前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的混凝土缺陷及修补方法主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
中图分类号:F403.6 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)014(C)-0152-01
从动态发展而言,混凝土裂缝可以分为活动裂缝、在发展裂缝和静止裂缝三种,对于裂缝应根据结构物运行的需要以及裂缝的特点采用不同的修补加固方法[1]。由于裂缝受建筑物周边环境的影响较大,裂缝修补施工材料的选用以及施工时间的选择较为重要。在条件许可的情况下应尽量安排在温度较低的时间段施工。对于在发展裂缝,首先必须消除引发裂缝的因素或进行加固处理,否则修补后裂缝仍会出现;对于静止裂缝,采用刚性或弹性材料填充或表明封闭。在满足修补目的的前提,还必须考虑经济因素。裂缝修补除以恢复混凝土的防水性和耐久性为主要目的外,也从结构安全和美观角度出发进行修补。
目前国内常用的混凝土裂缝修补加固方法有:结构加固法,电化学防护法,表面修补法,混凝土置换法,灌浆、嵌缝封堵法以及仿生自愈合法等。
1、结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时采用[2]。主要方法有粘贴钢板或碳纤维布加固、喷射混凝土补强加固、采用预应力法加固、加大混凝土结构的截面面积、在结构的角部外包型钢,增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
2、灌浆、嵌缝封堵法。灌浆法适用于裂缝宽度大于0.2mm、深度较深的裂缝修补,采用各种黏度较小的黏合剂及密封浆液灌入裂缝内部,达到恢复混凝土结构耐久性、整体性和防水的目的。
嵌缝法又称凿槽法或填充法,适用于宽度大于0.5mm的裂缝及钢筋锈蚀所产生的裂缝,沿裂缝将混凝土凿成U形或V形槽,然后嵌填各种修补材料,以达到恢复防水性和耐久性以及部分恢复结构整体性的目的。
3、混凝土置换法。适用于处理严重损坏的混凝土的一种很有效的方法,先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有水泥砂浆、改性聚合物混凝土、普通混凝土等。
4、结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采用加固法对混凝土构件进行处理。常用的结构加固方法主要有:采用预应力加固、增设支点加固、加大混凝土结构的截面面积、在构件的脚部外包型钢、碳纤维布加固、以及喷射混凝土补强加固。
5、仿生自愈合法[3]。这是一种新的裂缝处理方法,模仿生物组织对受创部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分,在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
二、混凝土破损修补方法
1、防碳化。混凝土的耐久性和强度是混凝土结构的两个重要指标。由于过去在设计和施工中对混凝土碳化问题的重视不够,导致混凝土的抗碳化能力较低,造成不少建筑物的抗碳化能力较低,造成不少建筑物的耐久性差,被迫提前加固。对于碳化深度较小且小于钢筋保护层厚度、碳化层比较坚硬的都建,应用优质涂料封闭;对于碳化深度过大、钢筋锈蚀明显的、危及结构安全的构件,应拆除重建;对于钢筋锈蚀严重的构件,应在修补前对钢筋进行除锈,并应根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋。常用的防碳化处理方法有两种方法:表面砂浆抹面法和表面涂层法。
2、混凝土表面缺陷处理。混凝土表面的麻面、冲蚀坑、蜂窝修补分无筋修补和有筋修补两种方法。一般先进行凿除,再清理施工面,涂刷相应的黏合剂或界面剂和填补材料,填补后压实抹平。对于抗冻修补材料,首先应满足工程要求的抗冻性能指标,主要修补类材料有预缩砂浆、改性砂浆、环氧砂浆、水泥石英砂浆等。
三、混凝土裂缝修补施工工艺
1、表面修补法。针对微细裂缝进行。施工要点是:表面打磨采用钢丝刷或磨光机进行处理,要求将混凝土表面浮层和松动层清理干净。主要施工设备有磨光机、高压水清洗机、空压机。
2、防碳化施工。混凝土表面清理是除掉混凝土上的污迹、浮物,一般有机械清理和手工清理两种方法。机械清理常用喷砂及高压水、高压水冲洗,以不损伤混凝土表层为限。表面处理后,对于混凝土上显露出来的裂缝、麻面、蜂窝等缺陷要先进行修补,完全补好后才能进行涂装,这样才能彻底保护混凝土。混凝土表面处理后待完全干燥才能进行涂装。
3、混凝土表面缺陷修补。(1)无筋修补。适用于较小的冲蚀坑,使用水泥类修补材料的,修补前需在修补面上均匀地涂刷薄层水泥净浆或聚合物乳液水泥净浆作黏合剂,然后再填补混凝土。使用环氧类修补材料的,填补前应在修补面上先涂刷一层环氧基液。(2)有筋修补。适用于较深的冲坑。采用回弹仪对冲坑区底板进行原混凝土强度检测,检查冲坑并测量,确定冲坑位置及修补面所需要的工程量。
作者单位:中南大学土木建筑学院
作者简介:周浩(1989― ),男,湖北随州人,大学本科在读,中南大学土木建筑学院学生;魏诗雅(1989― ),女,江苏徐州人,大学本科在读,中南大学土木建筑学院学生。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
关键词:张口模板;混凝土缺陷;补强;预防措施
在现浇混凝土结构构件施工过程中,往往受混凝土配合比设计不合理、现场搅拌制备条件差、混凝土浇捣不实、养护措施不当、施工工艺落后等诸多因素的影响,造成了混凝土结构构件上会出现一些常见的质量缺陷。如:混凝土表面麻面、露筋、孔洞等现象。为了消除这些质量缺陷对混凝土结构构件带来的不良影响,就必须采取科学合理有效的补强手段以达到混凝土结构构件的质量要求。
混凝土产生缺陷后若采用一般常规的修补法,仅用砂浆填抹或用混凝土浇注往往难于达到预期的效果,这是因为砂浆和混凝土在凝结过程中体积要向心收缩,混凝土还有徐变的影响。而采用张口模板加压混凝土的方法进行修补可避免此类问题。
对现浇补强混凝土加压,可消除混凝土凝固过程中体积收缩、徐变的影响,从而使现浇补强混凝土与原混凝土紧密地结成整体,不降低修补处的强度和力学性能,以恢复混凝土构筑物的功能。
在混凝土工程施工过程中,如能在设计、施工、保养等各个环节做好严格控制,并采取相应的防范措施。就能减少或避免混凝土缺陷的产生。
1 现浇混凝土构件产生外观质量缺陷的原因
由于混凝土本身是不均匀的不连续体,加之所用原材料质量计量的误差,搅拌不充分原因使新拌混凝土出现分层离析、泌水、干涩、板结等不良的特征;又由于施工过程中模板和钢筋制作的偏差,以及浇注、振捣、养护等施工操作不当,都是引起现浇结构外观质量缺陷的重要原因。
