關(guān)于水工混凝土建筑物的病害與防治問題的思考

1、關(guān)于水工混凝土建筑物的病害與防治問題的考慮近年來，水工混凝土建筑物的病害診斷與修補(bǔ)方面獲得了新的成就，圍繞著建筑物病害診斷與修補(bǔ)這一課題，進(jìn)展了大量科研工作和工程理論，并獲得了很大的進(jìn)步，所有這些新開展，是新技術(shù)進(jìn)步開發(fā)了新的應(yīng)用領(lǐng)域，而應(yīng)用又反過來為新技術(shù)進(jìn)步提供了動(dòng)力一、病害檢測(cè)與評(píng)估水工混凝土建筑物各種病害、缺陷，大多始發(fā)于或顯露于構(gòu)造外外表，如裂縫、破損、磨蝕、滲漏、鋼筋銹蝕以及構(gòu)造外觀變形等。有些病害的起因比較簡單，僅根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查、測(cè)繪病害的形態(tài)、范圍和程度，就可以分析清楚和做出判斷。要對(duì)建筑物病害做出正確評(píng)估，一方面應(yīng)重視原形觀測(cè)資料的分析，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可靠的情況下，根據(jù)它們的變

2、化趨勢(shì)來評(píng)價(jià)建筑物的平安與否，目前多以效應(yīng)量的變化趨勢(shì)作為評(píng)估根據(jù)；另一方面是離不開有經(jīng)歷的專業(yè)人員和專家相結(jié)合進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)觀察檢查，以及對(duì)實(shí)測(cè)資料的全面綜合分析并做出平安評(píng)價(jià)。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一，裂縫大體上可分為兩類：一是施工期出現(xiàn)的裂縫，主要是濕度、干縮引起的；二是運(yùn)行期出現(xiàn)的裂縫，其原因比較復(fù)雜，包括荷載、溫度、地震、根底變形及化學(xué)反響等。有些裂縫僅從外觀形態(tài)、工程特征及環(huán)境條件上就可找到原因。例如，鋼筋銹蝕后的沿筋裂縫，外觀上容易判別；假設(shè)從混凝土密實(shí)度、保護(hù)層厚度、碳化深度等方面進(jìn)展檢測(cè)，將有助于深化認(rèn)識(shí)并制定合理處理方案。對(duì)于混凝土內(nèi)部缺陷，如蜂窩、孔洞、溶蝕及混凝土疏

3、松部位等，可采用回彈儀測(cè)強(qiáng)法、超聲法或超聲-回彈綜合法、射釘法等來檢測(cè)評(píng)估。近年來國內(nèi)在這方面有較大開展，應(yīng)用面波儀、探地雷達(dá)進(jìn)展缺陷檢測(cè)。探地雷達(dá)方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜電磁波技術(shù)，利用一個(gè)天線發(fā)射高頻寬頻帶電磁波，另一個(gè)天線接收來自地下介質(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其途徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化。因此，根據(jù)接收到波的傳遞時(shí)間、幅度與波形資料可推斷介質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造。大多數(shù)病害檢測(cè)仍需要檢測(cè)混凝土現(xiàn)實(shí)強(qiáng)度，最直觀、最有效的手段仍是鉆芯取樣，同時(shí)可檢查內(nèi)部缺陷，如滲水途徑、裂縫、孔洞、疏松夾層、混凝土與巖石接合情況等，當(dāng)疑心有堿骨料反響時(shí)，對(duì)芯樣

4、進(jìn)展膨脹試驗(yàn)、切面觀察、含堿量測(cè)定等，有助于綜合分析和做出合理評(píng)價(jià)。二、新材料應(yīng)用1、水泥基浸透結(jié)晶型防水材料近年來，由于多種原因?qū)е禄炷敛牧峡節(jié)B性降低的情況日趨嚴(yán)重，引起國內(nèi)外工程界的極大關(guān)注。水泥基浸透結(jié)晶防水材料是波特蘭水泥、硅沙和多種特殊的活性化學(xué)物質(zhì)組成的灰色粉末狀無機(jī)材料。這種材料的作用機(jī)理是特有的活性化學(xué)物質(zhì)利用水泥混凝土本身固有的化學(xué)特性和多孔性，以水為載體，借助于浸透作用，在混凝土微孔及毛細(xì)管中傳輸，再次發(fā)生水化作用，形成不溶性的結(jié)晶并與混凝土結(jié)合成為一整體。由于結(jié)晶體填塞了微孔及毛細(xì)管孔道，從而使混凝土致密，到達(dá)永久性防水、防潮和保護(hù)鋼筋、增強(qiáng)混凝土構(gòu)造強(qiáng)度的效果。水泥基

