水工混凝土缺陷和破坏的成因分析与修复方法.docx

    水工混凝土缺陷和破坏的成因分析与修复方法    Summary：水工混凝土构筑物在施工过程中容易出现蜂窝、麻面、露筋、孔洞、裂缝等缺陷，在运行过程中难免也会遭受冻融、冲蚀、气蚀、钢筋腐蚀、水质侵蚀等原因形成破坏合理分析水工混凝土缺陷及破坏的成因，采取有效的修复措施，对提高混凝土构筑物的使用寿命、避免工程质量事故隐患、充分利用有效资源有着重要的现实意义Keys：水工混凝土；混凝土缺陷；混凝土破坏1水工混凝土缺陷和破坏的成因1.1水工混凝土缺陷成因1.1.1混凝土蜂窝、麻面、露筋、孔洞原因混凝土浇筑过程中，需严格控制施工质量，否则容易产生混凝土蜂窝、麻面、露筋、孔洞等缺陷例如，模板安装不牢固、不严密，表面不洁净、欠光滑；混凝土原材料质量不达标，骨料级配设计不合理，混凝土拌和计量有误；浇筑时振捣有欠振、过振、漏振现象，浇筑方式不妥当形成骨料分离；养护不当等施工工艺控制不严均会形成不同类型的混凝土缺陷1.1.2混凝土裂缝形成的原因水工混凝土建筑物的裂缝非常普遍且常见混凝土是一种多相复合脆性材料，凝结后的混凝土有许多微孔隙、气穴和微裂缝，当混凝土受到载荷、温差、干缩、地基变形、水泥水化热温升等作用时，混凝土拉应力大于其抗拉强度，混凝土微裂缝就会不断发展和连通成为宏观裂缝。

裂缝经常也会引起其他混凝土质量缺陷和破坏的产生与发展1.2水工混凝土破坏成因1.2.1冻融破坏混凝土内部有许多毛细孔，孔内的自由水在低温下冷冻结冰会产生很大的膨胀压力，导致混凝土材料产生疲劳应力，从而降低强度，当混凝土内部结构的微裂不断扩展连通即产生表面的剥落破坏影响混凝土的抗冻融性因素有很多，包括水灰比、含气量、气泡的类型、水泥类型及骨料等各种原材料性质的差异的内部因素和水结冰的速度、温度的高低、冻融介质等外部因素以及施工因素三类其中，外部因素是形成水工混凝土冻融破坏的主要因素1.2.2冲磨和空蚀破坏冲磨破坏有单纯高速水流冲刷磨损、破坏和携砂石水流的推移质以及悬移质冲刷磨损、破坏冲磨破坏与泄水水流的流速、流态以及固体介质的数量、粒径、形状和运动方式等有关空蚀（气蚀）破坏是由于高速水流形态的突然变化，在局部产生的真空负压导致水气化形成空穴（气泡），当其运行到高压区时又迅速破灭，在高强压下于混凝土表面形成微射流的冲击力所带来的破坏冲磨蚀破坏往往会诱发空蚀破坏1.2.3水质侵蚀①结晶性侵蚀（硫酸盐），属膨胀型破坏；②分解性侵蚀破坏（酸性介质）；③分解、结晶复合型破坏（多种侵蚀介质）结晶性侵蚀是硫酸盐离子与混凝土反应生成难溶于水且体积易膨胀的的钙矾石和硫酸钙，当混凝土的抗拉能力不足以抵抗不断增大的膨胀应力时，混凝土会出现开裂、剥落。

分解性侵蚀是酸性介质会促使混凝土中的水化硅酸钙和氢氧化钙等溶出，从而引起水泥水化产物分解、硬化后的水泥石出现软化，导致水泥石强度和粘接性降低，最后混凝土出现破坏2水工混凝土缺陷和破坏修复方法2.1水工混凝土缺陷的修复方法2.1.1混凝土纱线、麻面、气孔处理混凝土浇筑过程中产生的纱线，一般采用电动角磨机磨平处理即可混凝土麻面处理一般是打磨凿除松动颗粒至密实混凝土，高压风清除浮尘，表面采用环氧胶泥等薄层修补材料修补，修补厚度一般小于2mm混凝土气孔产生后，如果按照要求需要填补混凝土表面气孔，宜选用不易流挂的环氧胶泥处理，作业时可大面积涂刮无气孔混凝土表面材料可按要求涂刮2mm以下或全部刮走直至表面无涂层，将材料填进气孔即可；也可只对气孔进行点补2.1.2混凝土蜂窝、孔洞、错台修复在混凝土蜂窝、孔洞缺陷基础表面划定修补区，在修补区四周划成正方形、长方形或梯形等相对规则的图形，沿线进行切割处理，切割深度0.5～1cm切割完成后凿除与基础混凝土同一平面的混凝土，凿除深度0.5～2cm清除待修复区基面上蜂窝、孔洞处的松动颗粒及不密实部位，外露新鲜密实骨料[1]若修复区外露钢筋等构件，应锯除并低于原混凝土基础面；若表层存在油渍，可采取明火喷烤、凿除或丙酮、乙醇等有机溶剂擦拭等措施处理洁净；若有渗漏水现象，需进行止水堵漏。

