混凝土建筑工程缺陷修補經(jīng)驗探討

周開慶，王福

（貴州城上城混凝土有限公司，貴州 貴陽 550008）

0 引言

對混凝土建筑物缺陷的修補與加固，是混凝土施工中經(jīng)常遇到的問題，一般的處理方法，處理費用大、耐久性差，若處理不當，甚至影響建筑物的安全使用功能。

以貴州思林水電站引水發(fā)電系統(tǒng)進水口工程為例，該工程包括進水塔建筑物和引水隧洞，進水塔橫向長120m，縱向長30m，分布有攔污柵墩、檢修門槽以及事故門槽，上部大多由板梁組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，修補技術(shù)要求高，而且局部修補操作比較困難；引水隧洞為全斷面混凝土襯砌，總長837.12m。因此，針對該工程不同部位的不同質(zhì)量缺陷，相應(yīng)采取經(jīng)濟、合理、有效、快速的修補材料及施工手段，以達到設(shè)計預(yù)期的目的，本文介紹了幾種修補材料的性能、施工應(yīng)用情況及效果，可供類似混凝土工程參考。

1 混凝土缺陷類型及修補方案

思林水電站引水發(fā)電系統(tǒng)進水口工程的混凝土缺陷類型總體歸類為：蜂窩、麻面、裂縫、表面不平整、氣泡、層間縫錯臺、模板拉筋頭、管件頭、砂線、掛簾以及局部小面積的混凝土架空等缺陷。根據(jù)缺陷類型實際情況，大致把混凝土缺陷分為五種類型：Ⅰ型為深度在1～5mm、面積小于10mm×10mm的缺陷，如氣泡、蜂窩、麻面以及拉筋露頭等；Ⅱ型為深度在5～20mm、面積大于20mm×20mm的缺陷，如管件頭、中度缺陷的蜂窩、麻面、表面不平整、層間縫錯臺及砂線等；Ⅲ型為深度在20～50mm的缺陷，面積相對較大，如表面不平整后鑿除、層間縫較大錯臺及局部混凝土漏振等中、深度缺陷；Ⅳ型為深度50mm以上且面積超過0.5m×0.5m的缺陷，如混凝土架空等狀況；Ⅴ型為混凝土裂縫。經(jīng)過對缺陷類型的仔細研究和反復(fù)討論，并經(jīng)過試驗驗證，決定針對上述的Ⅰ～Ⅴ種缺陷類型分別采用環(huán)氧膠泥、環(huán)氧砂漿、高強度預(yù)縮砂漿、小級配混凝土和PSI-CW環(huán)氧灌漿材料進行修補。

2 修補材料

2.1 環(huán)氧膠泥

環(huán)氧膠泥采用NE-Ⅲ型雙組份環(huán)氧膠泥，按2:1（A組分：B組分）調(diào)配成膠泥基材，再與水泥混合（膠泥基材：水泥=1:0.2～0.5），配比見表1。

表1 環(huán)氧膠泥配合比表（重量比）

2.2 環(huán)氧砂漿

（1）環(huán)氧砂漿的主劑環(huán)氧樹脂是一種具有高度粘合力、固化后穩(wěn)定性好的高分子化學(xué)物質(zhì)，以環(huán)氧樹脂為粘結(jié)劑、砂和水等作為填料、304#不飽和樹脂為增塑劑，丙酮作為稀釋劑，T31為固化劑，按一定比例混合配制成環(huán)氧樹脂砂漿（簡稱環(huán)氧砂漿）。

（2）環(huán)氧砂漿的配制。環(huán)氧砂漿配合比見表2，配制工藝框圖見圖1。

表2 環(huán)氧砂漿配合比（重量比）

（3）為保證漿液質(zhì)量應(yīng)注意以下兩點：

①應(yīng)用水浴將環(huán)氧樹脂加熱到60～80℃，不得超過80℃，以防環(huán)氧樹脂局部碳化。

②各種物質(zhì)必須按順序加入并充分攪拌。

2.3 高強度預(yù)縮砂漿

預(yù)縮砂漿是一種干硬性砂漿，經(jīng)濟成本較低，而且其收縮小，強度高，易于施工，抗壓強度為普通砂漿的3～4倍，與底層混凝土的粘結(jié)力大，抗沖磨性能好。其主要特點是：①水膠比小，一般在0.2～0.30，且經(jīng)過預(yù)縮后，水分在水泥砂漿中能均勻分布，砂漿孔隙小、表面不泌水，提高了與界面的粘結(jié)質(zhì)量。②灰砂比一般在1:1.7～1:2.2，經(jīng)過預(yù)縮后，砂漿已接近初凝，體積先行收縮，再經(jīng)振實后，砂粒被水泥漿牢固地粘結(jié)，從而在一定程度上避免因砂漿的收縮而造成脫殼。③經(jīng)振實后的砂漿密度大、強度高，與原來混凝土界面粘結(jié)的強度高，抗沖磨強度亦高。④預(yù)縮砂漿的配合比見表3，原材料使用P·O42.5水泥，Ⅱ區(qū)中砂，石粉含量控制在6%～8%。施工時稠度以手捏成團，手心有潮濕感而不析水為宜。砂漿拌好后，放置40～60min，使其預(yù)縮。

