混凝土建筑工程缺陷修補經驗探討

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電系統進水口工程為例，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，結構復雜，修補技術要求高，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量缺陷，相應采取經濟、合理、有效、快速的修補材料及施工手段，以達到設計預期的目的，本文介紹了幾種修補材料的性能、施工應用情況及效果，可供類似混凝土工程參考。

1 混凝土缺陷類型及修補方案

思林水電站引水發電系統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。經過對缺陷類型的仔細研究和反復討論，并經過試驗驗證，決定針對上述的Ⅰ～Ⅴ種缺陷類型分別采用環氧膠泥、環氧砂漿、高強度預縮砂漿、小級配混凝土和PSI-CW環氧灌漿材料進行修補。

2 修補材料

2.1 環氧膠泥

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

表1 環氧膠泥配合比表（重量比）

2.2 環氧砂漿

（1）環氧砂漿的主劑環氧樹脂是一種具有高度粘合力、固化后穩定性好的高分子化學物質，以環氧樹脂為粘結劑、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氧樹脂砂漿（簡稱環氧砂漿）。

（2）環氧砂漿的配制。環氧砂漿配合比見表2，配制工藝框圖見圖1。

表2 環氧砂漿配合比（重量比）

（3）為保證漿液質量應注意以下兩點：

①應用水浴將環氧樹脂加熱到60～80℃，不得超過80℃，以防環氧樹脂局部碳化。

②各種物質必須按順序加入并充分攪拌。

2.3 高強度預縮砂漿

預縮砂漿是一種干硬性砂漿，經濟成本較低，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，且經過預縮后，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質量。②灰砂比一般在1:1.7～1:2.2，經過預縮后，砂漿已接近初凝，體積先行收縮，再經振實后，砂粒被水泥漿牢固地粘結，從而在一定程度上避免因砂漿的收縮而造成脫殼。③經振實后的砂漿密度大、強度高，與原來混凝土界面粘結的強度高，抗沖磨強度亦高。④預縮砂漿的配合比見表3，原材料使用P·O42.5水泥，Ⅱ區中砂，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，使其預縮。

表3 預縮砂漿配合比表

2.4 小級配混凝土

引水發電系統進水口工程的混凝土設計等級為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生；小石為人工骨料，經10mm篩孔過篩。

表4 小級配混凝土配合比表

2.5 PSI-CW 環氧灌漿材料

混凝土裂縫采用PSI-CW環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環氧灌漿材料28d的性能檢測指標見表5。

表5 PSI-CW環氧灌漿材料性能指標

3 混凝土缺陷修復方法

3.1 缺陷的檢查發現

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現。

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

3.2 缺陷修補方法

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

（1）環氧膠泥修補。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，待表面及孔內部全部干燥后再將預拌好的環氧膠泥進行刮填，補好的表面應與結構表面齊平光潔，不能出現突變。

（2）環氧砂漿修補。針對Ⅱ型混凝土缺陷，首先將缺陷部位松散混凝土鑿除，鑿挖的深度視缺陷的深度而定，一般在20mm，四周鑿成垂直狀，并鑿成方形或圓形，嚴禁形成鍋底形，有銳角的部位應鑿除，以提高環氧砂漿的粘結強度，修補前先將缺陷面清洗干凈，干燥后涂一層環氧基液，待環氧基液起拉絲后再將環氧砂漿抹上壓實。

（3）預縮砂漿修補。Ⅲ型混凝土缺陷一般面積大，深度在20～50mm左右，之所以選擇預縮砂漿修補，一是該修補量較大，選用預縮砂漿比較經濟，可節約成本，而且修補簡單快捷。二是預縮砂漿與原混凝土界面粘結的強度高，抗沖磨強度亦高，可達到環氧砂漿同等耐久性。修復前首先將缺陷部位松散混凝土鑿除，鑿除方法同上，鑿挖的深度視缺陷架空的深度而定，原則上不小于30mm，鑿挖時如鋼筋出露，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，最后將預縮砂漿填上夯實，表面抹光與結構面平齊光潔。

（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合，待拆模后對凸出于結構外表面的部分進行鑿除和磨平。

（5）PSI-CW環氧灌漿材料。混凝土裂縫修補的目的是為了防止水分從裂縫浸入混凝土內部以免鋼筋銹蝕，延緩混凝土堿—骨料反應破壞速度。同時，也增加了結構的整體性與安全性，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。灌漿順序應自上而下、由深孔到淺孔、逐孔灌注，相鄰多孔出漿時可并聯灌漿。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構的安全，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性很強的精細工作，只有經上崗培訓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，每道工序應有相應的質量檢查記錄，包括缺陷部位、類型、修補材料、工藝、時間等。上一道工序經驗收合格后方可進行下一道工序施工。發現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，不留質量隱患。

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

4 缺陷處理效果分析

表面質量檢測采取目視、錘擊、鉆觀察孔等方式。經現場目視檢查，修補部位表面無干縮裂縫及灌漿后二次裂縫的出現，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，內部均無分層、剝離、脫殼、小孔洞等現象；補修混凝土的力學性能指標檢測：①采取現場芯樣拉拔試驗，拉拔結果見表6。②施工過程隨機抽樣進行抗壓試驗檢測，試驗結果見表7。③現場取樣于室內模擬現場補修試驗，試驗檢測結果見表8。

表6 現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 室內模擬現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，經過對102組抗拉強度值進行統計，平均值為2.68MPa，設計要求與混凝土粘結強度為≥2.5MPa。從表6分析，現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，但試驗結果均斷裂于混凝土本體；表7和表8的各項力學性能指標滿足設計要求。

5 結論

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

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

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