1、水工混凝土建筑物老化病害的產(chǎn)生預(yù)防及修補(bǔ)技術(shù)1 裂縫1.1 裂縫產(chǎn)生的原因 裂縫在水工建筑物當(dāng)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(duì)不同部位的水工混凝土危害程度 也不一樣 關(guān)鍵部位嚴(yán)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(huì)產(chǎn)生大量的漏水 , 嚴(yán)重威脅到 下 游的人民生命及財(cái)產(chǎn)平安 , 因而必須引起我們的高度重視。本 文對(duì)水 工混凝土裂縫的原因加以分析 , 并提出一些預(yù)防措施和修 補(bǔ)技術(shù)。1.2 裂縫的預(yù)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

2、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(yán)格采取溫控措施 , 盡量防止裂縫發(fā)生。而由于某種原因采 用硅酸鹽水 泥或普通水泥時(shí) , 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 , 防止溫度裂縫的發(fā)生。 改善骨料級(jí)配 石子采用直徑適中的 , 并 采用連續(xù)級(jí)配的碎石。如果溫度過高 , 及時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷。砂子宜采 用細(xì)度模數(shù)較大的內(nèi)河中粗砂 , 含砂率不應(yīng)超過 35% 。1.2.2 混凝土澆筑如果澆筑時(shí)溫度過高 , 可以采用薄層澆筑 , 以加速混凝土散 熱,

3、并 適當(dāng)延長間歇時(shí)間。混凝土在振搗過程中 , 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 , 混凝土外表 形成泌水現(xiàn)象 , 對(duì)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。從而防止泌水裂縫的發(fā)生。對(duì) 于厚度比擬薄的混凝土 , 經(jīng)脫水后水灰比控制在在 0.31-0.36 之 間 , 而強(qiáng)度卻可提高 20%-50%, 從而增強(qiáng)了混凝土的抗裂性能。 混 凝土初凝前 , 往往由于溫差會(huì)出現(xiàn) 外表裂縫 ,這時(shí)應(yīng)進(jìn)行及時(shí)收 漿二次抹面 , 使混凝土外表進(jìn)一步密實(shí) , 外表產(chǎn)生的裂縫愈合。 從 而防止早期裂縫的產(chǎn)生。合理安排混凝土的 澆筑時(shí)

4、間 , 錯(cuò)開高溫 大于 35 度或低溫 小于 5 度時(shí)段, 以降 低混凝土的入倉溫度 , 防止裂縫發(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(jié)時(shí)間內(nèi)保持 一個(gè)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(yù)期內(nèi) 到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 混凝土應(yīng)澆筑后立即用棚罩遮蓋或膜式養(yǎng)護(hù)劑 噴 灑 , 防止水分蒸發(fā)過快。 如果溫度過高 , 必須及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。 傳統(tǒng) 覆蓋物多用濕草簾類 , 但其密實(shí)性比擬差。因此目前多采用針刺 土工 布灑水覆蓋混凝土外表并用塑料薄膜保濕的方法進(jìn)行養(yǎng)生 , 效果也比擬 理想。混凝土灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜小于 7d, 如果溫度過 高 , 應(yīng)適當(dāng)延長 ,粉煤

5、灰水泥應(yīng) 14d 。當(dāng)建筑物混凝土未到達(dá)設(shè)計(jì) 強(qiáng)度時(shí) ,禁 止超載 ,防止超載裂縫的發(fā)生。 水工建筑物尤其是大體 積水工建筑物 , 施工時(shí)必須嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地基施工 , 嚴(yán)把工程 質(zhì)量 , 從而防止地基 不均勻裂縫的發(fā)生。1.3 裂縫的修補(bǔ)技術(shù)首先進(jìn)行初步調(diào)查 , 對(duì)裂縫進(jìn)行檢測(cè) , 推斷裂縫原因 , 具體分 析。 然后再根據(jù)調(diào)查結(jié)果 , 結(jié)合設(shè)計(jì)要求 , 判斷產(chǎn)生裂縫的混凝土 是否需 要修補(bǔ) , 如需要修補(bǔ) , 修補(bǔ)方法歸納起來有三類。1.3.1 充填法這是一種修補(bǔ)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

6、到修補(bǔ)作 用。如果鋼“ V形槽中鋼筋已經(jīng)銹蝕，那么將混凝土鑿 除到能夠充分處 理已經(jīng)生銹的鋼筋局部 , 先進(jìn)行鋼筋除銹 , 然后 進(jìn)行防銹處理 , 最后 再填充個(gè)密封材料。充填修補(bǔ)材料主要有水 泥砂漿、預(yù)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(yù)埋管路或其他方式把具有膠凝 性質(zhì)材料 與水?dāng)嚢杌旌系臐{液或化學(xué)溶液灌注到巖石、 土層或混 凝土的裂縫內(nèi) , 以到達(dá)加固、 防滲的施工方法 ; 而真空注入法那么是 利用真空泵使縫內(nèi) 形成真空 , 將漿材吸入縫內(nèi) ,

