关于水工建筑物表面缺陷修补新技术的研究

刘崟

摘要:本文通过近年来工程处理加固的实践，就建筑物表面裂缝、腐蚀、老化、碳化等影响结构工程安全和耐久性的缺陷修补技术进行了多方面的论证，从每种技术的原理、使用条件、处理效果等方面进行了分析与总结，对类似问题处理加固具有一定的指导作用，位推动解决建筑物表面缺陷新技术的发展提供了有益的经验。

关键词:建筑物耐久性修复新技术应用

1.建筑物表面缺陷的类型与病害现状

1.1工程病害现状

不同的建筑物根据其使用环境、使用条件、建筑质量、设计标准的不同，运行过程中混凝土表面可能出现如：裂缝、侵蚀、碳化、老化、冲刷气蚀等破坏形式。上述缺陷将影响到混凝土结构使用的耐久性，具体包括：混凝土标号、混凝土保护层厚度、抗裂、抗渗性、抗侵蚀性等。我省内有长江、淮河两大水系，上世纪五六十年代沿江和沿淮地区修建的很多防洪控制工程，至今已运行50年左右，随着建筑物使用标准的逐渐提高、环境发生变化，其混凝土结构耐久性，尤其是其侵蚀性、老化、碳化、破坏现象严重，成为工程除险加固的关键问题。

1.2一般加固处理方法

建筑物混凝土病害中的裂缝、碳化等，加固处理措施通常根据病害程度而定。病害较轻的结构，一般采取高压灌浆填缝、水泥砂浆修补，并用环氧树脂类材料表层封堵。对因混凝土严重碳化、化学腐蚀、锈裂、磨损等病害较重情况，需采取清除碳化、锈蚀结构，补浇细石混凝土、或喷射砂浆，表层涂料封闭。水泥砂浆修复往往造成密实性不好，粘结力不高，结构物表面产生龟裂、脱壳，凹凸不平现象，特别是环氧砂浆的变形性能与混凝土不一致，长期运行会在结合面产生裂缝，甚至脱层，效果不理想。

2.几种新技术

2.1XYPEX防碳化、防腐技术

该技术基于络合物从含有钙离子和铝离子的集团中分离出来的离子形成不溶性结晶体。当应用在一个非常潮湿的混凝土表面上的时候，活性成分与各种混凝土矿物质发生反应，并能够将所有的宽度在500微米以上的空隙、漏洞和裂缝全部填满。这种结晶体不断扩展，最后将渗入混凝土的内部，使建筑物本身拥有不透水的特性，具有永久彻底抑止渗漏的效果。

基层施工工艺要求：基层平整，不松脱、起砂、脱层、渗漏水，提前24h用水淋湿施工面，饱和面干后喷涂搅拌均匀的XYPEX，涂面均匀一致，分二遍或三遍以上喷涂效果佳。涂层覆盖，喷雾养护。施工应避开雨雪天，气温不低于5℃。

2.2WHDF抗裂防水技术

WHDF是一种对混凝土具有密实、增强和抗裂功能的外加剂。它通过促进水泥水化程度，优化水化产物和协助激发混凝土中活性混合材料与Ca(OH)2进行二次水化反应，以达到增加混凝土中凝胶量，降低孔隙率，使水泥石及骨料界面的结构发生改善，以增强凝胶粘结力，同时，降低早期干缩值和水化热，使混凝土具有良好的抗裂、抗渗和耐久性能。

施工特性：WHDF混凝土的保水和保坍性能非常好；能在-20℃条件下不结冰，具有抗冻性能，适应于高寒地区冬季施工；液态剂施工时不需溶解，分散均匀，施工便捷；对环境无害无毒，无污染，具环保性。

该技术目前大量应用堤坝、公路、铁路、桥梁、码头以及地下建筑等混凝土，民用建筑防渗防水工程等。如新洲阳逻防洪墙、湖北下荆江河防洪工程；恩施小溪口等水电工程。我省蒙洼蓄洪区中岗大桥、响洪甸大坝等水电工程等，所用WHDF混凝土及其水泥砂浆表面光滑，且大大减少了过去因混凝土表面收缩产生的大量裂缝现象。

WHDF技术特性：泌水率比≤95%，含气量≤2.0%，抗压强度比≥100~110%，极限拉伸值比≥125%，收缩率比≤125%，渗透高度比≤30%，相对耐久性指标(200次)≥80%，对钢筋无锈蚀作用。