1.1 蜂窝
混凝土结构局部出现酥松,石子之间形成类似蜂窝状的窟窿。产生原因为:(1)混凝土配合比不当,石子多,水泥材料加水不准造成砂浆少。(2)混凝土搅拌时间不够,未拌均匀,振捣不密实。(3)下料不当或下料过高,未设串简使石子集中,造成石子、砂浆离析。
1.2 麻面
混凝土结构构件局部表面出现缺浆粗糙,呈现许多小凹坑、麻点,但无钢筋和石子外露的现象,产生原因为:(1)模板表面粗糙或粘附水泥浆渣等杂物末清理干净,拆模板时混凝土表面被粘坏。(2)模板未浇水湿润或湿润不够,构件表面混凝土的水分被吸去,使混凝土失水过多出现麻面。(3)模板拼缝不严密,局部漏浆。
1.3 孔洞
孔洞是指混凝土构件结构内部存在较大空隙,局部没有混凝土或蜂窝特别大,钢筋局部或全部。产生原因为:(1)在钢筋较密的部位或预留洞和埋设件处,混凝土下料被搁住,未经振捣就继续浇筑上层混凝土。(2)混凝土离折,石子成堆、严重跑浆、砂浆分离,又未进行振捣。(3)混凝土内掉入工具、泥块、木块等杂物,混凝土被卡住。
1.4 露筋
露筋是指混凝土构件内的主筋、负弯矩筋或箍筋等局部在混凝土表面,露筋现象也是现浇混凝土结构构件比较常见的缺陷之一。产生原因为:(1)结构构件截面小,钢筋过密,石子卡在钢筋上,使水泥砂浆不能充满钢筋周围造成露筋。(2)混凝土配合比不当,产生离折,靠模板部位缺浆或模板漏浆。(3)灌筑混凝土时钢筋保护层垫块位移,或垫块太少或漏放,致使钢筋紧贴模板外露。
2 张口模板加压混凝土的基本原理及特点
张口模板就是模板与修补面成300-500夹角,便于修补混凝土的浇注。在补强混凝土初凝之后,终凝之前对混凝土施加压力,加压的原理是使施加于补强混凝土的压力抵消混凝土凝固过程中的体积收缩力和短期徐变的影响,从而促使补强混凝土与原混凝土更紧密地结成整体,恢复混凝土构筑物的功能。
这种补强法的特点是:首先要支好便于浇注补强混凝土的模板、脚手架。第二要准确掌握补强混凝土的初凝时间和终凝时间。第三要在补强混凝土初凝之后,终凝之前加压。压力一般为0.10—0.29MPa。如果不按这三条操作,将达不到预期的补强加固的效果。
3 张口模板加压混凝土的施工工艺
采用张口模板加压混凝土补强施工时,其施工工艺程序如下:(1)将麻面、蜂窝、露筋等破损处松散的混凝土全部凿去,凿除部分的外露边缘要求切成直角形。(2)清除松散混凝土。修补表面用钢丝刷清刷,再用水清洗干净。若混凝土表面有油污、水垢等不洁物,必须清除干净。(3)将浇透水的麻袋、草袋塞入修补的洞缝内,使原混凝土需修补的表面含水达到饱和状态。(4)在需修补处的下边沿支撑张口模板。(5)做好拌合、浇注混凝土的各项准备工作。(6)浇注补强混凝土之前,取出麻袋或草袋,再清洗修补表面一次。同时,边清洗表面边在潮湿的修补面上刷一层纯水泥浆,也可在纯水泥浆中加适量铝粉。(7)浇注补强混凝土。补强混凝土所用石子粒径小于1厘米。补强混凝土的标号应大于原混凝土的标号一至二级。(8)在补强混凝土初凝之后,终凝之前对其加压,压力大小一般为0.10-0.29MPa 。(9)在持续施压下,待补强混凝土凝固到一定强度后拆模。拆模后立即用玛蝗钉从上往下倒耙去掉修补面上的多余混凝土,再用刮刀刮平。(10)用水泥抹、水泥砂浆修整修补面与原混凝土表面一致。
4 张口模板加压混凝土的适用范围和注意事项
4.1 适用范围
张口模板加压混凝土修补法适用于修补大面积、大尺寸混凝土麻面、蜂窝、孔洞等。对于裂缝,将裂缝凿成“V”型槽后也能修补。
4.2 注意事项
(1)准确掌握补强混凝土的初凝、终凝时间,以便在终凝前适时加压。(2)试验掌握好补强混凝土的坍落度,混凝土的骨料以粒径小于1.0厘米的小石子为宜。当然石子的粒径还要根据修补尺寸进行必要地调整。(3)一定要设计、搭设好“张口模板”。(4)如果混凝土裂缝深、长、窄时,不能用此法修补。对于承受振动荷载、活荷载的混凝土构件,不宜用此法修补。
5 混凝土缺陷防治措施
关键词:丙乳;丙乳砂浆;混凝土表面缺陷处理;应用
中图分类号:TU377文献标识码:A
1、工程概述
禹州和长葛段是南水北调中线一期工程总干渠第Ⅱ渠段(沙河南~黄河南)第三标段的组成部分,全长53.70km,占总长的26.7%,其中建筑物长1.377km,明渠长52.323km。渠道过水断面呈梯形,设计底宽为24.5m~16m,堤顶宽5m,渠道边坡系数为3.5~2.0,设计纵坡为1/26000、1/24000两种,起点断面设计流量315m3∕s、加大流量375m3∕s。本标段为禹州和长葛段第五施工标段,位于渠道桩号SH(3)79+500~SH(3)88+500,标段长度9.0km,标段内有建筑物9座,建筑物混凝土标号主要为C30W6F150,方量约8.1万m3,目前有8座建筑物已展开施工,过程中出现了表面蜂窝、麻面、气泡等混凝土结构外观质量缺陷。为保证工程整体质量,在混凝土结构外观质量缺陷的修补时选用力学性能优良且具有良好水工特性的修补材料,是保证混凝土建筑物正常运行的关键。丙乳砂浆具有高强度、高抗冻抗渗耐久性和较高黏结强度等特点,且外观颜色与混凝土基本一致,施工简便,因而在本标段建筑物混凝土表面缺陷处理中得到广泛应用。
2、丙乳砂浆的特性
2.1丙乳及丙乳砂浆
丙乳是丙烯酸酯共聚乳液的简称,是一种高分子聚合物的水分散体,是一种水泥改性剂,无毒、无害、无环境污染。丙乳砂浆是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂浆的简称,属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆,是一种新型混凝土建筑物的修补材料,属于水泥基修补材料,但区别于普通水泥砂浆,施工与普通水泥砂浆相似,可人工涂抹,施工工艺简单,易操作和控制施工质量,并适合潮湿面粘结,与基础混凝土温度适应性好,使用寿命同普通水泥砂浆,具有优异的粘结、抗裂、防水、防氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能。
丙乳的技术指标表1
2.2丙乳砂浆与普通砂浆对比
丙乳砂浆与普通砂浆相比,丙乳砂浆是相同条件下普通水泥砂浆抗压强度的75%,抗拉强度的1.05倍,其比水泥砂浆的粘结强度提高1.4~4.0倍左右,极限引伸率提高3.5倍,吸水率降低30%,抗碳化能力增强5倍左右,抗海水氯离子渗透能力增强9倍左右,抗拉弹模的50%左右,收缩变形的60%,抗磨性能的1.35倍,且具有抗老化的良好性能,使用寿命基本相同,普通水泥砂浆在与老混凝土表面粘结、本身抗裂和密封等性能不如丙乳砂浆,丙乳砂浆能够达到防止老混凝土进一步碳化,延缓钢筋锈蚀速度,抵抗剥蚀破坏的目的。