7、從而使各種外表 裂縫得到修補(bǔ)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 外表覆蓋法 這種方法適用于細(xì)微裂縫 (一般寬度小于 0.2mm ) ,其施工方 法這種方為在混凝土外表涂一層膜 , 以提高混凝土的防水性及耐久性 法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作無法深入到裂縫內(nèi)部 , 對(duì)延伸裂縫難 以追蹤其變 化。 外表覆蓋法所用材料根據(jù)修補(bǔ)部位的重要性及其 修補(bǔ)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(shí)首先用鋼絲刷子 將有裂縫的混凝土外表打毛 , 然后去除外表雜物 , 再用水沖洗干 凈后

8、并充分晾干 , 然后用樹脂均勻 填充混凝土外表的氣孔 , 最后 再用修補(bǔ)材料 ?蠣?外表。2 滲漏2.1 滲漏的產(chǎn)生 每個(gè)水工混凝土建筑物都有其修建后各自不同的 任務(wù) , 但都 與壓力水密切相關(guān)。 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(huì)使建筑物根底及內(nèi)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)定和平安 ; 滲漏還會(huì)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(jié)構(gòu)老化 , 縮短建筑物的 使用壽 命。同時(shí)滲漏會(huì)導(dǎo)致水量損失 , 影響經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2.2 滲漏的預(yù)防措施(1) 防止

9、滲漏的發(fā)生 , 預(yù)防措施同裂縫的預(yù)防措施。(2) 水工混凝土止水施工前 , 一定要選用優(yōu)質(zhì)瀝青及止水片 材 , 施 工工藝嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)施工。(3) 混凝土原材料一定要選用優(yōu)質(zhì)材料 , 混凝土攪拌一定要 均勻 , 澆筑振搗要密實(shí)不漏振。2.3 滲漏的修補(bǔ)技術(shù)首先要通過調(diào)查及成因分析 , 并結(jié)合建筑物據(jù)圖部位的設(shè)計(jì) 要求 及運(yùn)行環(huán)境 , 選擇適宜的修補(bǔ)材料和修補(bǔ)方法進(jìn)行修補(bǔ)。本 節(jié)主要介 紹點(diǎn)滲漏的處理方法。 點(diǎn)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(dāng)水壓小于 1m 水頭 ，漏水孔較小時(shí)可用此 法。 先將漏水孔鑿毛 , 并把孔壁鑿成與混凝土外

10、表接近垂直的形狀, 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(shí) ,迅速用力堵塞于槽內(nèi) ,并向孔壁四周擠 壓, 使灰漿與孔壁緊密 結(jié)合 , 堵住漏水。 最后再在外面涂抹防水砂 漿保護(hù)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(zhì) ) 及混凝土內(nèi)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(fù)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(bǔ)技術(shù)首先要通過調(diào)查研究 , 進(jìn)行

11、破壞機(jī)理分析 , 并結(jié)合工程實(shí)際 情況 , 選擇適宜的修補(bǔ)材料和修補(bǔ)工藝進(jìn)行修補(bǔ)。由于我國水質(zhì) 侵蝕破壞的修補(bǔ)技術(shù)研究目前尚處于起步階段, 工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不 足 , 因此本節(jié)著重介紹凍融剝蝕、沖磨氣蝕的修補(bǔ)技術(shù)。3.2.1 凍融剝蝕破壞的修補(bǔ)對(duì)遭受凍融破壞的水工建筑物 , 目前的修補(bǔ)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(zhì) 修補(bǔ)材料。 在某些情況下還可采取防水、 止住滲漏和排水等補(bǔ)救 處理措施。3.2.2 沖磨氣蝕破壞的預(yù)防和修補(bǔ) 挾帶懸移質(zhì)和推移質(zhì)的高速水 流對(duì)泄水建筑物混凝土的沖 磨剝蝕破壞 ( 某些情況下還同時(shí)存在或誘 發(fā)空蝕破壞 ) 是無法避 免的。

12、目前只有在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮其危害,合理設(shè)計(jì) , 施工過程中 嚴(yán)把質(zhì)量 ,對(duì)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(gè)汛期后密切觀測(cè)磨蝕破壞的開展, 及時(shí)進(jìn)行 “鑿舊補(bǔ)新修補(bǔ) , 以免造成嚴(yán)重的沖毀事故 , 并對(duì)以遭受空 蝕 破壞的工程 , 查明破壞的主要原因后 , 可以“對(duì)癥下藥采取如 下 修補(bǔ)措施。(1) 通過水力學(xué)模型試驗(yàn)修改體型 , 改善水流流態(tài) , 到達(dá)水流 不空化(2) 施工中關(guān)鍵部位嚴(yán)格控制和處理不平整度。(3) 當(dāng)水流空化系數(shù)或流速過大時(shí) , 而控制不平整度有困難 時(shí) , 可 以在改建工程中采用通氣設(shè)施。(4) 由于閘門運(yùn)行方式不合理 ,造成水流惡化的空蝕破壞 , 可 以考 慮改良運(yùn)行方式 , 消除空蝕破壞。(5) 修改體型、 控制和處理不平整度、 設(shè)置通氣設(shè)施 ,是從降 低 高速水流空蝕強(qiáng)度著手的修補(bǔ)措施。但對(duì)已建工程 , 要完全消 除空蝕 相當(dāng)困難 , 只能將空蝕強(qiáng)度降低到一定程度。而高抗空蝕 材料所能降 低的空蝕強(qiáng)度也是有限的。 因此同時(shí)從降低空蝕強(qiáng)度 和