2.3混凝土表面缺陷CT203修补技术

CT203聚合物水泥砂浆，是一种有机、无机复合的新颖聚合物水泥砂浆，具有粘结强度高，补偿收缩、耐久性好和水下不扩散等特点，适用于砌石结构和混凝土结构表面破损的薄层护面，裂缝和缺陷的修复。该砂浆兼具速凝特点，特别适用于混凝土结构的快速修补和水中修补。该技术处理结构面强度升高快、耐久性好、规整美观，施工方便，环境影响小。

2.4水下工程植筋加固技术

水闸底板长时间受高速水流冲刷，表层混凝土易形成冲蚀破坏。破坏面钢筋保护层减薄，必须重浇保护层。目前，可选用植筋混凝土修补技术处理上述问题。混凝土植筋技术，要求的钻孔孔径、植筋深度比传统施工法减小很多，且钻孔施工振动小，周边老建筑物影响减小，避免结构产生渗水通道。采用新型植筋锚固胶材，不仅减短固化时间，加快锚筋安装，且胶材抗老化、冻融等耐久性显著提高，对水下工程施工具有优越性。

植筋混凝土技术施工要求原混凝土底板表层凿毛，沿混凝土结合面置钢筋网，并植锚固钢筋连接新老结构体。新混凝土浇筑时，应适当提高植筋混凝土的标号，并尽量使用加盖模板和泵送挤压等施工工艺，使植筋混凝土浇筑连续，提高强度。

3.加固工程效果

XYPEX、WHDF等混凝土增强密实剂对提高混凝土强度、降低干缩值性能均具有明显的效果，从而实现抗裂、防碳化的目的。提高结构耐久性方面，还表现在有抗冻、防腐蚀性，有较强的抗污染能力。同时，改善混凝土施工和易性，结构外表平滑，外观质量显著改善，对环境均无污染，具环保性。

CT203聚合物水泥砂浆具有结晶快、规整美观、施工方便的特点，特别适用于需快速修补和水中修补的混凝土结构。该技术因改变了过去的聚合物水泥砂浆处理表面易开裂的缺点，施工过程中对环境影响小，提高了抗污染能力。

针对闸室底板和闸墩底部采用植筋技术修补加固，经复核分析：可有效提高结构抗震能力，特别是对于大跨径超薄反拱底板及闸墩的水下工程，加固工期快、效率高，并可使截面拉应力显著减小，满足规范要求。该技术现已主要应用于早期建设的拱形结构抗震加固，加固效果和经济性明显。

综上所述，不同材料使用，均有其优点和适应性，目前，可根据混凝土结构表面缺陷的种类，因材选用，发挥其最佳工程效果。

4.体会

4.1重视和提高混凝土结构耐久性设计的必要性

混凝土结构耐久性设计是任何一个工程设计中必须首先考虑的关键问题之一，它不仅涉及到混凝土结构使用过程中的外观质量，而且关系到其结构能否安全运用，甚至能否到达其设计指标和功能要求。在运用过程中，及时发现结构物存在的缺陷，并研究分析产生的机理、原因等，评价危害性，才能使选择的修复方案，有针对性和有效性。

4.2研究新型缺陷修补技术的意义

新型混凝土缺陷修补技术应立足环保、方便施工、经济。

新技术、新材料的环保特性从某种程度上决定了它的生命力，在如今环保观念越来越高的年代，人们普遍关注工程对环境的影响是社会的要求，是进步的表现，是人类文明基本要求。材料的环保性、使用寿命等往往决定其生命力和发展应用前景。

新技术的适用性，为其应用范围的推广创造了条件，一旦受限条件减少，其应用的市场前景就越好。

新技术的可操作性，取决于施工技术要求的难易程度，一种技术方便掌握，就容易推广，市场化程度就越高。

新技术的经济性，材料性价比越高，竞争力和生命力就越高。

另外，随着工程技术的发展，可研发两种或多种性能的新材料，一举多得，效果将更理想。

参考文献:

[1]张严明.全国病险水库与水闸除险加固专业技术论文集.中国水利水电出版社，2001年12月第一版；

[2]顾强生混凝土建筑物水下补强加固技术研究；

[3]顾强生混凝土建筑物水下补强加固技术研究。