丙乳砂浆与普通砂浆性能指标对比表 表2
注:1、试验试件的灰砂比1:1,丙乳掺量30%;
2.3改性机理
丙乳砂浆性能的改善不仅是由于显著地减少了用水量,而且由于聚合物乳液在水泥水化时失水形成聚合物膜,与水泥浆体呈连续相,改善了硬化水泥砂浆的物理组织结构与结构内应力,大大减少了微裂缝出现的可能性,同时聚合物纤维越过裂缝,起到了架桥和填充作用,限制了裂缝的蔓延,切断其与外界的通道,填充了空隙,从而使丙乳胶乳水泥砂浆抗裂性、粘结强度、抗碳化、抗渗、抗氯离子渗透能力均得到极大提高。
3、丙乳砂浆原材料及配合比的选用
3.1原材料的选用
丙乳砂浆在原材料进行选用时,水泥宜采用不低于32.5R级的普通硅酸盐水泥,砂子选用细度模数1.6,粒径小于2.5mm的过筛细砂即可,水泥及砂子均需满足相关规范规定,聚合物丙乳的固体含量为39~48%,砂浆用水总量应考虑丙乳中的含水量。采购的丙乳质量应符合相关质量标准要求,并附有生产厂的质量证明书和产品使用说明书,应按供货单位或制造厂家推荐的方法装运、储存和使用。丙乳需贮存在0℃以上环境中,保存期为2年;丙乳砂浆施工,要求气温高于5℃;拌合用水应符合拌制混凝土用水的要求。
3.2 配合比的选用
根据工程要求,选定灰浆比及丙乳掺量。防腐抗渗要求高的应选灰浆比1:(1.5~2)砂浆(重量比),丙乳掺量为水泥量25~30%。要求较低者,灰浆比为1:(1~1.5),丙乳掺量为15~20%。施工前根据现场水泥和砂子及施工和易性要求确定水灰比。应通过室内试验确定拌合物的原材料用量,并通过现场拌制加以调整。丙乳砂浆颜色应与周围原有混凝土颜色基本保持一致。
本标段建筑物混凝土设计标号为C30W6F150,为了使丙乳砂浆既能满足原设计混凝土的性能,又使之接近原混凝土的性能为最好,采用42.5级普通硅酸盐水泥,通过试验选定采用的丙乳砂浆施工参考配合比为:水泥:砂:丙乳:水=1:1.5:0.15:0.18。经过多次试验,丙乳砂浆的抗压强度42.3~43.8MPa、抗渗大于8MPa、抗冻大于150次。
4、施工工艺及方法
丙乳砂浆施工可采用JB—12型挤压式砂浆泵或人工涂抹的方法进行,本标段建筑物混凝土修补时采用人工涂抹施工。
4.1施工工艺流程
丙乳砂浆铺筑施工工艺流程:混凝土表面缺陷处清理凿毛修补面冲洗并吸水饱和丙乳砂浆的拌制基面丙乳净浆打底铺筑丙乳砂浆养护。
4.2施工方法
4.2.1表面清理凿毛
混凝土表面缺陷处的处理是丙乳砂浆修补施工的关键工序之一,施工前,首先将表面存在蜂窝、裂缝、麻面、气泡等缺陷的不符合要求部位的混凝土凿除至坚硬的混凝土面,凿除深度最小为1cm。为使修补面边缘与混凝土有良好的结合,修补面均应凿成毛面,并在修补区边缘凿出一道深3~5cm深齿槽,以增加丙乳砂浆与混凝土之间的结合。
4.2.2修补面冲洗及吸水饱和
清除凿除面污物、粉尘、碎块及松动混凝土,然后用高压风或清水冲洗干净,在施工前1小时要使修补面处于吸水饱和状态,但表面不应有积水。
4.2.3丙乳砂浆的拌制
丙乳砂浆拌制之前先按照要求准备好水泥、砂子等材料,主要是将砂子进行过筛使满足细度要求,然后先将水泥、砂子干拌均匀,再加入试验确定比例的水量及丙乳,乳液、砂子含水量应计入拌合用水之内,充分拌和均匀。拌制过程中各种材料用量必须称量正确,尤其是水和丙乳,称量误差不大于1%,拌和过程中不能随意扩大水灰比。每次拌制砂浆的数量,以在30~45min内使用完为宜,不宜一次拌和过多。
4.2.4丙乳水泥净浆打底
在拌好砂浆后及涂抹丙乳砂浆前,清洗过的修补面上需用丙乳水泥净浆(质量比1:2)打底。将称好的丙乳和水泥充分搅拌成浆,一边搅拌一边慢慢加入,搅拌均匀直至水泥无结团即可使用。然后均匀涂刷在修补面上(厚度为0.2mm);不能漏涂或局部过厚,涂刷时要求薄而均匀,不得流淌,涂刷速度不能过快,应与涂抹或嵌入砂浆速度相适应,涂刷后用手触摸有粘性后立即摊铺丙乳砂浆。
4.2.5丙乳砂浆的铺筑
在涂刷好丙乳净浆的基底上摊铺丙乳砂浆,丙乳砂浆摊铺后要立即用力向同一方向压抹,操作速度要快,要求一次用力抹平,避免反复抹面,如遇气泡要刺破压紧,保证表面密实。当摊铺厚度较大时应分层抹压,每层涂抹厚度为1cm,待第一层终凝后再抹第二层,砂浆铺设到位后,用力压实,然后抹面。待表层砂浆初凝后,在其表面应再均匀涂抹一层丙乳水泥净浆,涂抹方向与抹面方向一致。修补后的表面应光滑平整,与周边混凝土平顺衔接。
对于混凝土表面缺陷处理,一次施工面积不宜超过15m2,施工面积较大时须分块跳仓施工,对修补区边缘的齿槽内也应将丙乳砂浆填实抹平;对于混凝土表面裂缝的处理,嵌入齿槽的丙乳砂浆,一次铺料长度不宜超过30cm。
若大面积施工时,应分块间隔施工或设置接缝条进行施工,分块面积宜小于10~15m2,接缝条可用8×14mm两边均为30°坡面的木条预先固定在基面上,待丙乳砂浆抹面收光后即可抽出接缝条,不小于24h后进行补缝。
立面或仰面施工时,当涂层厚度等于或大于10mm时必须分层施工,以免重垂脱落,分层间隔时间视施工季节而定,室内3~24小时,室外2~6小时(前一层触干时进行下一层施工)。
4.2.6养护
丙乳砂浆在抹面施工后应及时养护,一般在抹面后0.5~1h即可喷雾养护,亦可视气温及工作条件,用塑料薄膜或养护剂,以免砂浆水份散失太快造成表面干裂,影响工程质量。终凝后洒水养护,表面要求湿润状态,持续7天,7天后自然干燥养护。在阳光直射或风口部位,注意遮阳、保湿。
5、质量控制检查
5.1质量控制管理措施
丙乳砂浆作为混凝土表面缺陷处理的修补材料,施工过程应做好每个环节的质量控制工作,在本标段董村店沟排水倒虹吸、任坡西沟排水倒虹吸、颍河渠道倒虹吸等建筑物工程混凝土表面缺陷处理时,主要采取了如下质量控制和管理措施:
⑴ 原材料称量必须准确,误差不大于1%,要有专人称量,拌好的砂浆依现场的温度,最好在半小时内用完。超过使用时间的予以废弃。
⑵ 丙乳砂浆的施工应在5℃~30℃温度下施工,最好在25℃左右无阳光直接照射时施工,在施工中可采取遮阳设施。在施工中最好使基底温度低于周围环境温度。
⑶ 施工中遇到雨天、风天应采取防雨、防风措施或停止施工。丙乳砂浆施工宜在早、晚进行,注意防风和阳光直射,施工过程中要注意保温,大风天不宜施工。
⑷ 在抹面施工前,须先检查凿毛是否符合施工要求。
⑸ 砂子中的含水率需随时测量,以确保配比用水量准确,砂子、乳液中的含水量应计算到拌合用水量之中。
⑹ 人工拌合时,砂子、水泥干拌时要拌合均匀,加入乳液和水后要充分拌匀,不得随意加入水份以确保水灰比。
⑺ 养护应有专人进行,涂丙乳净浆养护时应随涂随搅拌净浆,否则水泥沉淀颜色不一致。
⑻ 操作工人要求抹灰技术熟练,一次压实磨平,不宜来回压抹,应顺一个方向抹,以防施工时将表面拉裂。
