水閘混凝土老化病害加固技術(shù)

王金遠(yuǎn)+張榮國(guó)+崔紅霞+李芳芳

摘要：本文詳細(xì)分析了水閘混凝土老化病害產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)水閘混凝土碳化、裂縫、滲漏、剝蝕等老化病害的加固處理措施、方法以及所使用的材料進(jìn)行了詳盡的分析研究和描述。

關(guān)鍵詞：混凝土加固；剝蝕破壞處理；結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)

組成水閘的建筑物采用混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修建時(shí)，通稱為水閘混凝土。水閘混凝土老化病害主要有碳化、裂縫、滲漏、剝蝕等，常用的加固改造措施可歸納為碳化防護(hù)、裂縫修補(bǔ)、滲漏處理、剝蝕破壞處理、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固等。

一、碳化防護(hù)

混凝土碳化的機(jī)理：鋼筋混凝土是一種優(yōu)質(zhì)的復(fù)合材料，它集混凝土的高抗壓強(qiáng)度與鋼筋的高抗拉強(qiáng)度于一體。鋼筋混凝土的優(yōu)越性在水閘工程中是顯而易見的，但是由于種種原因，混凝土的耐久性能往往不足，導(dǎo)致水閘混凝土結(jié)構(gòu)的部分損壞或全部破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵蠧O2氣滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，為純化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時(shí)，在水與空氣存在的條件下，就會(huì)使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋開始生銹。

從以上所述可知，混凝土碳化作用一般不會(huì)直接引起其性能的劣化，對(duì)于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對(duì)于鋼筋混凝土來說，碳化會(huì)使混凝土的堿度降低，同時(shí)，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會(huì)使混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用減弱，出現(xiàn)鋼筋銹蝕露筋現(xiàn)象，降低了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。

二、裂縫修補(bǔ)

（一）裂縫的主要類型

水閘混凝土裂縫主要由荷載、溫度、干縮、地基變形、鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)、地基凍脹、混凝土質(zhì)量差、水泥水化熱溫升等原因引起的，常見的裂縫有以下幾種類型。

①沉降裂縫。水閘底板、鋪蓋、護(hù)坦和邊墻等部位，因不能適應(yīng)不均勻沉降（地基不均或荷載不均）而開裂產(chǎn)生裂縫。

②溫度裂縫。水閘底板、鋪蓋、護(hù)坦受地基（特別是巖基）的約束，這些受約束的構(gòu)件在溫度變化過程中因不能自由伸縮，常常在溫度下降時(shí)因拉力過大而開裂形成裂縫。

③應(yīng)力裂縫。應(yīng)力裂縫是因設(shè)計(jì)時(shí)配置鋼筋不夠，施工質(zhì)量不符合要求，或長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，地震作用等產(chǎn)的裂縫。

④施工裂縫。施工裂縫是常見的一種裂縫，如果處理達(dá)不到要求，在水閘改建和擴(kuò)建中，新舊混凝土的結(jié)合部位就會(huì)產(chǎn)生施工裂縫。

⑤腐蝕裂縫。腐蝕裂縫是因?yàn)檠睾；蛭廴经h(huán)境的腐蝕作用，使混凝土中的鋼筋銹蝕而產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫順著鋼筋發(fā)展，便混凝土順鋼筋脫落。

（二）裂縫的修補(bǔ)方法

水閘混凝土裂縫的出現(xiàn)，不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。

因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對(duì)待、及時(shí)處理，以保證建筑物的正常使用。

水閘混凝土裂縫修補(bǔ)，目的是恢復(fù)其整體性、耐久性和抗?jié)B性，一般宜在低水頭和易于修補(bǔ)材料凝固的環(huán)境條件下進(jìn)行。常用的混凝土裂縫的修補(bǔ)方法有：表面處理法、填充法、結(jié)構(gòu)加固法、電化學(xué)防護(hù)法和仿生自愈合法等。

①表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法，包括表面涂抹法和表面貼面法。

②填充法（嵌縫法）。填充法主要適用于修補(bǔ)水平面上較寬的裂縫（大于0.3mm），根據(jù)裂縫的情況，可以直接向縫內(nèi)填入不同黏度的樹脂。

③結(jié)構(gòu)加固法。結(jié)構(gòu)加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部或結(jié)構(gòu)裂縫四周澆筑鋼筋混凝土的護(hù)套或包鋼筋、型鋼龍骨，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件箍緊，以增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力面積，提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力的一種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法。

④電化學(xué)防護(hù)法。電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土中的離子分布狀態(tài)，提高鋼筋周圍的pH值，鈍化鋼筋，以達(dá)到有效防腐的目的。

⑤仿生自愈合法。仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法。

三、滲漏處理

（一）滲漏處理的原則

水閘混凝土滲漏處理的目的，在于消除滲漏給水閘混凝土建筑物帶來的諸多危害，提高結(jié)構(gòu)物的安全性、耐久性，延長(zhǎng)其使用壽命。

（二）滲漏處理的方法

滲漏主要是由混凝土密實(shí)性較差、出現(xiàn)裂縫、伸縮縫止水失效等原因引起的，常見類型有點(diǎn)滲漏、線滲漏和面滲漏。對(duì)于不同的滲漏，其處理方法不同。

①點(diǎn)滲漏的處理點(diǎn)滲漏又稱為孔眼滲漏或集中滲漏。根據(jù)水壓力的大小和孔洞的大小，可采用直接堵漏法、下管堵漏法、木楔堵漏法、灌漿堵漏法等，這些方法均屬于背水面堵漏。

②大面積散滲處理。處理大面積滲漏水應(yīng)盡量先將水位降低，是能在無水情況下直接進(jìn)行施工操作，且最好能在迎水面完成作業(yè)。

③變形縫滲漏處理處理。水閘混凝土建筑物變形縫止水失效而造成的滲漏，常用的方法有：嵌填止水密封材料法、環(huán)氧粘貼橡膠板等止水材料法、錨固橡膠板等止水材料法、灌漿堵漏法。

④滲漏裂縫的處理。無滲漏水或者水頭較低、滲水壓力較低、滲漏水量較小時(shí)，是修補(bǔ)滲漏裂縫的最佳時(shí)機(jī)，修補(bǔ)處理已在裂縫基本穩(wěn)定的狀況下進(jìn)行。

根據(jù)裂縫滲漏水的流量、流速和靜水壓力不同，采用不同的導(dǎo)出滲流止漏的方法，常用的有直接堵漏法、埋管導(dǎo)滲法、壓力灌漿堵漏法。