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氯离子超标导致钢筋锈蚀混凝土胀裂

某钢筋混凝土框架-剪力墙结构办公楼,A座地上18层、B座地上24层、裙房地上五层,地下三层,始建于1997年,1999竣工投入使用至今。采用滑模施工,建造3~9层时为冬季施工,为防冻掺加了氯盐,致使混凝土氯离子超标,加之长期以来环境的影响,剪力墙钢筋大面积锈蚀,混凝土胀裂,保护层脱落。我公司依据检测鉴定报告、原建筑结构图纸、现场实测以及国家相关规范,对该楼的结构补强、抗震加固,作如下分析及加固处理:
一、概念方案形成:

  1、在蚀状态:

  ( 1) 锈毛   初级阶段

  (2) 锈刺   胀脱阶段

  (3) 锈翘   破坏阶段

  2、作用要素和时间关系:

   大气环境干扰,如卫生间潮湿环境,是加速锈蚀的外在因素,也是加强因素,例如西北和东南迎风角,破坏比较严重,内壁及剪力墙电梯井处于室内环境,在不受第三条件影响下,锈变速度会较慢

  3、和谐受力:

   尚且尊重原构件残余承载力,适当补强维护既有结构受力体系,反对新置型受力体系,可有效避免理论与实际构件的冲突,何况本建筑已经处于第四应力状态之中(即构件通过裂缝形式将不协调应力释放出来)。

  4、经济:

   电梯井内壁不再做加固处理,考虑到外壁的加固以及相对环境因素较好,也是出于节省目的,三层以下九层以上部分,当然指的是内壁部分,只作局部处理即可,其不协调刚度变化阻尼系统会有一定的调解作用。

  5、空间

墙体内壁处理,增补截面较小,大约在2-3cm左右,我们尽量采用了一些新的加固技术,尽较大可能的降低了型构的使用,减少空间的侵占。

  6、老化

     尽管采取了多种新的科技手段用于加固、维修,但仍不可能完全阻止锈变,只是起到了延续推迟构件加速破坏的作用,因此我们在受第三因素影响较大的区域都采取了加厚的措施,例如外墙外迎风面。

 7、新技术的应用

(1)、钝化砂浆
(2)、牵引型阻锈剂
(3)、TBX-6非金属筋材
(4)、阻尼器
(5)、聚合物砂浆
(6)、阳角缓变构造

二、相关方案实施

  根据办公楼的缺陷严重程度及对结构整体安全影程度的不同,办公楼现存的主要问题基本可以划分为三个部分:

①建筑外围混凝土剪力墙外侧、剪力墙端柱等处存在钢筋严重锈蚀、混凝土锈胀及混凝土不密实、保护层过薄等问题,破坏形态主要以锈胀和锈翘为主,局部存在锈蚀状态;

②外围混凝土剪力墙内侧、建筑内部的钢筋混凝土墙两侧,这部分墙体处于非迎风面,存在的主要问题是三`九层剪力墙墙体钢筋锈蚀普遍较严重,存在锈蚀区、锈胀区两种损伤形态,以钢筋锈蚀为主,个别部位存在锈胀现象。其余各层墙体钢筋除个别部位外虽有锈蚀但并不严重,个别部位混凝土存在保护层不足的问题;

③个别框架梁、柱和楼板等承重构件存在较轻微的锈蚀现象。其中第①项已严重威胁建筑的整体安全,且有继续恶化的趋势,必须尽快处理。第②项对结构安全影响虽没有第一项严重,但亦已危机结构的安全和使用寿命,也要尽快采取措施。第③项虽短期内对建筑安全影响不大,但会引起楼房适用性和耐久性持续降低,影响结构安全,因此也必须及时处理。

考虑到楼房现存的主要问题和缺陷,针对钢筋锈蚀和混凝土劣化进程的机理,建议加固应从以下方面进行:

对主要抗震构件——钢筋混凝土剪力墙的补强恢复,这是重中之重;

根据构件锈蚀程度,划分为ⅰ区,ⅱ区和ⅲ区三类修复区域,ⅰ区为锈蚀区,混凝土虽有不密实现象,但钢筋总体锈蚀并不严重,可认为有85%~90%的钢筋截面仍可正常工作;ⅱ区分别为锈胀区,钢筋锈蚀比较严重但仍有75%~80%截面积维持正常工作;ⅲ区为锈翘区,主要指钢筋混凝土剪力墙外墙外侧,表现为钢筋截面丧失较多,混凝土表面不密实、碳化严重,比较容易受外界环境温湿度交替变化和气压变化等不利条件的影响;

解决方案:

1、剪力墙外墙ⅰ区,剔除结构表面疏松劣化的混凝土,喷涂阻锈剂三遍,24h后挂钢筋网、植拉结筋,高压喷射混凝土6cm并及时抹平。ⅱ区和ⅲ区,剔除结构表面疏松劣化的混凝土,对锈蚀钢筋除锈。

2、剪力墙内墙的结构构件材料损伤的处理,这是一个动态设计动态施工的过程,需先剔除建筑装饰面层做法后,现场确定损伤类型,即锈胀区以及局部损伤部位划分的不同,选择对应的处理方法。

3、与卫生间相邻的楼梯间墙体,长期受潮湿环境影响,墙体内钢筋锈蚀比较严重。加固处理方法挂TBX-6非金属筋材@150mm网片外抹3cm聚合物砂浆处理。

4、为预防和减轻各结构构件内部缺陷造成的附加震害,增设耗能减震构件—剪刀型高效阻尼器,此款阻尼器具有安装个数低、占有空间小、效能高等特点。

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