北方地区水工混凝土建筑物常见病害及修复对策.pdf
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1、规 划 战略 水利规划与设计 2 0 1 6 年第 5 期 DOI :1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 2 4 6 9 2 0 1 6 0 5 0 0 8 北方地区水工混凝土建筑物常见病 害及修复对策 王俊达 ( 辽宁省水利工 程建 设质量与安全监督 中心站 ,辽 宁 沈 阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘要 :针对我 国北方地区独特的寒冷干旱 气候环 境特 征 ,探 寻该 区域水 工建 筑物 常见病 害的类型及 成 因机理 ,同 时有针对性地提 出了水工建筑物施 X - 修 复对 策。研 究可为 同类型 区域水 工混凝 土建筑物的病害诊 断与施工修 复提 供有益借鉴
2、 。 关键词 :北方地 区;水工建筑物 ;病 害机理 ;修 复对策 中图分类 号 :T V 6 9 8 2 文献标识码 :A 文章 编号 :1 6 7 2 - 2 4 6 9 ( 2 0 1 6 ) 0 5 - 0 0 1 7 0 3 引言 我 国北 方地 区水 工 混凝 土建 筑 物在 承 受 满足 安 全荷载组合 的同时 ,还受 到特殊 自然 环境 的侵蚀 , 如 冻融 破坏 、土壤 盐分 离子 侵蚀 、高 矿化 度 灌溉 回 归水 、大气 碳 化及 干湿 循环 破坏 等 作 用 的影 响 ,进 而导致水工混凝土建筑物出现裂缝 、冻胀 、冲磨与 空蚀 、碳化及碱骨料反应等侵蚀破坏现象 ,严
3、重影 响该区域水利工程的安全运行 ,制约了水利工程效 益 的正常 发挥 。北 方地 区水工 混凝 土 结 构需 经 常进 行 修 补 ,以确 保该 区域 水 工混 凝土 结 构 的强 度 及 耐 久 性 ,消 除工 程 运行 中 的安全 隐患 。因此 ,有必 要分析该区域水工混凝土建筑物常见病害成 因并提 出相应的施工修复技术 ,研究可为类似工程 的更新 改造和维护维修提供决策依据。 1 水工 混凝土建筑物 常见病 害类型及成 因 1 1 裂 缝 裂缝为影响北方地区水工混凝 土建筑物耐久性 的重要因素 ,按其产生原因分为 :外荷载裂缝、变 形裂 缝 、施 工裂 缝 ;按裂 缝 的形 态 分 为
4、 :水平 与垂 直裂 缝 、横 纵 向裂缝 、斜 向和放 射 形 裂缝 ;按 裂缝 深浅分为 :贯穿裂缝 、深层裂缝和表面裂缝 。 水工混凝土建筑 物裂缝产 生的原因主要包括 : 新浇筑混凝土水化放热 ,混凝土过大的内外温差 引起混凝土变形 ,从而产生裂缝 ;在外部约束力 作用下 ,混凝土硬化而导致的裂缝 ;厚度较大构 件 中因混凝土塑性塌落而导致的裂缝 ;混凝土 中 的活性 骨 料 与碱 性物 质发 生 反应 ,使 混凝 土膨 胀 开 裂;运行中的混凝土结构因不均匀沉陷或承受过 载而产 生 的裂缝 。 1 2冻胀 破坏 北方地区混凝土衬护渠道受干旱少雨 、季节及 昼夜 温 差 大 等 气 候
5、 因 素 的影 响 ,冻 胀 破 坏 现 象 严 重 ,其形式主要包括 :现浇混凝土板破裂 。在 浇筑混凝土板时外界温度过低 ,将会导致现浇板出 现裂缝 ,并会 随着 时间不断蔓延 ; 隆起 和塌 陷。 温度变化 、地下水位变化等因素会造成混凝土渠道 地基隆起或塌陷 ,进而造成混凝土衬砌板的破 损 ; 预制 衬砌 板破 坏 。因混 凝土 渠道 边坡 与 底板 结 合 处受到地基 土变形 的影 响,出现鼓 胀、滑塌现象 , 破坏了预制混凝土板 。 造 成渠 道混 凝 土衬砌 冻胀 破坏 的原 因包 括 ; 渠 道基 础 土壤入 冬 前 的含水 量超过 土 壤起 始 冻胀 含 水量 ; 衬 砌 基
