水利水電工程中水工混凝土建筑物的通病及處理措施

呂婷　游軍

【摘 要】本文從水工混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及類型出發(fā)，分析了常見病害，論述了處理措施。

【關(guān)鍵詞】水工混凝土；通??；處理措施

目前我國(guó)正在進(jìn)行大量的水利開發(fā)，水工混凝土中的裂縫、凍脹、沖磨、空蝕等病害成了大家共同關(guān)心的主題，這些病害加大了建筑物使用過程中的修理與加固費(fèi)用，影響或限制了結(jié)構(gòu)的正常使用功能并縮短結(jié)構(gòu)的使用年限，對(duì)項(xiàng)目的效益和安全造成了直接的影響，從經(jīng)濟(jì)、資源等方面引發(fā)了許多社會(huì)問題。

1.水工混凝土類型

水工混凝土大多數(shù)為防水混凝土，它是因本身的密實(shí)性而具有一定防水抗?jié)B能力的整體式混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。水工混凝土還兼有承重、圍護(hù)、抗?jié)B、耐凍融、耐侵蝕等功能。防水混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有：材料來(lái)源廣泛、工藝操作簡(jiǎn)單、工程成本低廉、結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、防水抗?jié)B耐久等。因此，防水混凝土結(jié)構(gòu)成為水利水電工程建筑的主要結(jié)構(gòu)物。水工防水混凝土按類型，可分為普通防水混凝土和外加劑防水混凝土。

1.1普通防水混凝土

普通防水混凝土是在普通混凝土骨料級(jí)配的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整和控制混凝土的配合比的方法，來(lái)提高自身密實(shí)度和抗?jié)B性的一種混凝土?；炷劣不螅止橇媳舜酥g被具有一定密實(shí)度的水泥砂漿所填充，并切斷混凝土內(nèi)部沿石子表面形成的連通的毛細(xì)滲水通道，使混凝土具有較好的抗?jié)B性。普通防水混凝土是水利水電工程中應(yīng)用最多的一種混凝土結(jié)構(gòu)。

1.2外加劑防水混凝土

外加劑防水混凝土是通過摻入適量外加劑的方法，改善混凝土內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以增加混凝土的密實(shí)性，提高混凝土的抗?jié)B性的混凝土。外加劑主要是以吸附、分散、引氣、催化，或與水泥的某種成分發(fā)生反應(yīng)如物理、化學(xué)作用，使混凝土得到改性。外加劑防水混凝土的類型有減水劑防水混凝土，加氣劑防水混凝土、聚合物水泥混凝土等。目前，外加劑防水混凝土在水利水電甚至其它行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.常見病害分析

水工混凝土建筑物常見病害主要有裂縫、凍脹、沖磨和空蝕、溶蝕和侵蝕等類型。

2.1裂縫

裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一?；炷林挟a(chǎn)生裂縫的原因主要有：溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)）、模板變形及基礎(chǔ)不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降底也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂縫能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫?；炷恋膬?nèi)部和外部的濕度變化不均勻（如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕），使表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.2凍脹

混凝土冰融破壞是指已硬化的混凝土，在浸水飽和或潮濕狀態(tài)下，由于溫度正負(fù)交替變化，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的一種破壞現(xiàn)象。凍融破壞主要發(fā)生在頻繁的水位變化區(qū)；其次是其它冬季與水接觸，容易被水浸潤(rùn)的部位。凍脹破壞是一種物理性破壞，受凍融作用的影響，混凝土?xí)兊盟炙?、鼓包、開裂，甚至層狀剝落，使建筑物失去作用，進(jìn)而對(duì)建筑物整體穩(wěn)定造成影響。在我國(guó)的北方地區(qū)，水工混凝土受到這種破壞的情況比較嚴(yán)重。影響混凝土破壞的原因比較復(fù)雜大致可分為如下多種因素：（1）內(nèi)部因素，如骨料、水泥、外加劑、水灰比、配合比，即混凝土本身的質(zhì)量。（2）外部因素，如凍融溫度，凍融速度。（3）濕潤(rùn)條件，凍融循環(huán)次數(shù)，即混凝土工作環(huán)境條件。（4）構(gòu)造因素，如有無(wú)配筋、體積大小、原薄、排水措施等。 （5）施工因素，如配合比、拌合、澆搗、養(yǎng)護(hù)條件等。

2.3沖磨和空蝕

一般地，沖磨和空蝕是交替而又相互促進(jìn)的，造成混凝土表面粗骨料裸露，混凝土表面凸凹不平，產(chǎn)生坑洞，進(jìn)而造成鋼筋外露和鋼筋銹蝕。

沖磨和空蝕都屬于物理性病害。沖磨主要是水流中的泥沙作用，我國(guó)河流多泥沙，和高速水流一起運(yùn)動(dòng)時(shí)磨蝕直接接觸或臨近的混凝土?？瘴g是水工泄水建筑物工作中的水流的一種特有現(xiàn)象，混凝土局部受到不規(guī)則的擠壓變形而產(chǎn)生破壞。

