混凝土建筑工程缺陷修补经验探讨

周开庆，王福

（贵州城上城混凝土有限公司，贵州 贵阳 550008）

0 引言

对混凝土建筑物缺陷的修补与加固，是混凝土施工中经常遇到的问题，一般的处理方法，处理费用大、耐久性差，若处理不当，甚至影响建筑物的安全使用功能。

以贵州思林水电站引水发电系统进水口工程为例，该工程包括进水塔建筑物和引水隧洞，进水塔横向长120m，纵向长30m，分布有拦污栅墩、检修门槽以及事故门槽，上部大多由板梁组成，结构复杂，修补技术要求高，而且局部修补操作比较困难；引水隧洞为全断面混凝土衬砌，总长837.12m。因此，针对该工程不同部位的不同质量缺陷，相应采取经济、合理、有效、快速的修补材料及施工手段，以达到设计预期的目的，本文介绍了几种修补材料的性能、施工应用情况及效果，可供类似混凝土工程参考。

1 混凝土缺陷类型及修补方案

思林水电站引水发电系统进水口工程的混凝土缺陷类型总体归类为：蜂窝、麻面、裂缝、表面不平整、气泡、层间缝错台、模板拉筋头、管件头、砂线、挂帘以及局部小面积的混凝土架空等缺陷。根据缺陷类型实际情况，大致把混凝土缺陷分为五种类型：Ⅰ型为深度在1～5mm、面积小于10mm×10mm的缺陷，如气泡、蜂窝、麻面以及拉筋露头等；Ⅱ型为深度在5～20mm、面积大于20mm×20mm的缺陷，如管件头、中度缺陷的蜂窝、麻面、表面不平整、层间缝错台及砂线等；Ⅲ型为深度在20～50mm的缺陷，面积相对较大，如表面不平整后凿除、层间缝较大错台及局部混凝土漏振等中、深度缺陷；Ⅳ型为深度50mm以上且面积超过0.5m×0.5m的缺陷，如混凝土架空等状况；Ⅴ型为混凝土裂缝。经过对缺陷类型的仔细研究和反复讨论，并经过试验验证，决定针对上述的Ⅰ～Ⅴ种缺陷类型分别采用环氧胶泥、环氧砂浆、高强度预缩砂浆、小级配混凝土和PSI-CW环氧灌浆材料进行修补。

2 修补材料

2.1 环氧胶泥

环氧胶泥采用NE-Ⅲ型双组份环氧胶泥，按2:1（A组分：B组分）调配成胶泥基材，再与水泥混合（胶泥基材：水泥=1:0.2～0.5），配比见表1。

表1 环氧胶泥配合比表（重量比）

2.2 环氧砂浆

（1）环氧砂浆的主剂环氧树脂是一种具有高度粘合力、固化后稳定性好的高分子化学物质，以环氧树脂为粘结剂、砂和水等作为填料、304#不饱和树脂为增塑剂，丙酮作为稀释剂，T31为固化剂，按一定比例混合配制成环氧树脂砂浆（简称环氧砂浆）。

（2）环氧砂浆的配制。环氧砂浆配合比见表2，配制工艺框图见图1。

表2 环氧砂浆配合比（重量比）

（3）为保证浆液质量应注意以下两点：

①应用水浴将环氧树脂加热到60～80℃，不得超过80℃，以防环氧树脂局部碳化。

②各种物质必须按顺序加入并充分搅拌。

2.3 高强度预缩砂浆

预缩砂浆是一种干硬性砂浆，经济成本较低，而且其收缩小，强度高，易于施工，抗压强度为普通砂浆的3～4倍，与底层混凝土的粘结力大，抗冲磨性能好。其主要特点是：①水胶比小，一般在0.2～0.30，且经过预缩后，水分在水泥砂浆中能均匀分布，砂浆孔隙小、表面不泌水，提高了与界面的粘结质量。②灰砂比一般在1:1.7～1:2.2，经过预缩后，砂浆已接近初凝，体积先行收缩，再经振实后，砂粒被水泥浆牢固地粘结，从而在一定程度上避免因砂浆的收缩而造成脱壳。③经振实后的砂浆密度大、强度高，与原来混凝土界面粘结的强度高，抗冲磨强度亦高。④预缩砂浆的配合比见表3，原材料使用P·O42.5水泥，Ⅱ区中砂，石粉含量控制在6%～8%。施工时稠度以手捏成团，手心有潮湿感而不析水为宜。砂浆拌好后，放置40～60min，使其预缩。