表3 預(yù)縮砂漿配合比表

2.4 小級配混凝土

引水發(fā)電系統(tǒng)進水口工程的混凝土設(shè)計等級為C25W8F100，原則上修補必須采用高一個強度等級的混凝土進行修補，所以選擇C30W8F100的配合比（見表4），水泥宜用P.MH42.5中熱微膨脹硅酸鹽水泥，該品種水泥的MgO含量在3.0%～4.0%之間，不但可降低水泥的水化熱，而且具有微膨脹作用，能有效抑制干縮裂縫的產(chǎn)生；小石為人工骨料，經(jīng)10mm篩孔過篩。

表4 小級配混凝土配合比表

2.5 PSI-CW 環(huán)氧灌漿材料

混凝土裂縫采用PSI-CW環(huán)氧灌漿材料進行灌漿修補，裂縫修補后的主要檢測指標為抗拉強度，其界面粘結(jié)抗拉強度必須大于混凝土自身的抗拉強度才具有修補的價值意義，PSI-CW環(huán)氧灌漿材料28d的性能檢測指標見表5。

表5 PSI-CW環(huán)氧灌漿材料性能指標

3 混凝土缺陷修復(fù)方法

3.1 缺陷的檢查發(fā)現(xiàn)

目檢：麻面、露筋和表面可見的蜂窩、表面不平整、氣泡、裂縫、層間縫錯臺掛簾與混凝土架空等可在拆模后直接目檢發(fā)現(xiàn)。

鉆孔檢查：混凝土內(nèi)部缺陷可通過鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)，對可能存在內(nèi)部缺陷的混凝土，在缺陷的范圍內(nèi)通過鉆孔取芯確定，鉆孔直徑一般為76mm。

3.2 缺陷修補方法

預(yù)縮砂漿和小級配混凝土修復(fù)必須在拆模后24h之內(nèi)完成。環(huán)氧膠泥修補要等到混凝土的強度達到80%后方能進行，環(huán)氧砂漿和PSI-CW環(huán)氧灌漿材料要在混凝土澆筑28d后才能修補，且必須在60d內(nèi)完成。

（1）環(huán)氧膠泥修補。對于麻面、氣泡、露筋和蜂窩等Ⅰ型混凝土缺陷，修補前首先將缺陷部分清洗干凈，待表面及孔內(nèi)部全部干燥后再將預(yù)拌好的環(huán)氧膠泥進行刮填，補好的表面應(yīng)與結(jié)構(gòu)表面齊平光潔，不能出現(xiàn)突變。

（2）環(huán)氧砂漿修補。針對Ⅱ型混凝土缺陷，首先將缺陷部位松散混凝土鑿除，鑿?fù)诘纳疃纫暼毕莸纳疃榷?，一般?0mm，四周鑿成垂直狀，并鑿成方形或圓形，嚴禁形成鍋底形，有銳角的部位應(yīng)鑿除，以提高環(huán)氧砂漿的粘結(jié)強度，修補前先將缺陷面清洗干凈，干燥后涂一層環(huán)氧基液，待環(huán)氧基液起拉絲后再將環(huán)氧砂漿抹上壓實。

（3）預(yù)縮砂漿修補。Ⅲ型混凝土缺陷一般面積大，深度在20～50mm左右，之所以選擇預(yù)縮砂漿修補，一是該修補量較大，選用預(yù)縮砂漿比較經(jīng)濟，可節(jié)約成本，而且修補簡單快捷。二是預(yù)縮砂漿與原混凝土界面粘結(jié)的強度高，抗沖磨強度亦高，可達到環(huán)氧砂漿同等耐久性。修復(fù)前首先將缺陷部位松散混凝土鑿除，鑿除方法同上，鑿?fù)诘纳疃纫暼毕菁芸盏纳疃榷?，原則上不小于30mm，鑿?fù)跁r如鋼筋出露，鑿至鋼筋面以下不小于50mm。然后將修補面清洗干凈，保持表面濕潤而不能積水，再涂一層水灰比為0.40～0.45的水泥凈漿，最后將預(yù)縮砂漿填上夯實，表面抹光與結(jié)構(gòu)面平齊光潔。

（4）小級配混凝土修補。對于部分混凝土架空，深度在50mm以上且面積超過 0.5m×0.5m的Ⅳ型混凝土缺陷，需立模進行混凝土回填澆筑。首先清除缺陷直至密實的混凝土并保證表面不能有尖角，然后清洗干凈并保持濕潤而不能積水，再將小級配混凝土回填，采用機械振搗或者敲打模板，以保證回填部分與老混凝土良好結(jié)合，待拆模后對凸出于結(jié)構(gòu)外表面的部分進行鑿除和磨平。