⑼ 气泡、麻面、蜂窝、缺损等表面缺陷,原则上宜在拆模检查后及时处理,需对原结构进行切槽、打磨处理的缺陷,原则上应在混凝土达到50%设计强度后处理,对温度反应敏感的缺陷,应在适宜的环境和季节处理。
⑽ 现场取样:安排专人进行现场取样,每100~200m2取抗折、抗压、及粘结抗拉实验,试件各一组。
⑾ 施工使用的施工工具,在施工完毕后要及时清洗。
5.2质量检查
⑴ 在修补区的丙乳砂浆填补完成7d后,用小锤轻击砂浆表面,声音清脆为合格,声音发哑者应凿除重补。
⑵ 丙乳砂浆产生裂缝一般在硬化后1~2d,应及时检查,发现裂缝后立即凿除,重新处理。
6、丙乳砂浆修补效果
丙乳砂浆在南水北调中线一期工程禹州和长葛段第五施工标段建筑物混凝土表面缺陷处理中取得了良好的效果,在已开展施工的董村店沟排水倒虹吸、任坡西沟排水倒虹吸、颍河渠道倒虹吸工程中应用,先后处理蜂窝、麻面、气泡等混凝土外观缺陷80多处,至今所有处理表面均完好,无剥离、剥落现象,而且多数部位经处理后其外观与原建筑物混凝土表面毫无差别,尤其在倒虹吸内侧等潮湿部位。
表面蜂窝缺陷处理前 表面蜂窝缺陷处理后
7、结语
丙乳砂浆作为修补混凝土材料,在南水北调中线一期工程禹州和长葛段第五施工标段工程混凝土表面缺陷处理中取得了良好的效果,处理面铺填密实,平整光滑,无裂缝、流淌、鼓包、脱离等现象发生。而且其施工工艺简单,易操作和控制施工质量,性价比较高,在混凝土缺陷修补中具有很好的应用前景,值得推广,为其他工程项目的类似处理积累了经验。
参考文献
[1]混凝土聚合物复合材料及其应用[M],北京,科学技术文献出版社,1996;
【关键字】斐济南德瑞瓦图(Nadarivatu)水电站;混凝土质量缺陷处理;XYPEX;Sika Nitokit LV;新型修补材料
1、前言
随着现代科学技术的发展,越来越多的新材料、新工艺在水利水电工程施工中得到广泛应用,本文以斐济群岛共和国南德瑞瓦图(Nadarivatu)水电站工程混凝土质量缺陷处理施工为例,对XYPEX(中文音译名:赛柏斯)、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料的特性、适用范围及使用方法等作简要的介绍,以供国内外水电工程混凝土质量缺陷处理施工时参考。
2、工程概况
斐济群岛共和国南德瑞瓦图(Nadarivatu)水电站位于斐济Viti Levu岛中部,坝址处于东经177°49’3”,南纬17°18’30”,距离Nadi国际机场135km,距首都苏瓦约300km。该工程主要包括:大坝、输水系统、发电厂房、132KV开关站和输变电线路等,工程的主要作用是拦河蓄水发电,采用两台立轴冲击式水轮发电机组,装机容量2×22.5MW,额定水头321.5m,最大引水流量15m3/s,多年平均发电量约为1.01亿kW·h,年平均利用小时数为2295小时。
南德瑞瓦图(Nadarivatu)水电站工程采用EPC总承包模式,业主方为斐济国家电力公司(FEA),咨询方(监理方)为美国美华集团(MWH Global, Inc.)新西兰分公司(MWH),EPC总承包商为中国水利水电建设集团公司(SINOHYDRO)。
电站自2008年9月15开工以来,由于施工条件、天气等多方面的原因,致使浇筑成型的大坝冲砂底孔边墙、厂房下游边墙等部位的混凝土表面出现了不同程度的裂缝,为此,从2010年1月以来,中国水电建设集团斐济项目部采用XYPEX(赛柏斯)、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料,陆续对施工中所暴露出来的混凝土质量缺陷进行了处理。
3、XYPEX(赛柏斯)等修补材料的应用特性
XYPEX(赛柏斯)系列产品是利用加拿大XYPEX化学公司的专有技术生产的产品,它是由波特兰水泥、硅砂和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。其工作原理是XYPEX特有的活性化学物质利用水泥混凝土本身固有的化学特性及多孔性,以水做载体,借助渗透作用,在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈,催化混凝土内的微粒和未完全水化的成份再次发生水化作用,形成不溶性的枝蔓状结晶体并与混凝土结合成为整体,从而使任何方向来的水及其他液体被堵塞,达到防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。
XYPEX(赛柏斯)的膨胀系数与混凝土基本一致,能与混凝土建筑物结合为一体,具有强度高、耐久性好,能长期经受高速水流冲刷,不会水解或分解的特点,而且成本较低,施工方法简单,只需按比例加水调匀即可。与目前水电工程混凝土质量缺陷处理施工中常用的普通水泥砂浆及环氧砂浆相比,XYPEX不仅避免了普通水泥砂浆与混凝土基材间容易脱落的缺点,而且也避免了环氧砂浆配制麻烦、粘性大、施作困难的缺点。
Sika Nitokit LV是由瑞士西卡集团生产的一种低粘性环氧树脂类灌浆材料,该材料强度高(7天强度可达70Mpa),无硬化收缩,渗透性强(可渗透进缝宽仅有0.01mm的裂缝区域),操作简便(人工手持注射枪就可进行灌浆,不需要专门的灌浆设备),适用于低压力情况下的修补灌浆。
4、裂缝处理的主要方法
在裂缝处理前,项目部技术人员、质检人员先会同MWH咨询工程师,利用裂缝宽度对比卡,对工程中出现的各种裂缝进行检查和分类(如图1所示),确定裂缝的性状,评估其危害性,在此基础上,再根据咨询工程师的意见,选定不同的处理方法。
4.1表面裂缝
对于缝宽δ<0.4mm、缝深h<300mm的混凝土表面裂缝,采取表面喷涂法进行处理,喷涂材料选用XYPEX Concentrate(赛柏斯浓缩剂),该浓缩剂适合于薄层修补,其结晶体具有良好的防水性,能承受较高的水压。
混凝土表面裂缝处理的主要施工方法如下:
⑴先由人工手持电动砂轮机沿裂缝两侧打磨一条宽100mm、深1mm小凹槽,直至露出新鲜的混凝土面;
⑵使用高压水枪反复冲洗缝面,将裂缝内的杂物冲洗干净,并使混凝土面被水充分浸透;
⑶清除待修补区域混凝土表面多余的积水,并使混凝土面保持湿润状态;
⑷采用体积比为3份XYPEX Concentrate(赛柏斯浓缩剂)+1份水的配合比配制赛柏斯浓缩剂灰浆;
⑸用硬质毛刷沿打磨好的缝面均匀涂刷一层厚度为1.25mm的赛柏斯浓缩剂灰浆,将先前打磨的凹槽填平,封闭裂缝面;
⑹XYPEX浓缩剂灰浆初凝(约1小时)后,应及时对修补面进行养护,养护采用喷水雾的方式,连续3天,每天3次以上。
4.2浅层裂缝
关键词:桥梁,预防性养护,裂缝封闭,缺陷修补
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
1 概述
