混凝土病害分析及修復方案研究

郭秋生

（北京財貿職業學院，北京 101101）

0 前言

在過去改革開放近 40 年的時間里我國混凝土結構發展極為迅速，從新材料、新技術的研究、開發和推廣應用，到工程結構的建造，都取得了巨大的成就，創造了一個個新的紀錄。由于混凝土結構具有較好的耐久性和耐火性，被廣泛應用于地上工程、地下工程以及海洋工程。但是混凝土結構迅猛發展的同時，由于各種原因造成了混凝土結構的破壞，所以對混凝土病害進行深入研究，并指定相應合理的修復方案是非常必要的，是關系到國家發展大計的重要舉措，對提高混凝土結構耐久性具有重要意義。

1 混凝土病害分析

混凝土結構應用廣泛，其病害種類繁多，為了方便對其進行詳細研究分析，所以按照新制混凝土和老舊混凝土結構進行分類介紹。

1.1 新制混凝土病害分析

新制混凝土結構是指剛剛拆模后的混凝土，尚未交付使用的混凝土結構，其主要病害主要包括以下幾種：

1.1.1 混凝土缺棱掉角

指的是梁、柱、板、墻和洞口直角或者圓角處混凝土局部掉落，不規整，棱角有缺陷。其產生原因有：（1）混凝土澆筑前木模板未濕潤或濕潤度不夠，或者鋼模板未刷脫模劑或涂刷不均勻；（2）混凝土養護不好；（3）過早拆除側面非承重模板；（4）拆模時外力作用或重物撞擊，或保護不好，棱角被碰掉。

1.1.2 混凝土表面砂線

是指混凝土表面缺少水泥，好像砂子堆積起來似的。其產生原因有：（1）混凝土泌水后，表層砂漿過多，泌水后，水帶走了水泥漿，只剩下砂，形成泌水通道，產生砂線。（2）混凝土配料攪拌時，水量太少，同樣可能導致混凝土出現砂線。（3）混凝土配比中，砂的含量較多。（4）混凝土在攪拌時，攪拌時間不夠或一次投入量過多。

1.1.3 混凝土麻面

是指混凝土表面局部出現缺漿粗糙或者有小凹坑、麻點、氣泡等，形成粗糙面，但混凝土表面無鋼筋外漏現象。其產生原因是：（1）模板表面粗糙或粘附硬水泥漿垢等雜物未清理干凈，拆模時混凝土表面被粘壞。（2）模板未澆水潤濕或者潤濕不夠，構件表面混凝土的水分被吸去，使混凝土失水過多出現麻面。（3）模板拼縫不嚴，局部漏漿。（4）模板隔離劑涂刷不均勻，局部漏刷或失效，混凝土表面與模板粘結造成麻面。（5）混凝土振搗不實，氣泡未排出，停在模板表面形成麻點。

1.1.4 混凝土蜂窩

是指混凝土結構局部疏松，骨料集中而無砂漿，骨料間形成蜂窩狀的空穴。其形成原因是：（1）混凝土拌合不均，骨料與砂漿分離。（2）混凝土配合比不當或砂、石子、水泥材料加水量不準，造成砂漿少、石子多。（3）卸料高度偏大，料堆周邊骨料集中而少砂漿，未作好平倉。（4）模板破損或模板縫隙未堵嚴，造成漏漿。（5）混凝土未分層下料，振搗不充分，或者漏振，或者振搗時間不夠，未達到返漿的程度。

1.1.5 混凝土露筋

是指鋼筋混凝土結構的主筋、副筋或箍筋等裸露在表面，沒有被混凝土包裹的現象。其主要原因是：（1）澆筑混凝土時，鋼筋墊塊位移，或墊塊漏放，致使鋼筋下墜或外移緊貼模板面外露。（2）混凝土配比不當，產生離析，靠模板部位缺漿或模板嚴重漏漿。（3）混凝土保護層太小或保護層處混凝土漏振，或振搗棒撞擊鋼筋或踩踏鋼筋，使鋼筋位移，造成露筋。（4）木模板未澆水潤濕，吸水粘結或脫模過早，拆模時缺棱，掉角，導致露筋。（5）骨料粒徑偏大，振搗不充分，混凝土于鋼筋處架空造成鋼筋與模板間無混凝土。

