受潮汐环境影响的病害混凝土常用加固施工技术_李文书.pdf
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1、2023.No.3四 川 水 利受潮汐环境影响的病害混凝土常用加固施工技术李文书(中国水电基础局有限公司,天津,301700)【摘要】我国水路运输行业有着悠久的历史,特别是改革开放以后,水路运输事业快速发展,与之相应的码头建设也加快进程。目前,大量的水运在役港口由于长期使用,受施工、设计及海边潮汐环境侵蚀或不当使用等诸多因素影响,建筑物混凝土结构出现不同程度的劣化、功能降低状况,病害混凝土影响部分使用功能,缩减建筑寿命,迫切需要对其进行修补加固,文章对常用加固技术进行了分析总结,供相关类似工程参考。【关键词】潮汐环境病害混凝土加固施工技术中图分类号:U657.4文献标志码:B文章编号:2095
2、1809(2023)030063050前言钢筋混凝土结构结合钢筋与混凝土优点,已成为最常用结构形式之一。处于沿海及近海地区的混凝土结构,由于海洋环境中氯离子对混凝土结构侵蚀,引起钢筋锈胀而使混凝土结构发生早期损伤,导致结构耐久性降低。除海洋环境本身属强腐蚀环境因素外,周边环境的日益恶化、部分混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量存在薄弱环节等因素,致使我国海边混凝土结构大部分在使用 10 年左右即出现较严重腐蚀破坏,给国家建设和经济发展造成巨大损失1。厦门某码头已建成并投入使用多年,码头为高桩梁板式结构。基桩采用灌注桩,上部设置桩帽和横梁,横梁顶面设置牛腿,安装面板,采用无纵梁大板结构,局部排
3、架临海侧设置有水平联系梁。码头前沿设置趸船基础结构墩。码头混凝土结构在长期受海水潮汐干湿交替影响下,出现了不同程度的破损,主要包括裂缝、钢筋锈蚀、保护层脱落等,影响结构安全和部分使用功能,降低了码头耐久性和使用寿命。基于安全考虑,对码头进行修复加固处理,现已完成加固修复并投入使用一年之久,取得了良好的加固处理效果。本文以该码头为例,简要介绍受潮汐环境影响的病害混凝土几种常用加固施工处理技术。1受潮汐影响常见混凝土病害1.11.1裂缝裂缝1.1.11.1.1未贯穿裂缝未贯穿裂缝混凝土浇筑完成后受海边环境风吹影响,混凝土表面水分收缩过快,在混凝土结构物表面,形成宽度小于 0.2mm 的浅层裂缝,裂
4、缝走向一般在混凝土结构面,未穿透结构物边缘。此病害一般未对建筑物钢筋产生破坏。本项目主要发生在面板底部。1.1.21.1.2贯穿裂缝贯穿裂缝混凝土浇筑完成后受强海风及潮汐影响,在混凝土结构物表面形成宽度大于 0.2mm,且在混凝土表面边缘贯穿,在结构物的两侧能看到明显连通贯穿裂缝。此病害一般会对钢筋产生破坏,致使钢筋锈胀,并明显在混凝土表面发现有钢筋锈迹。此病害主要发生在连系梁结构。1.21.2混凝土表面破损混凝土表面破损由于原材料级配偏差,混凝土搅拌时间短,分层浇筑厚度大,振捣不到位不密实,混凝土和易性差,模板孔隙封堵欠佳,模板支撑不牢固,模板移位漏浆等原因,导致混凝土表面形成蜂窝、麻花糖、
5、麻面等状况,加之海边微生物侵蚀、海水潮汐涨落反复干湿环境作用,在混凝土表面形成蜂窝、胶凝材料流失等现象。此病害主要发生在灌注36李文书:受潮汐环境影响的病害混凝土常用加固施工技术2023.No.3桩、桩帽及横梁上。1.31.3混凝土表面露筋腐蚀混凝土表面露筋腐蚀混凝土浇筑振捣时钢筋垫块移位,钢筋混凝土结构截面尺寸较小石子可能卡在钢筋上致使水泥浆不能充分包裹钢筋,混凝土和易性差振捣不规范出现漏浆等多种原因均会造成钢筋露筋现象发生。海水中的氯离子对露筋腐蚀破坏,氯离子进入混凝土中,在钢筋表面集聚,破坏钢筋表面的钝化膜,致使氧离子进入到钢筋表面产生电化学反应,造成钢筋腐蚀现象。此病害主要发生在面板底