5、浸透結(jié)晶型防水材料分為混凝土外表處理用的防水材料和內(nèi)摻的混凝土本體防水劑，分別適用于混凝土外表處理防水體系和混凝土本體自防水體系。一般情況下混凝土外表處理防滲漏，按比例與水拌合成漿，可以涂刷或噴涂在混凝土外表。試驗(yàn)說明，當(dāng)外表裂縫寬度在0.30.5以內(nèi)時(shí)，不必灌漿，只需用這種材料外表涂刷一層，由于活性物質(zhì)滲入再次水化作用生成結(jié)晶體堵塞了裂縫，因此裂縫將逐漸自動(dòng)修復(fù)。2、聚合物水泥砂漿類材料聚合物水泥砂漿作為防滲、防腐、防凍材料已在水工混凝土建筑物修補(bǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。這種以少量膠乳材料對(duì)水泥砂漿或混凝土改性后，增強(qiáng)其抗?jié)B性、抗碳化和抗凍性，經(jīng)過近20年的工程理論證明，是一種性能可靠、經(jīng)濟(jì)、施

6、工方便的修補(bǔ)材料，目前已列入有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)程，施工方法有人工涂刷，噴涂及灰漿機(jī)濕噴，大大進(jìn)步了施工速度及施工質(zhì)量。推薦采用丙烯酸聚合物改性水泥砂漿，因?yàn)樗臋C(jī)械性能和化學(xué)性能均優(yōu)于其他膠乳。3、新型灌漿材料利用環(huán)氧樹脂和聚氨酯在一定條件下制備出可以形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的新型化學(xué)灌漿材料PU/EP-IPN。該化灌材料綜合了環(huán)氧樹脂漿材和聚氨酯漿材的性能優(yōu)點(diǎn)，漿材粘度低、凝結(jié)時(shí)間可調(diào)、強(qiáng)度高、變形性和可灌性都很。水下混凝土灌漿試塊的粘接抗拉強(qiáng)度能達(dá)1.05Pa。是一種性能優(yōu)良、適用性強(qiáng)、適宜水下灌漿的多功能新型灌漿材料。三、新技術(shù)、新工藝1、水下修補(bǔ)材料及水下修補(bǔ)技術(shù)獲得較大進(jìn)展最新消

7、費(fèi)的適于水下修補(bǔ)施工的嵌縫材料GB遇水膨脹止水條、水下快凝堵漏材料、PU/EP、IPN水下灌漿材料、水下伸縮縫彈性灌漿材料、水下彈性快速封堵材料等大多采用先進(jìn)的高分子互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)水下修補(bǔ)施工的特點(diǎn)，材料的固化時(shí)間可調(diào)，曾在陳村水電站壩上游面水下伸縮縫修補(bǔ)和引灤入津隧洞水下底板裂縫修補(bǔ)工程中進(jìn)展了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，效果良好。高分子互穿網(wǎng)絡(luò)水下PB快速封堵材料及灌漿材料，可在幾分鐘至幾非常鐘固化，強(qiáng)度增長快，與混凝土和金屬構(gòu)造粘結(jié)強(qiáng)度高，已在多項(xiàng)工程中成功應(yīng)用。水下修補(bǔ)施工已不再主要依靠潛水員體力勞動(dòng)，一些大壩水下工程公司，具有液壓泵、液壓潛孔鉆、液壓梯形開槽機(jī)、液壓打磨機(jī)等一系列先進(jìn)施工設(shè)備，

8、已形成水下裂縫及伸縮縫修補(bǔ)的成套技術(shù)。2、混凝土裂縫注漿技術(shù)自從環(huán)氧樹脂類高分子材料被用于混凝土建筑物裂縫修補(bǔ)工程后，至今它已經(jīng)成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應(yīng)用。3、鋼板及碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)鋼板通過粘結(jié)力強(qiáng)大的粘結(jié)劑與構(gòu)造嚴(yán)密結(jié)合為一體，共同承擔(dān)荷載，對(duì)構(gòu)造的抗拉、抗彎、抗剪等才能進(jìn)展補(bǔ)強(qiáng)，顯著進(jìn)步強(qiáng)度和韌性，恢復(fù)承載才能，延長使用壽命。由于鋼板貼合部位的混凝土受到約束，可控制已有裂縫的擴(kuò)展，防止新裂縫的產(chǎn)生。因此，粘結(jié)劑的性能及粘貼工藝是成功與否的關(guān)鍵。碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)是利用高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束，用環(huán)氧樹脂浸漬形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料將片材用專用環(huán)氧樹脂膠

9、粘貼在構(gòu)造外外表受拉或有裂縫部位，固化后與原構(gòu)造形成一整體，碳纖維即可與原構(gòu)造共同受力。由于碳纖維分擔(dān)了局部荷載，就降低了鋼筋混凝土的構(gòu)造的應(yīng)力，從而使構(gòu)造得到補(bǔ)強(qiáng)加固。由于耐久性好，施工簡便，不增大截面，不增加重量，不改變外形等優(yōu)點(diǎn)，日漸受到國內(nèi)外工程界重視。碳纖維復(fù)合材料用于混凝土構(gòu)造的補(bǔ)強(qiáng)加固在我國只有幾年的歷史，但開展迅速。1997年由日本引進(jìn)該技術(shù)，近幾年主要用于鋼筋混凝土建筑物的梁、板、柱等構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)加固。在水工混凝土建筑物補(bǔ)強(qiáng)加固工程中，南京水科院在山東和新疆的兩項(xiàng)工程中采用了這項(xiàng)新技術(shù)。目前國內(nèi)雖能少量消費(fèi)碳纖維片，但在材質(zhì)均勻及預(yù)浸樹脂含量等關(guān)鍵技術(shù)方面與國外相比，尚有較大差