2.4溶蝕和侵蝕

混凝土中的CaO被水溶解變成CaO（OH）2，然后遇到空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3沉淀物，標(biāo)志著混凝土已經(jīng)病變，將因此損失掉膠凝性而逐漸失去強(qiáng)度，抗?jié)B能力也不斷降低。當(dāng)CaO被溶出約33%時(shí)，混凝土將變得酥松而失去強(qiáng)度。所以說(shuō)混凝土溶蝕是一種化學(xué)性病害。

3.處理措施

3.1裂縫滲漏的處理

根據(jù)裂縫發(fā)生的原因及其結(jié)構(gòu)影響的程度，滲漏量大小和集中分散等情況，分別采取以下處理措施：

3.1.1表面處理

根據(jù)裂縫所在的部位，可用水泥砂漿、防水快凝砂漿以及環(huán)氧砂漿等對(duì)裂縫部位的表面進(jìn)行涂抹、粘補(bǔ)、嵌補(bǔ)以及噴漿修補(bǔ)等。對(duì)于裂縫滲漏量較大，但不影響建筑物正常使用的漏水裂縫，可采用埋管導(dǎo)滲或鉆孔導(dǎo)滲。埋管導(dǎo)滲即沿漏水裂縫在混凝土表面鑿成上小下大的槽形，并在滲漏集中的部位埋設(shè)引水鐵管，然后用棉絮沿裂縫填塞，使漏水集中從引水鐵管排水，再用快凝灰漿或防水快凝砂漿迅速回填封閉槽口，最后把引水管封堵。鉆孔導(dǎo)滲即用風(fēng)鉆在漏水裂縫一側(cè)（水平縫則在縫的下方）鉆斜孔，穿過裂縫面，使漏水從鉆孔中導(dǎo)出，然后封閉裂縫，從導(dǎo)滲孔灌漿填塞。

3.1.2內(nèi)部處理

對(duì)于淺縫和只需防滲堵漏的裂縫，一般可用水泥灌漿，如對(duì)開度小于0.3mm或滲透流速較大以及受溫度變化影響的裂縫，應(yīng)采用化學(xué)灌漿處理。

3.1.3結(jié)構(gòu)處理結(jié)合表面處理

對(duì)于影響建筑物整體性或破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的裂縫，除了采取內(nèi)部處理外，有的尚需要采取結(jié)構(gòu)處理結(jié)合表面處理的措施，以達(dá)到防滲、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)或恢復(fù)整體性的要求。

3.2散滲或集中滲漏的處理

這類滲漏產(chǎn)生的的主要原因是由于蜂窩、空洞、不密實(shí)及抗?jié)B標(biāo)號(hào)低等缺陷造成。其處理措施：對(duì)于建筑物內(nèi)部混凝土密實(shí)性差、裂縫孔隙比較集中的部位，可用水泥和化學(xué)灌漿；對(duì)于大面積的細(xì)微散滲及水頭較小的部位，可采用表面涂抹辦法；對(duì)于集中射流的孔洞、流速不大的，可將孔洞鑿毛后用快凝膠泥堵塞。如流速較大，可先用棉絮或麻絲楔入孔洞，以降低流速和減少漏水量，然后再進(jìn)行堵塞；對(duì)于大面積散滲，可修筑防滲導(dǎo)水，對(duì)于涵洞壁很薄，漏水范圍大，且縮小洞徑不影響用水要求時(shí)，可采用內(nèi)襯鋼板，鋼筋混凝土或預(yù)制鋼筋混凝土塊，套管可采用鑄鐵管、鋼管或鋼筋混凝土管等。

3.3止水、結(jié)構(gòu)縫滲漏的處理

混凝土建筑物止水，結(jié)構(gòu)縫滲漏的修補(bǔ)，首先考慮采用熱瀝青進(jìn)行補(bǔ)灌。當(dāng)補(bǔ)灌瀝青有困難或無(wú)效時(shí)，則可采用化學(xué)灌漿。灌漿的材料可用聚氨酯，在采用單液法灌漿時(shí)，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工容易。此外，還常采用丙凝漿液。

3.4繞滲的處理

應(yīng)摸清建筑物兩側(cè)的地質(zhì)情況和滲漏的部位，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。其處理的方法，有開挖回填、鉆孔灌漿和加深齒墻等。

3.5基礎(chǔ)滲漏的處理

應(yīng)根據(jù)滲漏的原因、基礎(chǔ)情況和施工條件進(jìn)行綜合分析，確定處理方案。對(duì)于非巖性基礎(chǔ)，可在建筑物上游做黏土鋪蓋，黏土截水墻或進(jìn)行黏土灌漿和化學(xué)灌漿以及改善下游的排水條件等；對(duì)巖基滲漏，一般可采取加深加厚阻水帷幕、帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿以及下游增設(shè)排水孔，改善排水條件等。

4.結(jié)語(yǔ)

由于各種病害的影響，許多水工混凝土建筑物受到威脅和挑戰(zhàn)，這就給我們的設(shè)計(jì)單位、施工單位和運(yùn)行管理單位帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)，成了大家共同面臨的問題，只有各單位全方位地聯(lián)合控制，才能確?；炷临|(zhì)量，盡量減少病害隱患及威脅，使結(jié)構(gòu)物具有更好的耐久性和使用年限，最大限度的發(fā)揮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 [科]

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