水工建筑物混凝土裂縫缺陷的修補方法

楊俊　宋凱凱

（中交二航局一公司　湖北　武漢　430000）

水工建筑物混凝土裂縫缺陷的修補方法

楊俊宋凱凱

（中交二航局一公司湖北武漢430000）

近年來很多舊水工建筑物為了能繼續(xù)運營使用，通常采用對其進行修補加固改造的施工方案，以便節(jié)省資金成本，縮短工期，如舊碼頭加固的改造工程。舊碼頭因受環(huán)境、水荷載、車輛荷載及溫度變化等不利影響給混凝土面板及混凝土樁基帶來了不同程度的破壞，如裂縫、混凝土缺陷，因此需要精心修補才能保證其安全運行。本文為作者近年參與建設(shè)的西部非洲某舊碼頭修復改造工程后的經(jīng)驗之談。

水工建筑物；舊碼頭；裂縫；混凝土缺陷；修補

1　簡述

西非某國家舊碼頭因國家貧窮失修、缺少保養(yǎng)，混凝土面板及樁基頂部大面積出現(xiàn)裂縫、保護層大面積剝落、鋼筋外露銹蝕等病害，嚴重影響了碼頭的結(jié)構(gòu)安全使用功能。對上述病害修補后的作用為：

（1）抵御誘發(fā)鋼筋銹蝕的介質(zhì)入侵，延長結(jié)構(gòu)安全使用年限；

（2）混凝土補強后，能保持構(gòu)件的完整性；

（3）恢復結(jié)構(gòu)的使用功能，提高其防水、防滲能力；

（4）消除質(zhì)量病害對使用人群的恐懼壓力；

（5）提高碼頭混凝土外觀質(zhì)量。

2　混凝土裂縫處理方法

2.1裂縫修補方法

表1中四種裂縫修補方法可組合使用，以求達到最好的修補效果。

2.2施工方法

（1）裂縫的檢查及標注

根據(jù)裂縫數(shù)量、長度及寬度進行化學灌漿材料配量、埋嘴、灌漿的計算和安排。

表1　

（2）對寬度＜0.15mm的裂縫進行封閉修補，方法為：

①沿裂縫走向騎縫鑿深度≥30mm和寬度≥15mm的U型凹槽；

②清除槽內(nèi)松散層、油污、浮灰和其他不老附著物；

④準確稱量、拌制封縫材料，一次或分次壓入U型凹槽內(nèi)使其略高于槽面，并抹平修整，保證表面美觀。

（3）對寬度≥0.15mm的裂縫采用壓力灌注灌縫膠處理，方法為：

①清除混凝土裂縫表面松散物和縫內(nèi)異物。

②按300～1000mm間距設(shè)置灌漿嘴，裂縫的端部、裂縫交叉處及貫穿裂縫的兩個側(cè)面均埋設(shè)灌漿嘴。

④粘貼灌漿嘴前先將除去灌漿嘴底盤的鐵銹并以丙酮擦洗至清潔，再用環(huán)氧膠泥突破底盤周圍，厚度1～2mm，對準裂縫上的孔眼進行粘貼。每道裂縫至少對應一個進漿嘴、排氣嘴和出漿嘴。注意孔眼對中并管路暢通、灌漿嘴粘貼牢固。

⑤壓氣試驗：作用是檢查封閉帶是否密實，壓氣試驗在環(huán)氧封閉帶硬化后進行，氣體進入灌漿嘴后，氣壓控制在0.2～0.4MPa。再用肥皂水在封閉帶和灌漿嘴周圍涂抹，若有泡沫出現(xiàn)，則示意該部位漏氣，再次封閉和氣檢漏氣部位進行，如此反復。試氣對于豎向縫可從下向上，水平向裂縫由低往高進行。

⑤灌注環(huán)氧漿液：將裂縫灌注膠按照產(chǎn)品說明書的比例配制準確，稱量，將主劑和固化劑倒在容器中，用低速攪拌器攪拌均勻。

灌注裂縫采用低壓滲注法。在灌漿過程中注意控制壓力：縫寬較大的，若進漿通暢，氣壓應控制在0.2MPa，若進漿不暢，可把壓力控制在0.4MPa。

灌漿的次序：豎向縫自下而上、水平縫自低向高進行壓力灌漿。自一端開始壓漿至另一端，漿液會在裂縫內(nèi)的氣體排盡后從終端灌漿嘴排出，待噴出漿液濃度相同與進漿濃度時時可停止壓漿，保持壓力不變并封堵灌漿嘴。如果單面灌注漿液后，貫通縫另一端不見出漿，可在不出漿端另行灌注一次。未貫通裂縫必須以“見到相鄰的灌漿嘴出漿”下定論。