10、距。粘結(jié)用的環(huán)氧樹脂材料，對(duì)不同部位的使用功能和使用條件需選用不同型號(hào)，不同的性能指標(biāo)。國產(chǎn)樹脂性能比較單一，與國外產(chǎn)品性能相比，差異較大，這些都是國產(chǎn)材料急需解決的重要問題。4、新的施工設(shè)備化學(xué)灌漿設(shè)備，油缸和泵體作為執(zhí)行元件，液壓動(dòng)能作為動(dòng)力源，采用分體式構(gòu)造，包括自動(dòng)調(diào)速穩(wěn)壓變量泵和密閉的儲(chǔ)漿、送漿管路系統(tǒng)，可進(jìn)展遠(yuǎn)間隔 控制。同以往化灌設(shè)備相比，有以下特點(diǎn)：1壓力范圍為010Pa，排漿量為020L/in，可以任意調(diào)節(jié)，使設(shè)備做到低壓時(shí)大流量，高壓時(shí)小流量。2根據(jù)化學(xué)漿材反響不可逆的特性，兩種不同的化學(xué)漿材分別由兩個(gè)獨(dú)立的工作缸體吸進(jìn)和排出。3混合系統(tǒng)采用靜態(tài)液體混合器，代替以往的敞開式

11、混合，防止了漿材氣味散發(fā)，有利于環(huán)保和人身安康。4儲(chǔ)存漿材和輸出漿材采用全密封管路系統(tǒng)，使氣味降到最校高壓無氣噴涂設(shè)備是為解決環(huán)氧樹脂、聚氨脂等材料的快速、大面積噴涂而研制的。這是以壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)高壓泵，利用高壓泵氣缸與柱塞缸的面積差將壓力放大。四、病害預(yù)防隨著混凝土材料技術(shù)和設(shè)計(jì)理論、施工程度的不斷進(jìn)步，混凝土或鋼筋混凝土建筑物經(jīng)過50年或更長的使用時(shí)間，沒有必要采取特殊方法對(duì)建筑物進(jìn)展補(bǔ)強(qiáng)、加固、防滲處理?？墒菑默F(xiàn)實(shí)情況來看，水工混凝土建筑物卻存在著各種各樣的缺陷和病害，甚至尚未建成，就出現(xiàn)嚴(yán)重工程缺陷，或者剛投入使用，就不得不進(jìn)展修補(bǔ)。將來建筑工程的設(shè)計(jì)、施工和使用三個(gè)階段都必須重

12、視水工混凝土建筑物老化病害的預(yù)防措施。今后應(yīng)優(yōu)先考慮采用新材料、新工藝、新技術(shù)維修帶病運(yùn)行的建筑物和把不斷更新的專門技術(shù)應(yīng)用于新建筑。在這個(gè)不斷創(chuàng)新的年代里，人們對(duì)混凝土材料的認(rèn)識(shí)，已從以往偏面追求高強(qiáng)度逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎酶咝阅芑炷?，這種轉(zhuǎn)變的本身就是重大的變革。近年來對(duì)纖維加強(qiáng)混凝土、聚合物混凝土的研究工作也已獲得較大進(jìn)展。聚合物波特蘭水泥混凝土在拌和過程中參加單聚合物或聚合物后，當(dāng)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，聚合物基體在混凝土基體內(nèi)形成，從而使混凝土材料戊、具有較高的抗?jié)B性、耐久性和耐磨損，已用于溢洪道、消力池及容易發(fā)生凍融破壞部位。根據(jù)當(dāng)前或即將到達(dá)的程度，消除混凝土材質(zhì)劣化引起的各種病害，混凝土建筑物是可以耐久使用的，平安使用期是可以比方今認(rèn)識(shí)的增加很多。有必要改變以往建筑物先天缺乏，后天修補(bǔ)的看法和做法。建議規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和使用等有關(guān)部門，必須采取相應(yīng)的措施，正確對(duì)待建筑物老化病害的預(yù)防問題。絕大多數(shù)水工建筑物的破壞過程不是突然發(fā)生的，都有一個(gè)緩慢的從量變到質(zhì)變的過程，日常認(rèn)真細(xì)致的檢查，經(jīng)常的觀測(cè)以及對(duì)其結(jié)果的分析，不僅可以發(fā)現(xiàn)構(gòu)造的缺陷，而且可以據(jù)以確定消除缺陷的處理方案。局部細(xì)微