性,弹性模数(E),弹性模数高 变形低承重构件：维修材料混凝土底材,非结构性维修：选用较低弹性模数维修材料，有助于减低张应力，可降低修补材料开裂与脱层现象发生的机率。,弹性模数(E),热膨胀系数(T),维修材料收缩开裂，膨胀屈曲或剥落,聚合物 614倍混凝土底材聚合物+粒料 1.55倍混凝土底材,热膨胀系数(T),变形宜同步,仅适用于温度变化不大处,SC,SR,干缩行为(S),SC0，SR0,混凝土底材不收缩,控
4、制维修材料的干缩行为：(1)降低水胶（灰）比；(2)增加粗粒料粒径及用量；(3)添加减缩剂（无收缩剂）；(4)采用降低收缩的施工程序，如干填混凝土和预置粒料混凝土；(5)适当的养护方法。,干缩行为,CC0，CR0,潜变(C),C,C,结构性维修：维修材料的潜变宜与混凝土底材相近。非结构性维修：维修材料的潜变高较有利，因张力潜变可产生应力松弛减少发生裂缝的机会。,潜变,混凝土内水分往表面移动，若维修材料不透气，水分或水气封闭在维修面，易使秥着失效。在大多数的修补，低吸水性与高水气传递特性之材料是需要的。,渗透性,透气不透水,高碱保护钢筋。,化学性质,抗剪结合,抗拉结合,抗剪结合机理,互锁作用,抗
5、拉结合机理,互锁作用及化学结合力,维修材料结合机理,确实清洁维修面，避免粉尘附着。形成粗糙的维修面，增加互锁效果。在维修面形成开放的孔隙结构。足够的浆体，吸附及进入孔隙系统。施加足够的压力，以密切结合。,增加维修材料结合性,版块部份深维修,版块部份深维修,版块部份深维修,CO2Ca(OH)2 CaCO3 H2O,析晶现象,析晶现象改善对策,降低混凝土渗透性，减少裂缝防止水分渗入或渗出稀盐酸与清水清洗CaCO3+HClCaCl2+CO2,碱质与粒料反应(Alkali-Aggregate Reaction)简介及其检测与维修,粒料中含有碱反应活性的硅质成分，在混凝中受氢氧根离子侵蚀后，结合钠、钾碱
6、金属离子，形成碱硅胶体，在吸水膨胀后使混凝土生成地图状的裂缝。,Quebec City,QC,Canada,症状：,无筋或少筋混凝土：地图状裂缝,承重构件：平行主应力(主钢筋)的裂缝,AAR大陆版,平行主应力方向之裂缝,AAR内部症状,碱质与粒料反应之机理与过程,活性粒料之结晶构造示意图,非活性粒料,活性粒料,碱质与粒料反应的影响因素,AAR所需持续进行有三个要素：,混凝土内部存在反应活性粒料,孔隙溶液中有足够之氢氧化碱浓度,足够的湿度,混凝土碱质与粒料反应的预防方法,发生碱质与粒料反应的条件,活性粒料(最重要)高碱水泥水分,检测活性粒料、高碱水泥,控制混凝土中的含碱量,水泥含碱当量Na2Oe
7、q%Na2O%0.658 K2O%,Na2O和K2O依ASTM C114检测ASTM C150规定含碱当量0.6%,英国BS 5328 混凝土含碱量限制建议,使用卜作岚材料,依据规范：ASTM C311ASTM C441ASTM C618,膨胀量（）,时间（天）,水淬炉石粉抑制成效情形,使用化学掺料,锂化合物锂钠莫耳比0.6添加不足会恶化建议锂化合物添加量，锂/钠莫耳比1锂化合物亦可与飞灰共同使用,维修策略,发生碱质与粒料反应的条件,高碱水泥活性粒料水分,防止水分侵入 改变反应胶体产物性质 束制或补强 置换,维修策略,加速移除混凝土试体内所含之游离态Na+（K+）离子,Li+离子送入试体，以改
8、变混凝土性质,改变反应胶体产物性质：喷洒、灌注、浸泡锂化合物,电化学技术,加速锂离子传输技术(Accelerated Lithium Migration Technique,ALMT),阳,阴,阳极槽溶液(1N LiOH),阴极槽溶液(饱和 Ca(OH)2),Li,Li,Li,降低含碱量提高Li/Na莫耳比,抑制 ASR 之原理,原理：,Na,K,Ca2,Li,Li,Na,Li,Na,Na,K,Ca2,加速锂离子传输技术(Accelerated Lithium Migration Technique,ALMT),0,30,60,90,120,150,0,300,600,900,1200,150