6、部。1.41.4混凝土结构严重破损混凝土结构严重破损受海洋环境影响,海洋环境中的氯离子通过混凝土的宏观、微观毛细孔渗入到混凝土中,并到达钢筋表面,导致氯离子直接侵入混凝土破坏钢筋。当钢筋大面积受到腐蚀并未得到及时有效处置,钢筋将进一步发生锈胀现象,进而导致混凝土结构发生严重破损,甚至出现保护层胀裂、脱落现象。此病害发生在桩基、横梁等受海水淹没的地方。2受潮汐影响病害混凝土常用加固施工技术根据病害混凝土不同部位、不同状态、形成机理、病害程度、对建筑使用功能影响状态等因素,采取不同的处理方法。一般来说,对于混凝土病害较小且不影响使用功能的部位,一般采取直接修补法;对于混凝土病害较大且影响部分使用功
7、能的部位,采用灌浆封堵法、碳纤维加固修补法、粘贴钢板加固法;对于混凝土病害大且影响结构功能的部位采用粘贴钢板结合加大截面尺寸的方法处理。2.12.1直接修补直接修补对于混凝土病害较小的部位,如未贯穿裂缝,局部未露筋的蜂窝麻面,一般采用聚合物水泥砂浆或者环氧胶泥直接修补,具体方法如下。2.1.12.1.1未贯穿裂缝修补未贯穿裂缝修补(1)沿裂缝走向骑缝凿 U 形槽。针对表面浅层裂缝,凿槽深度不小于 30mm,宽度不小于20mm;针对较为深层裂缝,需要凿至裂缝底部。(2)凿槽完成后,采用高压水冲洗,清除槽内松散层、油污、浮灰和其他不牢附着物。(3)待 U 形槽干燥后准确称量、拌制封缝材料,一次或分
8、次压入 U 形槽内使其略高出槽面,并抹平修整。2.1.22.1.2局部未露筋的蜂窝麻面局部未露筋的蜂窝麻面(1)采用电镐凿除破损部位松散混凝土至露出坚硬部分,用小锤结合高压淡水冲洗方法清除混凝土表面浮灰、松散物和其他不牢附着物。(2)混凝土表面干燥后,按照厂家要求准确称量、配制混凝土界面剂,采用毛刷均匀无死角涂刷于待修复的混凝土表面。(3)按照厂家配比称量、配制聚合物水泥砂浆,在已涂刷在待修复混凝土表面的界面剂未固化前分层刮抹并压实,至恢复缺损处断面或达到规定的保护层厚度,并抹平修整。(4)根据聚合物水泥砂浆的性能要求,按规定的方式和时间进行养护。2.22.2灌浆修补灌浆修补缝宽大于 0.1m
9、m 的混凝土裂缝,可采用水泥灌浆或者化学灌浆的方法进行加固。水泥灌浆适用于缝宽大于 0.2mm 的死裂缝,化学灌浆适用于宽度大于 0.1mm 的细微裂缝。2.2.12.2.1水泥灌浆水泥灌浆(1)水泥灌浆施工流程如图 1 所示。图 1水泥灌浆施工流程(2)水泥灌浆施工要点:根据裂缝的检查情况,必要时可钻取斜孔,462023.No.3四 川 水 利斜孔布置距离缝 30cm50cm,1.0m 间距,梅花形布置(见图 2);灌浆水灰比 0.40.5,灌浆压力 0.1MPa0.3MPa。图 2水泥灌浆斜孔布置2.2.22.2.2化学灌浆化学灌浆(1)化学灌浆施工流程如图 3 所示。缝面预处理钻孔及埋管
10、压气检查灌浆缝面处理图 3化学灌浆施工流程(2)化学灌浆施工要点:采用高压水冲洗清除混凝土裂缝表面松散物和缝内异物。根据缝张开程度和深度,按 0.3m 1.0m间距沿缝两侧斜向钻孔,孔深交叉穿过裂缝并对钻孔进行编号,对孔内粉尘杂物进行冲洗。清洗完成后设置灌浆嘴,裂缝端部、裂缝交叉处及贯穿裂缝两个侧面均需钻孔埋设灌浆嘴。灌浆嘴密封胶垫要有足够的埋置深度,确保密封效果。对裂缝按照未贯穿裂缝修补进行封缝处理后,进行压气检查孔缝是否相通,若不相通,要检查原因,进行处理,直到孔缝相通。按材料厂家配比准确称量配制灌浆液,浆液配置原则少量、多次、随配随用,避免材料浪费。压力灌浆顺序按照竖向缝自下而上、水平缝
11、自一端向 另 一 端 进 行,灌 浆 压 力 原 则 上 不 超 过0.3MPa。若吸浆量小于 0.05mL/min 时,再灌注5min 即可结束灌浆。屏浆结束,浆液固化后,依次拆除灌浆嘴,并对混凝土表面进行修整。2.32.3碳纤维布加固碳纤维布加固对于混凝土病害较大的贯穿裂缝,在进行灌浆处理后,采用碳纤维布加固。混凝土病害较大且外贴碳纤维复合材料加固钢筋混凝土结构构件时,纤维受力方式设计成仅受拉应力作用。被加固的混凝土构件,其现场实测混凝土强度等级不低于 C20,且混凝土表面的正拉粘结强度不低于2.0MPa。粘贴在混凝土构件表面的碳纤维复合材料表面采取涂层防护措施,所采用的涂层与碳纤维复合材
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