1.1.6 混凝土孔洞

是指混凝土結構中有較大的空洞，其重要原因是：（1）振搗不充分或未振搗使混凝土架空，特別是在倉面的邊角和拉模筋、架立筋較多的部分容易發生。（2）混凝土中包有水、泥土、木塊等雜物。

1.1.7 混凝土錯臺

是指混凝土模板縫處出現高低差。其主要原因是：（1）穿墻絲桿不均勻，或者緊固不緊。（2）次龍骨間距不均勻。（3）支撐加固不到位，模板較正時未拉通線。（4）混凝土未分層澆筑和振搗，一次澆筑太厚。

1.1.8 混凝土表面龜裂紋

是指混凝土表面出現碎小的多邊形花紋裝裂紋，裂紋深度不超過 3mm，對混凝土的整體結構性能影響不大，但影響建筑物的美觀，時間長了，裂縫受風吹日曬，很容易繼續加深，最終影響混凝土的耐久性。其原因是：（1）混凝土配合比設計不當。（2）施工澆筑完成后，沒有及時覆膜養生，在高溫或大風作用下，混凝土表面水分蒸發過快造成細裂縫。

1.2 老舊混凝土病害介紹

老舊混凝土是指服役一段時間的混凝土結構，其主要病害包括以下幾種：

1.2.1 混凝土表面露骨料

指的是混凝土表面剝落，露出大量骨料。主要原因：（1）大多發生在鹽堿地區，鹽堿對混凝土表面水泥漿的侵蝕作用。（2）大量使用的化冰鹽對混凝土橋梁、防撞墩和路沿石上的侵蝕作用。（3）北方、高寒地區凍融作用對混凝土的破壞。

1.2.2 老舊橋梁滲漏水

是指橋梁在服役一段時間后，容易在橋梁底部出現滲漏水，滲漏水的同時會在混凝土表面形成水印。主要原因：（1）混凝土在服役過程中受溫度載荷等影響，產生裂紋。（2）混凝土中泄水管與混凝土之間產生裂縫。（3）混凝土橋梁伸縮縫的失效。（4）混凝土沉降縫開裂造成滲漏水。

1.2.3 混凝土脹裂

混凝土中鋼筋腐蝕發生膨脹，造成保護層混凝土的脹裂，主要發生在大量使用化冰鹽和海洋工程中。其主要原因是：混凝土中的鋼筋在使用過程中容易發生腐蝕現象，鋼筋腐蝕產物的體積是鋼筋體積的數倍，這就造成了混凝土被脹裂的現象。

1.2.4 混凝土舊修補材料的開裂

主要發生在修補過的混凝土結構。其主要原因：

（1）選擇修補材料不當，材料性能較差，耐久性差。（2）施工工藝不當，造成施工質量太差。

1.2.5 混凝土表面修補加固痕跡明顯

其主要原因是：（1）加固材料與混凝土本身在顏色、性質上相差非常大，在進行加固修補之后非常明顯。（2）技術所限沒有能夠在混凝土表面做裝飾層。

1.2.6 混凝土原有保護層破壞

混凝土原有保護層在使用一段時間之后發生鼓包、脫落、剝離等損壞。其主要原因：（1）原有涂層與混凝土表層結合力不夠。（2）涂層施工不當造成粘接力不夠。（3）原有涂層老化。

1.2.7 混凝土表面微生物侵蝕

主要發生在潮濕或者水浸泡環境中。其主要原因：

（1）潮濕環境中苔蘚類植物會在混凝土表面生長，造成混凝土變色等破壞。（2）在海洋環境中，海洋生物會附著在混凝土表面，造成混凝土破壞。

2 混凝土病害預防措施

混凝土病害要做到預防為主，要做到提前預防，提高新制混凝土結構的質量，從而減少混凝土病害；同時在混凝土使用過程中要進行實時監測，早發現早修補，防止混凝土病害嚴重化，最終導致混凝土結構的失效。

