水工混凝土建筑物老化病害的產(chǎn)生預防及修補技術

殷 輝

摘要水工混凝土建筑物在其建成投入使用后,由于受各種自然條件的影響,很容易產(chǎn)生各種老化病害現(xiàn)象,而每一種病害都可以根據(jù)其產(chǎn)生原因采取一定的預防措施和修補技術。本文將淺談混凝土施工中老化病害的產(chǎn)生、預防措施及修補技術。

關鍵詞水工混凝土裂縫滲漏剝蝕

中圖分類號:TU528文獻標識碼:A

1 裂縫

1.1裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫在水工建筑物當中往往由于多種因素聯(lián)合作用而最容易出現(xiàn)。其各種裂縫對不同部位的水工混凝土危害程度也不一樣,關鍵部位嚴重程度的裂縫不僅危害到建筑物整體性和穩(wěn)定性,而且很容易形成惡性循環(huán),甚至還會產(chǎn)生大量的漏水,嚴重威脅到下游的人民生命及財產(chǎn)安全,因而必須引起我們的高度重視。本文對水工混凝土裂縫的原因加以分析,并提出一些預防措施和修補技術。

1.2裂縫的預防措施

1.2.1混凝土材料

為了減少各種裂縫,一般選用中熱水泥或具有微膨脹性的中熱水泥(自生體積變形微膨脹變形,如水泥中的MgO含量較高,但不大于5%)和熱膨脹系數(shù)較小的骨料。尤其是大體積混凝土在施工中嚴格采取溫控措施,盡量避免裂縫發(fā)生。而由于某種原因采用硅酸鹽水泥或普通水泥時,可在混凝土中摻入粉煤灰或減水劑,從而減少水泥用量,主要是通過減少水泥用量,減少混凝土的發(fā)熱量,從而降低混凝土溫度,避免溫度裂縫的發(fā)生。改善骨料級配,石子采用直徑適中的,并采用連續(xù)級配的碎石。如果溫度過高,及時對骨料進行預冷。砂子宜采用細度模數(shù)較大的內河中粗砂,含砂率不應超過35%。

1.2.2混凝土澆筑

如果澆筑時溫度過高,可以采用薄層澆筑,以加速混凝土散熱,并適當延長間歇時間?；炷猎谡駬v過程中,骨料下沉,水泥漿填充骨料間的空隙,原空隙中的水和氣泡被排出,混凝土表面形成泌水現(xiàn)象,對泌出的水分,不能直接排除,而要用吸水材料把水分吸走,把水分中的水泥留下。從而避免泌水裂縫的發(fā)生。對于厚度比較薄的混凝土,經(jīng)脫水后水灰比控制在在0.31-0.36之間,而強度卻可提高20%-50%,從而增強了混凝土的抗裂性能。 混凝土初凝前,往往由于溫差會出現(xiàn)表面裂縫,這時應進行及時收漿二次抹面,使混凝土表面進一步密實,表面產(chǎn)生的裂縫愈合。從而避免早期裂縫的產(chǎn)生。合理安排混凝土的澆筑時間,錯開高溫(大于35度)或低溫(小于5度)時段,以降低混凝土的入倉溫度,避免裂縫發(fā)生。

1.2.3混凝土養(yǎng)生

混凝土養(yǎng)生的目的是使混凝土凝結時間內保持一個良好的外部環(huán)境,創(chuàng)造良好的溫度和濕度條件,從而使混凝土在預期內達到設計強度?；炷翍獫仓罅⒓从门镎终谏w或膜式養(yǎng)護劑噴灑,避免水分蒸發(fā)過快。如果溫度過高,必須及時灑水養(yǎng)護。傳統(tǒng)覆蓋物多用濕草簾類,但其密實性比較差。因此目前多采用針刺土工布灑水覆蓋混凝土表面并用塑料薄膜保濕的辦法進行養(yǎng)生, 效果也比較理想?；炷翞⑺B(yǎng)護時間不宜小于7d,如果溫度過高,應適當延長,粉煤灰水泥應14d。當建筑物混凝土未達到設計強度時,禁止超載,避免超載裂縫的發(fā)生。水工建筑物尤其是大體積水工建筑物,施工時必須嚴格按規(guī)范進行地基施工,嚴把工程質量,從而避免地基不均勻裂縫的發(fā)生。

1.3裂縫的修補技術

首先進行初步調查,對裂縫進行檢測,推斷裂縫原因,具體分析。然后再根據(jù)調查結果,結合設計要求,判斷產(chǎn)生裂縫的混凝土是否需要修補,如需要修補,修補方法歸納起來有三類。

1.3.1充填法

這是一種修補較寬裂縫(%]>0.5mm)的方法,具體做法是沿裂縫處鑿 “V”形槽,槽頂寬約10cm,再在槽中填充密封材料,以起到修補作用。如果鋼“V”形槽中鋼筋已經(jīng)銹蝕,則將混凝土鑿除到能夠充分處理已經(jīng)生銹的鋼筋部分,先進行鋼筋除銹,然后進行防銹處理,最后再填充個密封材料。充填修補材料主要有水泥砂漿、預縮水泥砂漿、丙乳砂漿、BAC砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿材料等。

1.3.2注入法

注入法分為壓力灌漿法與真空吸入法兩種。壓力灌漿法就是通過灌漿泵的壓力,通過鉆孔、預埋管路或其他方式把具有膠凝性質材料與水攪拌混合的漿液或化學溶液灌注到巖石、土層或混凝土的裂縫內,以達到加固、防滲的施工方法;而真空注入法則是利用真空泵使縫內形成真空,將漿材吸入縫內,從而使各種表面裂縫得到修補的施工方法。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性環(huán)氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。