预防性养护在桥梁领域作为一个完整的概念于20世纪80年代提出。预防性养护产生的根本原因是日渐增长的养护费用和公众对桥梁系统的要求,迫使管理者寻求更具成本效益的管理方式,即用最佳成本效益的养护措施,充分实现公路桥梁的使用功能,并不断提高其服务水平。预防性养护有别于矫正性养护这一传统的养护理念,其主要有两个内涵:一是让状态良好的桥梁保持更长时间,延缓病害的出现;二是在恰当的时机,用最佳的方法对桥梁进行养护,也即在桥梁病害处在萌芽状态时,对桥梁采取的一系列有效延缓或阻止其出现严重病害的技术。
恰当的预防性养护技术措施将延长桥梁使用周期寿命,降低养护成本,从而促进节约型交通建设的快速发展。
2 桥梁预防性养护的必要性
桥梁预防性养护就是通过对桥梁的定期检测(专项检测)和经常性检查,系统掌握桥梁技术状况,及时发现缺陷、损坏等异常情况,在桥梁没有发生结构性破坏前,为了更好的保持桥梁的良好运营状态,延缓桥梁未来的破坏,获取桥梁生命周期内的最大效益,在不增加结构承载能力的前提下,针对桥梁出现或可能出现的病害,在适当时机,采取相应的养护措施,来改善桥梁的总体功能状况,提升桥梁服务水平。
目前我国虽然加固改建了一部分危桥旧桥,但仍有相当大数量的危桥还在使用中。如何养护管理好现有桥梁,保持桥梁的完好工作状态,延长其使用寿命,这一问题迫切要求各级公路管理部门及时做好预防性养护,确保桥梁的安全性,减少和预防不安全事故的发生。
3 桥梁预防性养护的内容
预防性养护是在没有发生明显病害的时候进行的养护,目的就是防止或减缓病害的发生,达到延长使用寿命的目的。
对已建成的桥梁,其内在因素已经成型,设计施工中的缺陷已经存在,为了达到耐久的目的,就必须针对已经存在的问题可能的发展趋势进行预防性养护。
桥梁预防性养护的内容主要包括以下内容:
① 裂缝封闭;② 构件表面防水处理;③ 混凝土缺陷修补。④ 对桥梁易受污染的构件进行日常清理;⑤ 泄水管处防水处理。⑥ 对钢结构及金属构件的清洁和油饰。⑦ 对斜拉桥、悬索桥等特殊结构桥梁的锚头进行维护。
限于篇幅,本文仅对裂缝封闭、混凝土缺陷修补及混凝土构件表面防水处理进行介绍。
3.1 裂缝封闭
根据混凝土裂缝产生的原因主要有以下四种情况:
① 温度变化引起的裂缝;② 混凝土收缩引起的裂缝;③ 荷载作用引起的裂缝;④ 钢筋锈蚀引起的裂缝。
对于这些裂缝的处理,目前有以下方法:
混凝土密实性差,裂缝在0.25mm以下可以直接用涂料处理。使用带有一定延度的聚合物基成膜型弹性涂装材料直接封闭。这类涂料因具有一定的弹性,当裂缝稍有扩展也不会破坏涂层,其主要作用是防水和抗氧气和二氧化碳的渗透能力。
水泥基渗透结晶型涂料封闭。这类产品的作用机理是材料中的活性化物质通过载体向混凝土内部渗透,遇水以后在混凝土的孔隙里形成憎水结晶,从而堵塞了孔道和裂缝,可以使裂缝自行弥合。
大于0.25mm的裂缝,可用同类型的腻子处理,然后再涂涂料。当裂缝大于0.8mm且已经不再发展,可以将裂缝清理干净后注入补缝胶封闭。
3.2 构件表面防水处理
桥梁构件表面使用防水密封剂和涂装材料有很多意义。首先,事实证明,影响桥梁混凝土结构的水主要来源于降雨,因此对钢筋混凝土桥梁进行防水是降低钢筋锈蚀速度的基本手段。其次,保护密封剂和涂装材料还可以减少氧气的渗透,减缓混凝土碳化反应的进程。第三,保护密封剂和涂装材料能有效地抵御化冰盐、空气中的二氧化碳和其它有害化学物质对混凝土结构的侵蚀,延缓各类病害发生发展的速度。总之,采取必要的保护措施对整个结构进行保护,可以长期地解决混凝土的病害问题,有效延长混凝土的使用寿命,延长维修周期,节省维修成本。
3.3 混凝土缺陷修补
在使用过程中,混凝土受撞击或由于钢筋锈胀会产生缺损,受到水损害后更会发生腐蚀现象,这就需要及时修补,否则将引起更大的病害,影响桥梁使用寿命。修复用混凝土与原混凝土如何结合好是修复质量的关键,新补的混凝土与原混凝土收缩不一致会造成结合不良,起不到修复的作用。因此需要用无收缩结合牢固的混凝土。
⑴ 无收缩水泥加固料:是一种高强、早强、免振、自密实、高流态的水泥基复合材料,具有很强的粘结性、耐久性、抗渗性及力学强度。加固料硬化后,均匀密实,强度高。体积稳定,密实度好,不收缩,不产生裂缝,可抵御恶劣环境和腐蚀性介质的侵蚀破坏,大大延长混凝土结构的使用寿命。
⑵ 聚合物水泥复合补强砂浆:是近年来兴起的一种新型多功能的水泥基复合材料。它是以特种水泥、超细矿粉、精选骨料、高聚物辅以各种助剂经独特的物理化学复合改性制成,该体系充分发挥了水泥水化物及高聚物各自的性能优势,使产品既具有水泥类材料的耐久性,又具有一定适应基材变形的柔韧性,克服了传统水泥脆性大的特点,体现出抗渗、不收缩、耐高低温、耐腐蚀,抗冻融、高粘结强度等性能优势。这种材料可作为新旧混凝土耐腐蚀保护层使用。自然条件恶劣及长期浸泡污水中的混凝土结构部分,用涂抹聚合物修补浆外加防腐保护层的方法,可有效地延长维修周期。
⑶ 喷射混凝土修补:对大体积维修应该使用喷射混凝土方法进行,有干喷和湿喷两种,干喷是将水泥骨料和外加剂事先进行混合,并在喷嘴处加水以高速喷射到修补面上。湿喷是将修补砂浆预先用水调好,然后用喷枪喷射到修补面上。干喷和湿喷都可以获得理想的效果。
纤维增强是另一项喷射混凝土的新技术,通过加入纤维可以提高抗弯、抗张和抗开裂的能力。纤维的增强效果与所使用的纤维的弹性模量有直接关系,弹性模量越高,效果越好。
⑷ 建筑于跨海、海岸和临海的钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁,由于环境介质中的氯离子或混凝土原材料中的氯离子渗入到钢筋周围,达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜,引起钢筋锈蚀,削减其有效截面,降低其粘结强度等受力性能,使混凝土保护层顺筋胀裂,是影响桥梁耐久性的主要病害。
对于此类由于钢筋锈蚀引起混凝土缺陷的情况,为了保证修补的有效性和耐久性,在修补的同时应该采用构件表面防腐涂装处理,同时对已锈蚀钢筋进行除锈、防锈处理,保证修补质量。
4 结语
预防性养护作为桥梁日常养护的关键技术,同时又是桥梁经常性、周期性的保养措施,应引起足够的重视。在应用桥梁传统预防性养护技术的同时,应该针对可能出现的桥梁病害、缺陷的类型和损害程度,大力研发桥梁预防性养护新技术,这对延长桥梁使用寿命和节约养护费用等方面具有重要的意义。
参考文献
(1)胡善华,浅谈桥梁预防性养护技术及其发展应用,华东公路,2010年2月,第1期。
(2)汤柏江,贾群,浅析京津塘高速公路桥梁检查和预防性养护,交通世界,2009年,第10期。
关键词 桥梁缺陷;成因;修复加固技术
中图分类号U44 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)108-0164-02