其中新制混凝土結構病害預防措施較多，主要有通過控制鋼筋施工、控制模板制作安裝等施工質量預防，以及通過控制混凝土配合比、攪拌、澆筑與振搗、養護、拆模和成品保護等混凝土工藝質量進行預防。

關于老舊混凝土結構病害預防，針對不同服役環境，要提前做好預防措施，例如位于寒冷地區和化冰鹽區域的混凝土要在表面做好防腐涂層，防止有害離子的侵蝕；對于海洋環境中的混凝土需要加入混凝土防腐阻銹劑等。對老舊混凝土要進行實時監測，一旦發現混凝土出現病害，立刻采取修復措施，將病害扼殺在搖籃里。

3 混凝土病害修復方案

針對不同的混凝土病害，需要因地制宜的指定相應的修補方案，才能達到藥到病除的效果，解決混凝土病害問題。

3.1 新制混凝土病害修復方案

新制混凝土病害修復原則上遵循“原貌修復”的原則，即對其修復后要盡量的減少修復痕跡，保持混凝土本身特有的顏色、花紋及光澤，并起到提高耐久性的作用。

3.1.1 缺棱掉角修復方案

（1）鑿除墩身掉角部位表層松動、不密實等部位，直至露出堅實混凝土基面，并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。

（2）對鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。

（3）采用聚合物立面修補砂漿對深度小于 10cm的缺陷表面進行分層多次抹平修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.2 混凝土表面砂線修復方案

（1）使用砂紙對需要治理的混凝土表面進行簡要打磨，以清除附浮塵、浮漿為目的，同時混凝土上所粘異物等去除。

（2）對混凝土砂線部位表面涂刷界面劑一遍。

（3）采用高性能修復膩子將缺陷部位修復至原貌狀態，水料比為 0.15。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.3 混凝土麻面修復方案

（1）清除墩身麻面部位表層松動、不密實等部位，直至露出堅實混凝土基面，并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。

（2）對鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。

（3）采用高性能修復膩子將缺陷部位修復至原貌狀態，水料比為 0.15。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.4 混凝土蜂窩修復方案

（1）清除墩身蜂窩部位表層松動、不密實等部位，直至露出堅實混凝土基面，并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。

（2）對鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。

（3）采用高性能修復膩子將缺陷部位修復至原貌狀態，水料比為 0.15。

（4）必要的時候采用改性環氧注漿劑進行注漿作業。

（5）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.5 混凝土露筋修復方案

（1）鑿除混凝土露筋表層松動、不密實，夾雜泥土等部位，并清理鋼筋表面的銹蝕，最后采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。

（2）對鑿除混凝土部位和鋼筋表面涂刷界面劑一遍。

（3）對深度大于 10cm 缺陷部位，鉆取注漿孔深度大于 50cm，預埋高壓注漿針頭并固定，表面采用竹膠板加膨脹螺栓錨固的方式進行模板支護加固，并封閉所有模板縫隙。

（4）采用聚合物自流平修補砂漿進行模板內澆筑，膠料比為 0.15。

（5）采用聚合物立面修補砂漿對深度小于 10cm的缺陷表面進行分層多次抹平修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（6）采用高壓單組分環氧樹脂注漿機對預埋針頭進行改性環氧注漿劑對墩身內部缺陷進行高壓注漿。

（7）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.6 混凝土孔洞修復方案

（1）鑿除混凝土孔洞表層松動、不密實，夾雜泥土等部位，直至露出堅實混凝土基面，并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。

（2）對鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。

（3）采用聚合物立面修補砂漿對缺陷表面進行分層多次抹平修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.7 混凝土錯臺修復方案

（1）采用角磨機對混凝土錯臺進行打磨，直到平整狀態。

（2）采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）采用聚合物立面修補砂漿和高性能修復膩子進行精細修復至平整光滑狀態，并進行打磨平整。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.1.8 混凝土表面龜裂紋修復方案

（1）采用角磨機對混凝土表面裂紋打磨，打磨深度 1mm。

（2）采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）采用高性能修復膩子進行精細修復至平整光滑狀態，并進行打磨平整。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.2 老舊混凝土病害修復方案