表3 预缩砂浆配合比表

2.4 小级配混凝土

引水发电系统进水口工程的混凝土设计等级为C25W8F100，原则上修补必须采用高一个强度等级的混凝土进行修补，所以选择C30W8F100的配合比（见表4），水泥宜用P.MH42.5中热微膨胀硅酸盐水泥，该品种水泥的MgO含量在3.0%～4.0%之间，不但可降低水泥的水化热，而且具有微膨胀作用，能有效抑制干缩裂缝的产生；小石为人工骨料，经10mm筛孔过筛。

表4 小级配混凝土配合比表

2.5 PSI-CW 环氧灌浆材料

混凝土裂缝采用PSI-CW环氧灌浆材料进行灌浆修补，裂缝修补后的主要检测指标为抗拉强度，其界面粘结抗拉强度必须大于混凝土自身的抗拉强度才具有修补的价值意义，PSI-CW环氧灌浆材料28d的性能检测指标见表5。

表5 PSI-CW环氧灌浆材料性能指标

3 混凝土缺陷修复方法

3.1 缺陷的检查发现

目检：麻面、露筋和表面可见的蜂窝、表面不平整、气泡、裂缝、层间缝错台挂帘与混凝土架空等可在拆模后直接目检发现。

钻孔检查：混凝土内部缺陷可通过钻孔取芯发现，对可能存在内部缺陷的混凝土，在缺陷的范围内通过钻孔取芯确定，钻孔直径一般为76mm。

3.2 缺陷修补方法

预缩砂浆和小级配混凝土修复必须在拆模后24h之内完成。环氧胶泥修补要等到混凝土的强度达到80%后方能进行，环氧砂浆和PSI-CW环氧灌浆材料要在混凝土浇筑28d后才能修补，且必须在60d内完成。

（1）环氧胶泥修补。对于麻面、气泡、露筋和蜂窝等Ⅰ型混凝土缺陷，修补前首先将缺陷部分清洗干净，待表面及孔内部全部干燥后再将预拌好的环氧胶泥进行刮填，补好的表面应与结构表面齐平光洁，不能出现突变。

（2）环氧砂浆修补。针对Ⅱ型混凝土缺陷，首先将缺陷部位松散混凝土凿除，凿挖的深度视缺陷的深度而定，一般在20mm，四周凿成垂直状，并凿成方形或圆形，严禁形成锅底形，有锐角的部位应凿除，以提高环氧砂浆的粘结强度，修补前先将缺陷面清洗干净，干燥后涂一层环氧基液，待环氧基液起拉丝后再将环氧砂浆抹上压实。

（3）预缩砂浆修补。Ⅲ型混凝土缺陷一般面积大，深度在20～50mm左右，之所以选择预缩砂浆修补，一是该修补量较大，选用预缩砂浆比较经济，可节约成本，而且修补简单快捷。二是预缩砂浆与原混凝土界面粘结的强度高，抗冲磨强度亦高，可达到环氧砂浆同等耐久性。修复前首先将缺陷部位松散混凝土凿除，凿除方法同上，凿挖的深度视缺陷架空的深度而定，原则上不小于30mm，凿挖时如钢筋出露，凿至钢筋面以下不小于50mm。然后将修补面清洗干净，保持表面湿润而不能积水，再涂一层水灰比为0.40～0.45的水泥净浆，最后将预缩砂浆填上夯实，表面抹光与结构面平齐光洁。

（4）小级配混凝土修补。对于部分混凝土架空，深度在50mm以上且面积超过 0.5m×0.5m的Ⅳ型混凝土缺陷，需立模进行混凝土回填浇筑。首先清除缺陷直至密实的混凝土并保证表面不能有尖角，然后清洗干净并保持湿润而不能积水，再将小级配混凝土回填，采用机械振捣或者敲打模板，以保证回填部分与老混凝土良好结合，待拆模后对凸出于结构外表面的部分进行凿除和磨平。