公路桥梁是交通运输系统的重要组成部分,在交通运输过程中起着非常重要的作用。它沟通了各个地区之间的经济联系,决定了交通系统的荷载和流量。近年来,随着我国交通运输业的不断发展,物流行业的发展以及人民生活水平的提高,行车密度及车辆载重越来越大,使人们对公路桥梁的质量和性能提出了更高的要求,对现代桥梁的施工质量和使用寿命逐渐关心起来。公路桥梁投入使用一定时间后,常常由于设计和施工的欠缺而出现一些缺陷。这些缺陷使公路桥梁交通运输的质量和效率降低,埋下极大的安全隐患,甚至威胁到人们的生命财产安全。如果不采取科学合理的措施对公路桥梁进行维护与加固,将可能影响到整个交通系统正常运行,甚至造成交通运输的中断。本文分析混凝土桥梁结构表层缺陷、混凝土构件裂缝缺陷等公路桥梁缺陷及其产生原因,并对相关的加固修复技术进行探讨。
1 混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
混凝土桥梁结构表层缺陷主要可分由施工不当等人为因素引起和自然因素引起为两种,其中,施工不当等人为因素引起的缺陷主要有蜂窝、露筋、麻面、空洞等;自然因素引起的有磨损、锈蚀、老化、剥落等。
由人为因素引起桥梁缺陷的影响因素繁多且十分复杂,如水泥、骨料、脱模剂、模板等材料的质量、品种、配比;施工中的各项措施和工艺如混凝士拌制、运输及入模方式、浇筑方式、拆模时间长短和施工缝处理工艺与方法等均有可能出现失误而导致缺陷的产生。
在施工中,混凝土灌注过程中振捣不到位,分层灌注时违规操作,或在混凝土运输时,由于没有进行相应的保护措施渗入泥块和杂物;以及混凝土离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等因素均可使混凝土桥梁结构表层出现麻面。在进行混凝土桥梁结构施工时,模板缝隙未堵严、支设不牢固或振捣棒碰及模板而使模板移位;钢筋过密、石子扣在钢筋下,使水泥浆不能充满钢筋周围,或钢筋垫块漏放、垫块少而使钢筋紧贴模板,以及保护层处混凝土振捣未能达标都可能产生露筋现象。模板表面粗糙不干净,粘有干硬水泥浆等杂物;脱模剂涂刷不匀或选用脱模剂不当;模板拼缝不严局部漏浆;混凝土振捣不密实或分层厚度控制不好,出现漏振而使气泡未能排出等都会导致空洞。此外,混凝土配合比不当、下料不准确,造成砂浆少石子多或混凝土搅拌时间短拌和不均匀;石子成堆混凝土一次下料过多,未分层振捣等都是导致缺陷产生的因素。
自然因素引起的缺陷主要是由于公路桥梁在使用过程中受到自然因素的影响,如雨水浸入导致钢筋锈蚀膨胀引起剥落,在严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,或者受到具有侵蚀性水溶剂的化学侵蚀等。
2 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
桥梁混凝土裂缝及其危害是一个世界性的问题。桥梁工程中易出现的混凝土构件裂缝有以下几种:温度变化产生的裂缝;混凝士收缩引起的网状裂缝;下缘受拉区的裂缝、施加预应力引起的裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝;使用荷载、运梁不当引起的裂缝;台座施工时或基础使用时变形引起的裂缝。混凝土构件的裂缝将产生非常严重的后果,如不及时处理将对桥梁的使用寿命产生影响,严重者将造成桥塌、车毁、人亡事故。
混凝土结构产生裂缝的原因较多,无论是前期的勘察、设计、施工的具体环节,还是在建造完成后存在不当的使用如超荷载等,均有可能导致产生混凝土构件裂缝。裂缝的产生原因从技术层面来看大致可分为两类,一是由外荷载引起的裂缝,称为结构性裂缝。二是混凝土自身应力形成的裂缝,即非结构性裂缝。裂缝产生的主要还与以下四个因素有关:材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固和反常膨胀;施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,振捣不充分、施工缝处理不当等;环境条件有关的因素,如湿度的变化,构件内外温度的差异、高温熏烤、化学腐蚀等;构造、超过设计荷载以外的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足等。
3 桥梁墩台常见缺陷
桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力,风力,冰压力和浮力等等各种力的作用,混凝土收缩干燥、内外部温差、气温剧烈变化、日照影响而产生的温度拉应力或是由于冻胀、下沉或外倾而产生开裂等均有可能致使桥梁墩台基础出现问题;另外,由于过桥车辆的日益重型化,密集化,使墩台基出现了不同程度的损坏,产生各种裂缝,如墩台网状裂缝、从基础向上发展至墩台上部的裂缝、翼墙和前墙断裂的裂缝、由支承垫石从下向上发展的裂缝、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝等等。
4 加固修复技术
公路桥梁产生的大部分缺陷主要是由施工不当导致的,比如蜂窝和空洞的形成就是因为违规操作,未经过充分振捣就继续灌注所导致,一般情况下只要在施工过程中严格要求,注重材质,是完全可以避免这些缺陷的。当这些缺陷出现的时候,常见的补救方法根据具体情况的不同,采用科学合理的方法进行修补。比如可采用橡胶管注入器将采用新型的材料树脂注入到缝中,使其恢复结构强度;对坑洼、麻面等缺陷,可采用树脂砂浆镘抹;对于载荷过高等问题,可采用钢板贴合、增设桁梁等方法恢复或提高构件强度,增加承载力。对砼构件的缺损应用聚合物改性材料修补,以防钢筋锈蚀或进一步损坏。
公路桥梁桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆进行底面加固;采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋进行顶面加固。还可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等处理桥梁墩台常见缺陷。
5 结论
任何一座公路桥梁的使用过程中,或多或少都带有一定程度的缺陷,而造成桥梁缺陷的成因有很多种。如不加以处理,缺陷将越来越严重,最终危及到桥梁的安全。在对公路桥梁缺陷进行处理时,首先必须深入分析造成公路桥梁缺陷的具体原因,采取科学合理的技术手段对公路桥梁缺陷进行修复加固;更重要的是从设计、施工中去预防缺陷的发生,认真做好建设阶段各个过程的质量控制,彻底地改观这些常见缺陷的出现频率以及影响程度。
参考文献
[1]徐晓光,李晓东.公路桥梁混凝土构件常见外观缺陷及防治措施[J].中国高新技术企业,2011(36).