6、 土属 于冻 胀 土 类 ; 气 温低 于 O q C。土壤 结 冰时 ,体积 膨胀 破坏 昆 凝 土衬 砌面 板 。 1 3冲磨与空蚀 北 方 地 区 的 压 力 前 池 、涵 管 、渡槽 、倒 虹 吸 、 闸 门等过 水混 凝土 建筑 物长 期受 到水 流 中泥沙 和 高 速水 流 的磨损 与空 蚀 ,造成 混凝 土局 部 表 面呈 现 凹 痕麻面 、粗骨料及钢筋外露等破坏。 1 4碳化 破坏 长期与大气接触的水工 昆 凝土建筑物 ,大气中 的 C O 将渗入混凝土内部孑 L 隙并溶解于水分 中,且 与胶凝材料发生多相化学物理反应 ,产生钙矾石等 收稿 日期 :2 0 1 5 0 8 0
7、2 作者简介 :王俊达 ( 1 9 8 5年一 ) ,男 ,工程师。 1 7 2 0 1 6年第 5期 水利规划与设计 规 划战 略 物质 ,降低 了混凝土建筑物的强度H 。同时,混凝 土内部 P H值 小于 1 0的孔 隙溶液会逐渐腐蚀 钢筋 的钝化膜 ,致使钢筋锈蚀膨胀 ,甚至剥离 ,引起混 凝 土开 裂 ,从 而 严 重 影 响 水 工 混 凝 土 建 筑 物 的 耐 久性 。 1 5碱骨 料反 应 北方 地 区水工 混 凝 土 中富 含 大 量 的 碱性 物 质 , 骨 料 中的氧化 硅等 物质 易与这 些碱 性 物质 反应 生 成 吸 水膨 胀凝胶 ,从 而 降低混 凝土 的强度 。
8、 2 水工混凝 土建筑物施工修复对策 2 1 环 氧树脂 砂 浆水 下裂缝 修复 技术 针对 北方 地 区水工 混凝 土建筑 物 普遍 存 在 的水 下 裂缝 问题 ,环 氧树脂 水泥 砂浆具 有 允许 砂 浆带 水 施 工作 业 、水 下 抗 分 散 离 析 性 好 、水 下 强 度 不 损 失 、养 护期 短等优 势 ,可在 水 下 ( 2 02 5 ) 4 6 h 初 凝并 实现 了胶 黏剂 与混凝 土强 度 的叠 加 ,对水 工 混 凝 土水下 裂缝具 有 较好 的修 复效果 。 环氧树脂砂浆采 用 E 5 1或壳牌 8 2 8环氧树脂 、 1 0 8 5水下 固化 剂 、水 泥 及
9、河 砂 按 照 一 定 重 量 比 与 水拌合而成 ,具体修复施工工序为 :查缝定位 后 钻孔 清孔 ,之 后布设 与采 用 的灌浆 方 式 及地 质条 件相适 应 的灌浆 系统 ,确保 灌浆 管 路 、 出浆 设施 与 缝 面畅通 ;将 水 泥 与 河 砂 按 1 : 2比 例混 合 均 匀 , 严格 控制水 灰 比为 0 3 6 0 4 0 ,之 后在 水泥砂 浆 中 掺入定量的环氧树脂并搅拌 1 0 m i n ,将 1 0 8 5型水下 固化 剂按 固化 剂与环 氧树 脂 1 : 1的 比例 掺入 上 述 砂 浆中,均匀搅拌 5 m i n后即可使用 ;采用连接 灌 浆泵 自下 而上地
10、 将环 氧树 脂砂 浆浆 液均 匀 灌注 整 个 缝 面 ,若灌 浆 时发现 漏浆 、冒浆现 象 ,可 采用 表 面 封堵 、嵌缝、低压间歇灌浆等方法处理 。 2 2输水 防渗 渠道 修复 技术 针对 北方 地 区混 凝 土衬砌 渠道 因冻 胀 所 引起 的 破 坏 ,具 体修 复施 工工 序为 : 清淤 拆板 。对 需 修 复渠道清除淤泥 ,自上而下地拆 除渠道 旧混凝 土 板 ,轻拆 轻放 并整 齐码 放在合 适 位置 ,同时 清除 其 粘结的砂浆、泥沙 ;开挖削坡。按照设计的渠道 中线、渠底高程及断 面尺寸进 行削坡 修整 对 沉 陷 、滑坡严重渠段抛填夯实砂石进行换基处理 ; 渠道衬砌
11、 。在清理后 的渠坡 、渠底等处洒水润湿、 整平密实。之后紧贴基础铺设 防渗塑料薄膜 ,并按 照 先渠底 后坡 面 的顺 序 铺设 保 温 板 与 薄 膜 预 制板 , 随后进行 砂 浆垫层 与混 凝土板 衬 砌板 的铺 设 ,确 保 1 8 混凝 土衬 砌板 达 到设 计 平 整 度 ,并 用 C 干 硬 性 细 石混凝土对混凝 土板勾缝 ,要求板缝密实 、光 滑、 饱满 。养护。勾缝 1 2 h后进行洒水养护 ,养护时 间不 低于 1 0 d ,同时依 据 衬 砌混 凝 土 板厚 度 与 设 计 要求 制作 伸缩缝 ,最后将 拌合 好 的干 硬性 锯末 水 泥 砂浆 浇筑 至伸 缩缝 并抹
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