（5）PSI-CW环氧灌浆材料。混凝土裂缝修补的目的是为了防止水分从裂缝浸入混凝土内部以免钢筋锈蚀，延缓混凝土碱—骨料反应破坏速度。同时，也增加了结构的整体性与安全性，裂缝的成因和种类较多，在这里只把裂缝分为3种：浅表裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。浅表裂缝可采取开V形槽，将其表面清理干净后直接用环氧胶泥刮补；深层裂缝和贯穿裂缝必须采用压力注浆法修补。处理流程：凿灌浆孔（32mm）→洗孔→埋管封孔→通风检查→灌浆→灌浆完工处理；布孔方式采取骑缝钻孔方式，布孔间距以35cm为宜。灌浆顺序应自上而下、由深孔到浅孔、逐孔灌注，相邻多孔出浆时可并联灌浆。灌浆方式为多点同步，依次灌浆（单嘴灌浆时间10～15min/嘴、孔），灌浆压力的选用要考虑结构的安全，所以灌浆时压力控制在0.1MPa，当最后灌浆孔吸浆量小于1ml/min时，再将压力提高到0.2MPa屏浆30min结束。灌浆完毕待凝后，切除灌浆嘴，回填灌浆孔。

3.3 缺陷修补过程控制

（1）缺陷修补是一项技术性很强的精细工作，只有经上岗培训的人员才能进行缺陷修补施工，实行挂牌上岗。

（2）严格按工程“三检“制度对缺陷修补的每道工序进行检查，每道工序应有相应的质量检查记录，包括缺陷部位、类型、修补材料、工艺、时间等。上一道工序经验收合格后方可进行下一道工序施工。发现有一道工序未按工艺要求实施的，缺陷修补视为不合格，必须返工，不留质量隐患。

（3）修补完成后，一定要保证连续养护15d以上，但要注意刚完成的修复部分不能被养护水冲失。

4 缺陷处理效果分析

表面质量检测采取目视、锤击、钻观察孔等方式。经现场目视检查，修补部位表面无干缩裂缝及灌浆后二次裂缝的出现，其次采取锤击，混凝土声音明亮清脆，密实状况良好，然后再对钻芯孔及芯样进行观察分析，内部均无分层、剥离、脱壳、小孔洞等现象；补修混凝土的力学性能指标检测：①采取现场芯样拉拔试验，拉拔结果见表6。②施工过程随机抽样进行抗压试验检测，试验结果见表7。③现场取样于室内模拟现场补修试验，试验检测结果见表8。

表6 现场混凝土芯样拉拔试验成果表

表7 修补材料抗压强度试验成果表

表8 室内模拟现场修补试验抗拉强度检测成果表

该工程原浇筑混凝土的强度等级为C25W8F100，经过对102组抗拉强度值进行统计，平均值为2.68MPa，设计要求与混凝土粘结强度为≥2.5MPa。从表6分析，现场修补芯样的拉拔强度平均值均大于混凝土自身的抗拉强度，有4组芯样的最小值低于2.5MPa，可能是受到了高速钻芯机对芯样的扰动或者拉拔试验偏心的影响，但试验结果均断裂于混凝土本体；表7和表8的各项力学性能指标满足设计要求。

5 结论

（1）贵州思林水电站引水发电系统进水口工程经过半年的发电运行，修补面没有发现冲蚀、脱落、渗水等现象，修补混凝土的各项耐久性指标均满足设计要求。实践证明了针对各种缺陷类型选择相应的修补材料及方法，既能满足设计修复要求，又可以降低工程成本，缩短工期，特别是高强度预缩混凝土砂浆的应用，其抗冲磨性能好，与混凝土界面粘结的强度高，材料价格低，施工简便，值得推广。

（2）混凝土缺陷修复是一项十分重要的工作，每一次修复工作都要严格按照规程规范执行。缺陷修复完成后，要吸取混凝土产生缺陷的原因，以促进混凝土作业的精心施工，从而尽量避免缺陷的再次产生。

（3）环氧混合材料是一种易燃、易挥发、具有刺激性气味的微毒物质，在施工过程中应加强安全防护。