⑥拆除灌漿嘴：對于已修補完的裂縫，待漿液聚合固化后才能拆除灌漿嘴，并用環(huán)氧樹脂膠泥抹平灌漿嘴粘貼處，最后對所有修補完成后的裂縫再次涂抹一層環(huán)氧水泥漿，確保封閉嚴密，并使其顏色與原混凝土表面盡量保持一致。

3　面板及樁頂混凝土缺陷修復

（1）清理混凝土破損區(qū)域

①對混凝土出現(xiàn)的蜂窩麻面、松散、孔洞、破碎、剝落等缺陷部位以及鋼筋外露區(qū)域，采用人工鑿除法去除干凈，直至露出堅硬密實的表面，同時保證該部位干凈整潔以及無其他附著物。

②對于缺陷程度較大，破損嚴重的區(qū)域，混凝土表面必須鑿成方波型和鋸齒狀，且鑿至堅實層，判斷的標準以能夠看見粗骨料，在施工中嚴格執(zhí)行《港口水工建筑物修補加固技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范要求。

（2）清理鋼筋銹蝕區(qū)域

混凝土破損表面清除后，用鋼刷清除鋼筋表面的浮銹，使之露出光潔部分；對鋼筋銹蝕區(qū)域，混凝土表面必須無油污、油脂、蠟狀物等有機污物。

（3）涂刷界面劑

①為使新增部分的環(huán)氧砂漿（或聚合物砂漿）能與老混凝土良好地結(jié)合，修補前應首先在待修補混凝土缺陷表面涂一層界面劑，其涂刷厚度以≤1mm為宜，且應涂刷均勻，涂刷時可采用人工涂刷或噴槍噴射，對于已涂刷界面劑的表面應注意防護，嚴禁雜物、灰塵落入其上。

②基液涂刷完成后，須間隔一定時間，等界面劑中的氣泡消除后方可涂抹聚合物或環(huán)氧砂漿，時隔一般為30～60min。

（4）破損混凝土修補

①當破損面積較小時應采用環(huán)氧砂漿修補，為避免修補過程中砂漿流淌宜分層進行。

②當破損面積較大或缺陷深度＞4cm時應采用聚合物砂漿修補，其工藝與環(huán)氧砂漿相似。

（5）養(yǎng)護：環(huán)氧砂漿修補養(yǎng)護期間要求控制好溫度，一般養(yǎng)護溫度以15～25℃為宜。

4　粘貼碳纖維布

4.1材料要求

本工程采用300g/m2高強Ⅰ級碳纖維布，配套粘結(jié)劑為A級膠。

4.2施工流程

粘貼碳纖維布施工放樣→混凝土底層處理→涂刷底膠→混凝土涂刷底膠→二次找平→涂刷下層樹脂→粘貼碳纖維布→涂刷上層樹脂→表面處理。

4.3施工方法

（1）混凝土底層處理

①清除被補強范圍內(nèi)表面混凝土的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復材料將表面修復平整。

②按設(shè)計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。

④打磨混凝土粘貼面，剔除表面松散層，打磨深度應達到骨料新面，一般應≥2mm，并形成平整的粗糙面。對棱角處應圓化打磨，圓化半徑應≥20mm。待混凝土干燥后用用脫脂棉沾丙酮擦拭表面。對混凝土凹凸不平利用環(huán)氧砂漿修補。

⑤將混凝土表面清理干凈并保持干燥。

（2）涂刷底膠

常溫施工時將底膠A、B組分按規(guī)定的配膠比例稱量，倒入潔凈容器中并攪拌均勻，用毛刷或滾筒在混凝土表面涂刷均勻，膠表干后，可視情況多次涂刷，但涂層厚度≤0.4mm，并不得漏刷或有氣泡、流淌等，待膠固化后進行下道工序。