[2]李福强.公路桥梁工程混凝土外观缺陷的成因和防治措施[J].河南建材,2012(1).
(新疆石河子巴音沟河流域管理处,新疆 石河子 832000)
摘要:排水倒虹吸是上游水库排水穿过灌区骨干输水干渠的关键性工程,工程规模较大,结构受力复杂,工程质量要求严格。倒虹吸在完成后,出现了麻面、蜂窝、掉角等不同程度的质量通病,影响建筑物美观及混凝土的耐久性。因此,通过采用环氧树脂砂浆处理方式,较好地解决了上述问题,为新疆北疆混凝土建筑物外观质量缺陷的修补处理积累了经验。
关键词 :环氧树脂砂浆;混凝土缺陷;修补
1 工程概况
新疆石河子某水库库外渠左岸排水倒虹吸(以下简称A倒虹吸)建筑物总长217.6 m。其中管身段水平投影长120.6 m,由进口斜管段、水平管段和出口斜管段组成。进口斜管段坡度为1 : 4.02,出口斜管段坡度为1 ∶ 4.69。倒虹吸管身为钢筋混凝土箱形结构,横向断面为一联3孔,单孔尺寸为4 m × 4 m。
另一个左岸排水倒虹吸(以下简称B倒虹吸)建筑物总长320 m。其中管身水平投影长200 m,由进口斜管段、水平管段和出口斜管段组成。进口斜管段坡降为1 ∶ 5,出口斜管段坡度为1 ∶ 11.9。倒虹吸管身材料为C30钢筋混凝土,横向断面为一连4孔箱形,单孔过水断面4 m × 4 m。见图1。
上述2个左岸排水倒虹吸是同时施工的,2个倒虹吸各自的首个管身段混凝土拆模后,混凝土外观均存在不同程度的质量通病,需要处理。
缺陷的具体表现:(1)混凝土麻面:混凝土表面局部缺浆粗糙或有小凹坑,但无钢筋和碎石外露。
2 处理方案
目前工程实践中,混凝土表面缺陷的处理方法主要有:对于混凝土浅层裂缝的修补通常是采用涂刷水泥浆或低粘度聚合物封堵以防止水份侵入;对于较深或较宽的裂缝,就必须采用压力灌浆技术修补,修补工作要及时,使混凝土达到内实外光的质量要求。对混凝土所产生的表面产生蜂窝、麻面、表面产生气孔、表面冲蚀等缺陷修补,为了获得可以接受混凝表面颜色,可以经过试验,把白水泥与灰色普通水泥按一定比例混合一起使用,砂应使用筛除了未见颗粒的细砂,砂浆中要掺用聚合物(以如环氧树脂、白乳胶等),并采用砂浆或光滑的石板抹面,以使混凝土表面更光滑[1]。
本文所述倒虹吸管身段混凝土表面麻面及蜂窝均为I类缺陷,需要进行处理,处理方案计划采用环氧树脂砂浆修补。环氧树脂砂浆的优点是其具有强度高、耐久性好、粘接强度高和操作简便等优点,适用于小量拌和施工。
环氧砂浆配合比按试验室出具的配合比设计报告进行。本工程用的环氧砂浆材料成份为西安昊华建筑工程技术有限公司监制制造的成型产品,树脂A组份为环氧基液,树脂B组份为固化剂。配合比为A ∶ B ∶ 石英砂 = 3.0 ∶ 0.6 ∶ 21.4,砂浆3 d抗压强度为37.2 MPa。
3 环氧树脂砂浆修补施工
3.1 蜂窝、麻面修补前的混凝土基面清理
针对混凝土表面产生的蜂窝麻面,在进行环氧树脂砂浆施工前应对表面进行严格的基层处理。对于环氧树脂类混凝土的施工,基层的清洁是保证有优异的黏结性能的前提。本修补工程中采用无尘钻石研磨机清除蜂窝麻面部分的疏松层、油污、水垢、灰尘等,直到露出密实新鲜混凝土为止,然后用凿磨头的电锤打磨光滑的表面,使其形成新鲜、平整毛面,清除表面松动颗粒、砂粒、粉尘,用高压气或高压风水枪冲洗,然后用丙酮清洗干净,对潮湿区域用烘干机烘干。经过处理的基面必须达到坚硬、新鲜、干净、平整和干燥。
3.2 环氧树脂砂浆修补处理施工
环氧树脂砂浆修补处理工艺流程为:进行基面处理(人工研磨机)清除表面灰尘环氧基液涂刷环氧树脂砂浆涂抹修补环氧砂浆收面丙乳水泥浆或丙乳砂浆(细砂)对蜂窝麻面部分修补处理最好按矩形范围。
环氧树脂砂浆修补处理前先在清理干净的基面上均匀涂抹界面剂(环氧树脂基液),以增加黏性。环氧树脂基液按比例进行混合,人工搅拌均匀后,用刷子涂抹在干燥的混凝土基面上,环氧树脂基液的涂刷厚度在0.5 mm左右,涂刷要求薄厚均匀,充分湿润基面,做到基液层无气泡、无针孔等缺陷,做到不漏刷不流淌。
基液涂抹完成后, 按试验室出具环氧树脂砂浆配合比,按比例混合,充分搅拌均匀,使环氧树脂砂浆材料全部达到湿润,没有干斑点。由于每个修补块面积不大,所以注意每次配料不宜过多,根据情况进行定量配置,一般在30 min之内用完,避免浪费。
待基液用手触摸有拉丝现象时,开始涂抹环氧树脂砂浆。因为涂抹面积不大所以每个矩形修补块一次完成修补,修补施工时要用镘刀将砂浆面用力压实、抹光[2]。
修补环氧树脂砂浆施工后,待其硬化后, 在其表面涂抹丙乳水泥(孟电42.5水泥)浆或丙乳砂浆(细砂),其配比根据试验室调配的不同颜色的浆液,按现场实际颜色挑选使用。
3.3 混凝土修补面的养护
采取专人养护7 d,保持修补面湿润,以防砂浆干缩变形或裂缝。
4 小结
按照操作程序使用环氧树脂砂浆修补过的蜂窝麻面部位,经过半年多的观察,没有出现砂浆干缩变形或裂缝,与周围混凝土面形成一体,修补处理良好,达到美观、平整、光洁效果。本次修补处理施工得到了业主、监理和运行管理单位的肯定。
参考文献
某煤码头设计靠泊3.5万吨级的散货船型,共2个泊位,其中一号泊位长237.5m,于1986年投入使用;二号泊位长261.5m,于1991年底建成投产。引桥1座,长264m,宽度16m。码头主体结构采用高桩梁板结构。根据使用和发展需要,对二号泊位进行升级改造,工程于2008年10月完成,二号泊位由3.5万吨级升级为5万吨级。2012年5月的《码头结构试验检测报告》提出码头及引桥其他检测结果皆正常,唯独钢筋混凝土各项性能参数检测中构件氯离子侵蚀比较严重;码头主体底部方桩外观情况良好,靠船墩底部灌注桩外部钢护筒锈蚀,基桩与海床结合处无冲刷、淘空和下切现象;码头上部结构各种等级的外观劣化构件占总构件的比例大约为2%到14%;码头面层分布有大量裂缝。
2方案维修工艺
根据检测报告结果进行三方面维修:增设加强墩:为保证5万吨级船舶安全靠泊,在二号泊位原有1#靠船墩和2#靠船墩位置的码头平台后沿分别增加2个加强墩,为更好地保证加强墩与原码头结构的受力的整体性,对每个加强墩和码头对应的3根横梁进行化学植筋以实现整体连接,每根横梁化学植筋9根Φ25mm钢筋和加强墩连接,植筋数量共54根;对码头上部结构进行维修:包括对外观劣化度评为C~D级的横梁、纵梁、桩帽、靠船构件及π型板中存在的锈蚀裂缝和混凝土表面缺陷进行修补;对个别码头构件局部损伤进行修复。对码头附属设施进行更新改造:包括系船柱的更换和靠船墩橡胶护舷更新。现重点介绍码头上部结构进行维修的方案:根据《港口水工建筑物检测与评估技术规范》相关规定,对主要构件外观劣化等级进行了分级。D级裂缝修补方案:外观劣化度D级腐蚀破坏比较严重,严重影响结构的强度、耐久性和结构安全。采用加固型修补与保护型修补结合的维修方案,恢复受到损坏的结构强度,恢复整体性,延长结构寿命。修补时沿裂缝处凿“V”形槽,槽顶宽100mm,凿除混凝土的范围延伸至钢筋未锈蚀处,对构件腐蚀钢筋进行除锈处理,并用自来水冲洗擦干,钢筋表面涂刷富锌环氧涂料防锈。对现有钢筋截面积损失超过原有钢筋截面积10%时,补焊钢筋至主筋面积满足原设计规定值。除锈后,先在“V”形槽表面刷底涂料(丙乳净浆),再在槽中充填修补材料。C级裂缝修补方法:外观劣化度C级破坏发生在纵梁、横梁、前沿π板及靠船构件中,确定采用保护型修补方案,控制其发展,防止裂缝进一步发展,延长结构寿命。在对结构进行修补时,沿裂缝处凿“U”形槽,槽顶宽100mm,将混凝土凿除40mm深度,即其修补断面为底宽100mm,深度40mm的“U”形面积,在槽中充填修补材料。码头混凝土表面缺陷修补方法:混凝土表面缺陷修补按交通部《港口水工建筑物修补加固技术规范》规定进行。采用丙乳砂浆作为修补材料,在混凝土表面缺陷处凿毛,并露出密实部分,冲洗干净,在缺陷处进行机械喷涂丙乳砂浆。