对于错台部位，高出混凝土平面部分需要凿除磨平处理，低凹部分需要选用合适的修补材料修补回填至与混凝土整体平齐；适用于以上缺陷的修补材料种类繁多，包括水泥砂浆、丙乳砂浆、BAC砂浆、传统环氧砂浆、弹性环氧砂浆、环氧玻璃丝布（玻璃钢）、改性环氧砂浆、水下环氧砂浆等2.1.3混凝土裂缝修复（1）填充法：裂缝宽度大于0.3mm时，直接将水泥、环氧胶泥等修补材料填充裂缝；宽度小于0.3mm，深度较浅且对建筑物无危害的表层裂缝，可沿着缝隙开凿V型槽，采用环氧胶泥、聚合物砂浆等填充如果表面过水，填充后再用环氧基液涂面或者喷涂致密高强的水泥砂浆以达到防渗抗裂2）压力灌浆法：关于深层宽大裂缝，采用固体颗粒灌浆法（水泥、沥青、黏土等）和化学灌浆法进行修复处理，前者通常适用于宽裂缝[2]化学灌浆法根据用途不同，大致分两大类：一种是防渗堵漏类，包括水性聚氨酯、弹性聚氨酯、丙烯酸盐类、水玻璃等；是加固补强类，有环氧树脂、甲凝、油溶性聚氨酯等2.2水工混凝土破坏的修复方法2.2.1冲蚀坑槽、剥蚀掉块修复水工混凝土产生一般冲蚀坑槽、局部剥蚀掉块现象时，可采用混凝土常规缺陷处理的方法进行修补回填，对冲蚀掉块面积面积超过2m2或深度超过30cm的冲蚀坑槽，可采取比原混凝土强度高出一个级次的混凝土浇筑回填，并布设锚筋焊接钢筋网，浇筑混凝土之前涂刷界面粘接剂，以保证新浇筑体与原混凝土粘接牢固。

钢筋锈蚀破坏产生的剥蚀掉块，应凿除锈蚀钢筋周围混凝土，并对钢筋除锈[3]钢筋除锈后可采用钢筋表面涂刷防锈漆（剂）然后回填修补材料的方式，也可采用对钢筋中的离子不产生置换的材料进行回填修补，后一种方式可省去钢筋表面涂刷防锈漆（剂）工序2.2.2气蚀破坏修复水工混凝土因气蚀产生破坏时，若破坏强度和范围较大，需考虑改造、改进掺气设施，尽可能找出产生气蚀的原因并予以解决，然后使用比原混凝土高出1～2个级次以上的高强修补材料进行补强处理如果不具备改善掺气设施的条件，修补处理时建议采用植筋挂设钢筋网，使用强度等级80MPa以上的高强抗冲蚀修补材料回填修补2.2.3冲磨损破坏修复水工混凝土表面冲磨损破坏，致使骨料裸露、普遍冲磨蚀深度大于3mm并伴随有冲蚀坑槽时，需进行表面抗冲磨蚀层保护施工目前国内大部分携沙石、高流速过水建筑物抗冲磨蚀保护大部分采用改性NE系列环氧砂浆结语：综上所述，本文对水工混凝土缺陷和破坏的成因及其修复方法进行了剖析，并结合工程案例对抗冲磨修复效果进行了简要总结，认为要在技术上和经济上消除诱发缺陷和破坏的主要因素难度较大，且仍有一些病险水库因影响因素较多且较杂，目前没有合适的处理方法。

我们需要深入研究缺陷检测、评估方法和高性能抗冲磨材料，不断探索更为有效的修复技术和预防措施，降低水工建筑物的破坏、提高混凝土建筑物的结构耐久性和使用寿命Reference：[1]王俊达.北方地区水工混凝土建筑物常见病害及修复对策[J].水利规划与设计，2016（05）：17-19.[2]张迪.寒旱区水工混凝土损伤形式及施工修复技术探析[J].中国水能及电气化，2015（11）：11-13.[3]彭新颜.寒旱区水工混凝土结构常见病害及修复技术[J].水利建设与管理，2015，35（10）：51-53.  -全文完-。