老舊混凝土的修復按照“修舊如新”的原則，即老舊混凝土在修復后要達到新制混凝土的形貌，以及各種性能要求。

3.2.1 混凝土表面露骨料修復方案

（1）松動混凝土的剔除：采用電鎬或者電錘鑿除混凝土表面松動的混凝土，直至露出堅實混凝土基面。

（2）表面深度清理：采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）在需要修復的混凝土表面涂刷 GMCI 鋼筋阻銹劑。

（4）對鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。

（5）采用聚合物立面修補砂漿將缺陷部位修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（6）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.2.2 老舊橋梁滲漏水修復方案

（1）沿沉降縫滲漏水部位，采用角磨機開槽，寬度 20mm，深度 8mm，長度從初始漏水點以上 50mm至水下50mm，同時清除周邊水印、青苔、雜物等表面物質至干凈平整狀態。

（2）在開槽中放入合適尺寸的半圓形排水管，然后采用聚合物立面修補砂漿修復至原貌狀態，同時保證半圓形排水管上口封閉，下口開放。

（3）采用高性能修復膩子精細修復至光滑平整狀態。

（4）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.2.3 混凝土的脹裂修復方案

（1）松動混凝土的剔除：采用電鎬或者電錘鑿除混凝土表面松動的混凝土，直至露出堅實混凝土基面，用噴砂機去除鋼筋表明的鐵銹。

（2）表面深度清理：采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）在需要修復的混凝土表面及鋼筋表面涂刷GMCI 鋼筋阻銹劑。

（4）對需要修補的部位涂刷界面劑一遍。

（5）采用聚合物立面修補砂漿將缺陷部位修復至原貌狀態，水料比為 0.15。

（6）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.2.4 混凝土舊修補材料的開裂修復方案

（1）鑿除混凝土表面松動的混凝土和舊的修補材料，直至露出堅實混凝土基面。

（2）對需要修補的部位涂刷界面劑一遍。

（3）采用聚合物立面修補砂漿將缺陷部位修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（4）采用高性能修復膩子精細修復至光滑平整狀態。

（5）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.2.5 混凝土修補加固痕跡修復方案

（1）采用角磨機、高壓水槍等工具清除修補注漿痕跡等，注意加固用的碳纖維除外，并對混凝土表面進行打磨。

（2）表面深度清理：采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）在需要修復的混凝土表面及鋼筋表面涂刷GMCI 鋼筋阻銹劑。

（4）對需要修補的部位涂刷界面劑一遍。

（5）采用聚合物立面修補砂漿將缺陷部位修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（6）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

3.2.6 混凝土原有保護層破壞修復方案

（1）采用角磨機、高壓水槍等工具清除混凝土原有保護層，并對混凝土表面進行打磨。

（2）表面深度清理：采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）采用與原有保護層相同或者相似的材料對混凝土表面進行噴涂或者滾涂。

3.2.7 混凝土表面微生物侵蝕修復方案

（1）清除引起混凝土表面微生物侵蝕因素，如青苔、海洋生物等，并對混凝土表面進行打磨。

（2）表面深度清理：采用高壓水槍對需要治理的混凝土表面進行沖刷，以保證混凝土表面的潔凈，同時混凝土上所粘異物等去除。

（3）在需要修復的混凝土表面及鋼筋表面涂刷GMCI 鋼筋阻銹劑。

（4）對需要修補的部位涂刷界面劑一遍。

（5）采用聚合物立面修補砂漿將缺陷部位修復至原貌狀態，膠料比為 0.15。

（6）采用清水混凝土裝飾系統對修復后墩柱進行整體裝飾即可。

4 結論

通過對混凝土缺陷的研究，產生原因分析及修復方案制定，可以得出以下結論：

（1）新建混凝土結構和老舊混凝土結構的缺陷不同，應因地制宜的對各種缺陷設計不同的治理方案。

（2）修復只是亡羊補牢的做法，對于新混凝土病害應該從混凝土結構的制備開始預防，對于老舊混凝土結構，在使用過程中要防止外界各種病害離子的侵蝕作用。

（3）需要對混凝土結構定期進行合理的修復，以延長混凝土結構的使用壽命，減少重復投資，讓混凝土的使用走上可持續發展的道路。