3结语
关键词:民用建筑;混凝土结构;裂缝;修补
Abstract: in this paper the author of actual work experience, on the analysis of the concrete crack formation, and on the basis of the design of the crack repair and repair work method for the study, in order to achieve the purpose durability.
Keywords: civil building construction; Concrete structure; Crack; repair
中图分类号:TV543文献标识码: A 文章编号:
前言
随着我国国民经的快速发展,人民生活水平不断的提高,基础设施的发展更是迈向,特别是土木工程也受到了很大影响。在民用建筑工程中,混凝土结构仍然占据着主导地位,而不管什么混凝土建筑都会因为这样那样的原因而出现不同程度的裂缝。裂缝的产生必将会对建筑结构产生一定的破坏,因此,民用建筑混凝土结构的裂缝问题越来越受到人们的关注。
1混凝土裂缝形成的原因
(1)选用不适当的材料
水泥中有害物质过量、骨料、添加剂使用不恰当;水泥水化热过高;使用不恰当的外加剂;混凝土比例失调;不良性能的钢筋技术;过期的水泥或选用不当的品种等。民用建筑混凝土结构出现裂缝主要成因是由于材料选择不当,一般以选配不合适形成了化学性缺陷而导致裂缝产生。
(2)设计构造不合理
结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
(3)结构受荷严重
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。
(4)地基的变形
在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
(5)环境造成的影响
环境是民用建筑混凝土结构产生裂缝的其中一个因素。如:地震火灾的侵害;构件表面遇到高温;混凝土受化学物品的腐蚀;天气气温、湿度差异和变化等都是常见的环境因素。这些造成裂缝产生的环境因素中有化学性缺陷也有物理性缺陷,这些缺陷影响混凝土结构进而产生裂缝。
(6)施工方面存在的问题
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。比如:初期得不到良好护理;不良的振捣;模板支架固定不好或下沉;不合理的钢筋骨架结构;由于天气原因受冻;混凝土下沉;浇筑速度过快;使用不恰当的操作规程;长时间的运输搅拌;浇筑速度太快;拆模过早;没有处理好施工缝接茬;配筋乱踩而减小保护层;模板刚度不够;施工不规范导致物理缺陷等等这些因素都会使混泥土结构出现裂缝。
2修补设计
进行修补设计的原则是根据现实情况来决定是否需要进行修补处理和加牢加固。对恢复耐久性的设计的裂痕或开裂结构构件的机能时,更重要的是要选择正确的修补方法,合理的修补材料、和最佳的修补时机。这些条件对修补设计显得更重要。修补时,要从以下几点来考虑进行:
(1)根据是否需要修补做出准确判断,如果真的需要,要设定修补的范围和规模,同时在现场按要求进行二次调查。
(2)掌握开裂程度,如裂缝的大小、深浅和形状等,研究建筑物的重要环境条件,如一般环境和特殊环境,只要指普通自然环境、靠近温泉地带、工厂地区、酸碱盐类环境、寒冷地带和热带地区等。
(3)考虑造成开裂的环境条件,对修补目的以及恢复的目标进行明确的规定,使用最合适的修补材料、修补方法、修补时间进行修补。根据裂缝开裂的成因及开裂现场的具体情况决定选择哪种修补方法。此外,如果构筑物正好处在环境比较苛刻的地方比如盐类环境,选择的修补材料及方法要比修补普通环境条件用的材料和方法高一个等级。最好在裂缝稳定后再进行修补工作,如果裂缝是随着温度等环境条件逐渐变化的,那么修补最好在裂缝最宽的时候进行。由于竣工时的初期性能、劣化程度、劣化范围、建筑物的耐用时间、开裂原因等不同导致混凝土建筑物及其构件的修补恢复目标出现差异,还有就是保修的年限也不全一样。
(4)必须充分研究机械材料、修补作业时需要的脚手架、施工现场对周围环境的安全是否有保障。
3修补方法及特点
3.1表面修补法
常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。
(1)涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3mm~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。
(2)增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
(3)压抹环氧胶泥:对于数量不多,又不集中,缝宽>0.1mm的裂缝可采用此法处理。
(4)环氧浆液粘贴玻璃丝布:一般采用环氧树脂胶料或环氧焦油胶料,粘贴1层~2层玻璃丝布。
(5)表面缝合:在裂缝两边钻孔或凿槽,将U形钢筋或金属板放入孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固,以达到缝合裂缝的目的。
3.2局部修复法
常用的方法有充填法,部分凿除重新浇筑混凝土、预应力法等。
(1)充填法:用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭,其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。
(2)预应力法:用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿入螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力,
(3)部分凿除重新浇筑混凝土:对于钢筋混凝土预制粱等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。
3.3灌浆法
将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的黏结强度,与混凝土能较好地黏结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙,使之不透水并增加建筑物强度。
结束语
综上所述,民用建筑中经常会出现混凝土结构裂缝的现象,给广大的居民带来了极大的不便。要保证民用建筑混凝土结构的质量,就要落实民用建筑混凝土结构为什么开裂,才会决定用什么样的修补方法,最终根据不同的实际情况用不同的方法来实施修补,这样才能达到良好的效果。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2000
[2] GB50300-2001 建筑工程施工质量验收统一标准[S].2001