1.3.3表面覆蓋法

這種方法適用于細微裂縫(一般寬度小于0.2mm),其施工方法為在混凝土表面涂一層膜,以提高混凝土的防水性及耐久性。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部,對延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料根據(jù)修補部位的重要性及其修補部位所處用環(huán)境不同而異,其中最常采用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等材料。施工時首先用鋼絲刷子將有裂縫的混凝土表面打毛,然后清除表面雜物,再用水沖洗干凈后并充分晾干,然后用樹脂均勻填充混凝土表面的氣孔,最后再用修補材料凃摸表面。

2 滲漏

2.1滲漏的產(chǎn)生

每個水工混凝土建筑物都有其修建后各自不同的任務,但都與壓力水密切相關。許多水工建筑物往往由于各種原因在壓力水的作用下產(chǎn)生滲漏。因此,滲漏也是水工建筑物常見的主要病害之一。滲漏會使建筑物基礎及內部產(chǎn)生較大的滲透壓力和浮托力,從而危害建筑物的穩(wěn)定和安全;滲漏還會引發(fā)溶蝕、侵蝕、凍融、鋼筋銹蝕、地基凍脹等病害,加速混凝土結構老化,縮短建筑物的使用壽命。同時滲漏會導致水量損失,影響經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2滲漏的預防措施

(1)防止?jié)B漏的發(fā)生,預防措施同裂縫的預防措施。

(2)水工混凝土止水施工前,一定要選用優(yōu)質瀝青及止水片材,施工工藝嚴格按規(guī)范和設計施工。

(3)混凝土原材料一定要選用優(yōu)質材料,混凝土攪拌一定要均勻,澆筑振搗要密實不漏振。

2.3滲漏的修補技術

首先要通過調查及成因分析,并結合建筑物據(jù)圖部位的設計要求及運行環(huán)境,選擇合適的修補材料和修補方法進行修補。本節(jié)主要介紹點滲漏的處理方法。點滲漏根據(jù)滲水壓力及滲水量的大小采用以下兩種不同的滲漏處理方法:

(1)直接堵漏法。當水壓小于1m水頭,漏水孔較小時可用此法。先將漏水孔鑿毛,并把孔壁鑿成與混凝土表面接近垂直的形狀,用水沖洗壁槽,隨即將快凝止水灰漿碾成與槽直徑相近的圓錐體,待灰漿開始凝固時,迅速用力堵塞于槽內,并向孔壁四周擠壓,使灰漿與孔壁緊密結合,堵住漏水。最后再在外面涂抹防水砂漿保護層。

(2)下管堵漏法。本法適用于水壓為1-4m水頭,且漏水孔洞大的情況。

3 剝蝕

3.1剝蝕的產(chǎn)生

水工混凝土往往由于是由于環(huán)境因素(包括水、氣、溫度、介質)及混凝土內部的水化產(chǎn)物、砂石骨料、摻合料、外加劑、鋼筋相互之間產(chǎn)生一系列復雜的作用而產(chǎn)生剝蝕破壞現(xiàn)象,最常見的剝蝕破壞有凍融破壞、沖磨與空蝕等現(xiàn)象。

3.2剝蝕的修補技術

首先要通過調查研究,進行破壞機理分析,并結合工程實際情況,選擇合適的修補材料和修補工藝進行修補。由于我國水質侵蝕破壞的修補技術研究目前尚處于起步階段,工程實際經(jīng)驗不足,因此本節(jié)著重介紹凍融剝蝕、沖磨氣蝕的修補技術。

3.2.1凍融剝蝕破壞的修補

對遭受凍融破壞的水工建筑物,目前的修補方法主要為將已遭凍融破壞的混凝土全部鑿除,然后回填具有高抗凍性能的優(yōu)質修補材料。在某些情況下還可采取防水、止住滲漏和排水等補救處理措施。

3.2.2沖磨氣蝕破壞的預防和修補

挾帶懸移質和推移質的高速水流對泄水建筑物混凝土的沖磨剝蝕破壞(某些情況下還同時存在或誘發(fā)空蝕破壞)是無法避免的。目前只有在設計時充分考慮其危害,合理設計,施工過程中嚴把質量,對襯砌采用高抗沖磨材料,延緩其磨蝕速度,延長使用壽命,并且要在每個汛期后密切觀測磨蝕破壞的發(fā)展,及時進行“鑿舊補新”修補,以免造成嚴重的沖毀事故,并對以遭受空蝕破壞的工程,查明破壞的主要原因后,可以“對癥下藥”采取如下修補措施。

(1)通過水力學模型試驗修改體型,改善水流流態(tài),達到水流不空化。

(2)施工中關鍵部位嚴格控制和處理不平整度。

(3)當水流空化系數(shù)或流速過大時,而控制不平整度有困難時,可以在改建工程中采用通氣設施。

(4)由于閘門運行方式不合理,造成水流惡化的空蝕破壞,可以考慮改進運行方式,消除空蝕破壞。

(5)修改體型、控制和處理不平整度、設置通氣設施,是從降低高速水流空蝕強度著手的修補措施。但對已建工程,要完全消除空蝕相當困難,只能將空蝕強度降低到一定程度。而高抗空蝕材料所能降低的空蝕強度也是有限的。因此同時從降低空蝕強度和采用高抗空蝕材料護面兩方面入手,是處理空蝕破壞既經(jīng)濟又有效的途徑。

4 結語

雖然有時水工混凝土的老化現(xiàn)象不可避免,從而影響混凝土強度,影響建筑物的運行安全,但通過各種預防措施及各種修補工藝,是可以進行彌補的,從而正常發(fā)揮水工建筑物的作用,使其安全運行,并延長使用壽命。本文所談的水工混凝土老化病害產(chǎn)生的預防措施及修補措施僅僅是適用于大部分混凝土澆筑。