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(yù)防措施和修補(bǔ)技術(shù)。本文將淺談混凝土施工中老化病害的產(chǎn)生、預(yù)防措施及修補(bǔ)技術(shù)。

關(guān)鍵詞水工混凝土裂縫滲漏剝蝕

中圖分類號(hào):TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

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)安全,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(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(guò)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(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(guò)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(guò)35%。

1.2.2混凝土澆筑

如果澆筑時(shí)溫度過(guò)高,可以采用薄層澆筑,以加速混凝土散熱,并適當(dāng)延長(zhǎng)間歇時(shí)間。混凝土在振搗過(guò)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(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。從而避免泌水裂縫的發(fā)生。對(duì)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(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)表面裂縫,這時(shí)應(yīng)進(jìn)行及時(shí)收漿二次抹面,使混凝土表面進(jìn)一步密實(shí),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(shí)間,錯(cuò)開(kāi)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(cāng)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(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)達(dá)到設(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,避免水分蒸發(fā)過(guò)快。如果溫度過(guò)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(jìn)行養(yǎng)生, 效果也比較理想?；炷翞⑺B(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜小于7d,如果溫度過(guò)高,應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng),粉煤灰水泥應(yīng)14d。當(dāng)建筑物混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),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(shí)必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行地基施工,嚴(yán)把工程質(zhì)量,從而避免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(lái)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,以起到修補(bǔ)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(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(guò)灌漿泵的壓力,通過(guò)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),以達(dá)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(nèi)形成真空,將漿材吸入縫內(nèi),從而使各種表面裂縫得到修補(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表面覆蓋法

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(diǎn)是修補(bǔ)工作無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部,對(duì)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(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(shù)脂均勻填充混凝土表面的氣孔,最后再用修補(bǔ)材料凃摸表面。

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(jiàn)的主要病害之一。滲漏會(huì)使建筑物基礎(chǔ)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)定和安全;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?jié)B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)格按規(guī)范和設(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(guò)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,選擇合適的修補(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(kāi)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(jiàn)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(guò)調(diào)查研究,進(jìn)行破壞機(jī)理分析,并結(jié)合工程實(shí)際情況,選擇合適的修補(bǔ)材料和修補(bǔ)工藝進(jìn)行修補(bǔ)。由于我國(guó)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(wú)法避免的。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(guò)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(zhǎng)使用壽命,并且要在每個(gè)汛期后密切觀測(cè)磨蝕破壞的發(fā)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(guò)水力學(xué)模型試驗(yàn)修改體型,改善水流流態(tài),達(dá)到水流不空化。

(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(guò)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(mén)運(yùn)行方式不合理,造成水流惡化的空蝕破壞,可以考慮改進(jìn)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)度和采用高抗空蝕材料護(hù)面兩方面入手,是處理空蝕破壞既經(jīng)濟(jì)又有效的途徑。

4 結(jié)語(yǔ)

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