9、0,时间,(hours),阴极槽浓度,(10,-3,mole/L),非稳态阶段,过渡阶段,稳态阶段,阴极槽阳离子浓度变化,移出完成阶段,稳定移出阶段,通电及未通电试体加速养护之膨胀增量,Specimens Cured at 38 and 100%RH for 1 Year,Untreated Sample,RLMT Treated Sample,Cracks,2006 FHWA联邦公路局,85,文献回顾(实务上的应用),FHWA联邦公路局,86,文献回顾(实务上的应用),通电8周，Li渗透深度32mm，浓度达203ppm，理论上足以减少ASR之膨胀。,87,钛网,纤维布,锂溶液循环利用,塑料膜
10、,钢筋腐蚀,钢筋腐蚀,易生腐蚀的部位,产生裂缝的张力区水气易聚集或积水的部位其他原因产生裂缝或保护层厚度不足的区域,钢筋腐蚀,在混凝土内之高碱性环境(pH1213)，钢筋表面会生成钝态之氧化铁保护膜，不会腐蚀碱性来源：氢氧化钙、钠、钾-Fe2O3:钝态、紧紧包裹在钢筋表面,0,1,2,3,4,5,6,7,体积，（cm3）,不同氧化程度铁锈的体积变化,在碱性环境下，钢筋表面生成钝态的氧化铁保护膜，钢筋受到保护不会腐蚀。,钢筋的腐蚀过程-1,当混凝土碱度降低或有氯离子存在时，钝态氧化铁保护膜会被破坏，钢筋开始腐蚀。,钢筋的腐蚀过程-2,自钢筋放出铁离子，同时产生电子在钢筋内部游动，形成阳极反应：,
11、钢筋的腐蚀过程-3,FeFe+2e-,在有水和氧同时存在的部位，加上经钢筋传导过来的电子，反应生成氢氧根离子，形成阴极反应：,Fe+,e-,O2H2O,OH-,H2O1/2O22e-2OH-,钢筋的腐蚀过程-4,Fe+向阴极移动，OH-往阳极移动，二者在钢筋表面结合生成氢氧化铁，再继续氧化形成铁锈。,Fe+,e-,Fe(OH)2,OH-,O2H2O,FeH2OO2Fe(OH)2,钢筋的腐蚀过程-5,提供碱性环境使钢筋表面产生钝态保护膜低渗透性，阻隔氧或水,混凝土对钢筋保护的有利因素,混凝土易产生裂缝 氯离子(内在或外来)Cl-/OH-0.6会腐蚀 混凝土劣化(耐久性问题)混凝土中性化,混凝土对
12、钢筋防蚀不利的因素,钢筋腐蚀的条件,混凝土产生裂缝、保护层不足，导致钢筋表面之混凝土中性化，破坏-Fe2O3保护膜。形成阳极水和氧同时存在形成阴极,氯离子腐蚀钢筋,FeCl+氯化铁错合物,Cl-,OH-,Fe(OH)2Cl-,O2、H2O,Fe2O3nH2O 铁锈,氯离子重复侵蚀钢筋,Fe铁,2e-传导至阴极,Fe+铁离子,氯离子侵蚀钢筋的机理和过程,氯离子浓度与pH值对混凝土中钢筋腐蚀的影响,Cl-/OH-0.6 即使混凝土的pH值大于11.5，钝态的氧化铁保护膜会受到破坏，使钢筋易于腐蚀。,防止钢筋腐蚀之对策,控制氯离子含量(细粒料、拌合水、新拌混凝土)适当的混凝土配合设计(材料、水灰比等),CNS 1240 细粒料中水溶性氯离子含量限制,新拌混凝土中之水溶性氯离子含量限制,CNS 12891对不同暴露环境条件混凝土最高水灰比之规定,足够的保护层,防止钢筋腐蚀之对策,CNS 3035钢筋混凝土建筑设计规范对保护层厚度的要求,保护层控制,良好的施工(混凝土拌合均匀、控制运送和浇置时间、避免产生冷接缝、不可任意加水、确实捣实混凝土、避免产生析离的现象、注意表面排水、落实养护工作等),防止钢筋腐蚀之对策,