（5）PSI-CW環(huán)氧灌漿材料?；炷亮芽p修補的目的是為了防止水分從裂縫浸入混凝土內(nèi)部以免鋼筋銹蝕，延緩混凝土堿—骨料反應(yīng)破壞速度。同時，也增加了結(jié)構(gòu)的整體性與安全性，裂縫的成因和種類較多，在這里只把裂縫分為3種：淺表裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。淺表裂縫可采取開V形槽，將其表面清理干凈后直接用環(huán)氧膠泥刮補；深層裂縫和貫穿裂縫必須采用壓力注漿法修補。處理流程：鑿灌漿孔（32mm）→洗孔→埋管封孔→通風(fēng)檢查→灌漿→灌漿完工處理；布孔方式采取騎縫鉆孔方式，布孔間距以35cm為宜。灌漿順序應(yīng)自上而下、由深孔到淺孔、逐孔灌注，相鄰多孔出漿時可并聯(lián)灌漿。灌漿方式為多點同步，依次灌漿（單嘴灌漿時間10～15min/嘴、孔），灌漿壓力的選用要考慮結(jié)構(gòu)的安全，所以灌漿時壓力控制在0.1MPa，當最后灌漿孔吸漿量小于1ml/min時，再將壓力提高到0.2MPa屏漿30min結(jié)束。灌漿完畢待凝后，切除灌漿嘴，回填灌漿孔。

3.3 缺陷修補過程控制

（1）缺陷修補是一項技術(shù)性很強的精細工作，只有經(jīng)上崗培訓(xùn)的人員才能進行缺陷修補施工，實行掛牌上崗。

（2）嚴格按工程“三檢“制度對缺陷修補的每道工序進行檢查，每道工序應(yīng)有相應(yīng)的質(zhì)量檢查記錄，包括缺陷部位、類型、修補材料、工藝、時間等。上一道工序經(jīng)驗收合格后方可進行下一道工序施工。發(fā)現(xiàn)有一道工序未按工藝要求實施的，缺陷修補視為不合格，必須返工，不留質(zhì)量隱患。

（3）修補完成后，一定要保證連續(xù)養(yǎng)護15d以上，但要注意剛完成的修復(fù)部分不能被養(yǎng)護水沖失。

4 缺陷處理效果分析

表面質(zhì)量檢測采取目視、錘擊、鉆觀察孔等方式。經(jīng)現(xiàn)場目視檢查，修補部位表面無干縮裂縫及灌漿后二次裂縫的出現(xiàn)，其次采取錘擊，混凝土聲音明亮清脆，密實狀況良好，然后再對鉆芯孔及芯樣進行觀察分析，內(nèi)部均無分層、剝離、脫殼、小孔洞等現(xiàn)象；補修混凝土的力學(xué)性能指標檢測：①采取現(xiàn)場芯樣拉拔試驗，拉拔結(jié)果見表6。②施工過程隨機抽樣進行抗壓試驗檢測，試驗結(jié)果見表7。③現(xiàn)場取樣于室內(nèi)模擬現(xiàn)場補修試驗，試驗檢測結(jié)果見表8。

表6 現(xiàn)場混凝土芯樣拉拔試驗成果表

表7 修補材料抗壓強度試驗成果表

表8 室內(nèi)模擬現(xiàn)場修補試驗抗拉強度檢測成果表

該工程原澆筑混凝土的強度等級為C25W8F100，經(jīng)過對102組抗拉強度值進行統(tǒng)計，平均值為2.68MPa，設(shè)計要求與混凝土粘結(jié)強度為≥2.5MPa。從表6分析，現(xiàn)場修補芯樣的拉拔強度平均值均大于混凝土自身的抗拉強度，有4組芯樣的最小值低于2.5MPa，可能是受到了高速鉆芯機對芯樣的擾動或者拉拔試驗偏心的影響，但試驗結(jié)果均斷裂于混凝土本體；表7和表8的各項力學(xué)性能指標滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)論

（1）貴州思林水電站引水發(fā)電系統(tǒng)進水口工程經(jīng)過半年的發(fā)電運行，修補面沒有發(fā)現(xiàn)沖蝕、脫落、滲水等現(xiàn)象，修補混凝土的各項耐久性指標均滿足設(shè)計要求。實踐證明了針對各種缺陷類型選擇相應(yīng)的修補材料及方法，既能滿足設(shè)計修復(fù)要求，又可以降低工程成本，縮短工期，特別是高強度預(yù)縮混凝土砂漿的應(yīng)用，其抗沖磨性能好，與混凝土界面粘結(jié)的強度高，材料價格低，施工簡便，值得推廣。

（2）混凝土缺陷修復(fù)是一項十分重要的工作，每一次修復(fù)工作都要嚴格按照規(guī)程規(guī)范執(zhí)行。缺陷修復(fù)完成后，要吸取混凝土產(chǎn)生缺陷的原因，以促進混凝土作業(yè)的精心施工，從而盡量避免缺陷的再次產(chǎn)生。

（3）環(huán)氧混合材料是一種易燃、易揮發(fā)、具有刺激性氣味的微毒物質(zhì)，在施工過程中應(yīng)加強安全防護。