（3）找平處理

①配制找平膠泥。

②混凝土表面凹陷部位用找平膠泥修復平整，且無棱角。

④轉(zhuǎn)角處用找平膠泥修復成光滑的圓弧，半徑≥20mm。

⑤待找平膠泥表面指觸干燥后，即施工下道工序。

（4）粘結(jié)樹脂配制及涂刷

①按廠家提供的主劑：固化劑的重量比，將主劑與固化劑先后置于容器中，并攪拌均勻，每次配置的粘結(jié)樹脂的量控制在半小時左右用完為宜。

②將下層樹脂均勻涂抹于需要粘貼碳纖維布的混凝土表面。

（5）粘貼碳纖維布

①按規(guī)范要求及修補處尺寸裁剪好碳纖維布，粘貼于指定部位后，用特制的滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，并使膠粘劑浸透碳纖維布。滾壓時不得損傷碳纖維布。

②在粘結(jié)劑允許的暴露時間內(nèi)（視溫度不同而定），將碳纖維布置于混凝土表面上。用橡皮滾筒將布壓到環(huán)氧膠粘劑中，直到膠粘劑被擠出。

④粘貼碳纖維布時，各層碳纖維布應錯開布置，錯開間距應為5～10cm，且保證各層碳纖維布的接縫錯開。

⑤多層粘貼重復上述步驟，待碳纖維布表面干燥時即進行下一層粘貼。最后一層的碳纖維布表面涂抹浸漬樹脂。

⑤當膠粘劑固化后，可以清除流出在混凝土面板上的粘結(jié)劑的膜，最后進行碳纖維布的空鼓檢驗。

圖1　

5　構(gòu)件防護涂裝

（1）所有混凝土表面必須完好，干燥，清潔，無油脂，污物，化學物質(zhì)，霉菌，脫模劑，風化物，松脫漆膜，舊漆表面必須除去疏松及剝落漆層，銹蝕物和其它表面污物。

（2）新混凝土必須至少養(yǎng)護28d，同時做過防水處理。噴砂或打磨粗鑿基面，使光滑的部分拉毛粗糙，并除去浮漿皮，用洗塵器吸塵清除干凈，或使用清潔干燥的壓縮空氣吹掃干凈表面。

（3）按照專業(yè)油漆的混凝土表面涂裝工藝說明書進行分3層涂裝施工：封閉底漆（環(huán)氧漆）→中間漆（環(huán)氧云鐵中間漆）→面漆（聚氨酯面漆）。

6　修補質(zhì)量控制措施

6.1裂縫

①施工保證在5℃以上環(huán)境溫度下進行，并符合配套樹脂的施工使用溫度。施工時盡量選用耐低溫灌縫材料。②從一端開始壓漿后，另一端的灌漿嘴噴出的漿液與壓入的漿液濃度相同時，方可停止壓漿。④灌縫材料要求：漿液的粘度小，可灌性好；漿液固化后的收縮性小，抗?jié)B性好；漿液固化后的抗壓、抗拉強度高，有較高的粘結(jié)強度；漿液固化時間可以調(diào)節(jié)，灌漿工藝簡便。

6.2混凝土缺陷

①所有新老混凝土結(jié)合面的原混凝土松散、碳化層應全部鑿完，直至露出堅實的混凝土基面；將外露銹蝕鋼筋進行除銹、阻銹處理。②在混凝土固化期間禁止施工方位內(nèi)有大的擾動，確保混凝土的固化質(zhì)量。

6.3粘貼碳纖維布

①碳纖維布及粘結(jié)膠采用相配套產(chǎn)品。②被粘貼混凝土表面應打磨平整，除去表面等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)基面，轉(zhuǎn)角粘貼處應進行導角處理并打磨成圓弧狀。④待涂敷的底層涂料指觸干燥后，必須用找平膠找平，碳纖維布與所粘貼混凝土表面緊密接觸，才能產(chǎn)生良好粘貼效果。

7　結(jié)語

國內(nèi)外水工建筑物新建市場趨于飽和狀態(tài)，大量的舊碼頭及混凝土建筑物需要修補加固方能保證安全使用功能，修補加固施工有一定的市場空間，作為施工技術(shù)人員可以提前掌握修補加固技術(shù)，以便及早適應多樣化建筑市場。

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50367-2006）.

[2]《港口水工建筑物修補加固技術(shù)規(guī)范》（JTS311-2011）.

[3]張錫祥.《混凝土裂縫修補技術(shù)與管理、質(zhì)量控制》.重慶交通大學復合材料橋梁研究所.

TV698.2

A

1673-0038（2015）19-0238-03

2015-4-22

楊俊（1984-），男，助理工程師，本科，從事港航施工技術(shù)管理工作。