水工建筑物混凝土裂缝缺陷的修补方法

2015-10-31杨俊宋凯凯

建材与装饰 2015年19期

关键词：环氧粘贴碳纤维

杨俊　宋凯凯

（中交二航局一公司　湖北　武汉　430000）

水工建筑物混凝土裂缝缺陷的修补方法

杨俊宋凯凯

（中交二航局一公司湖北武汉430000）

近年来很多旧水工建筑物为了能继续运营使用，通常采用对其进行修补加固改造的施工方案，以便节省资金成本，缩短工期，如旧码头加固的改造工程。旧码头因受环境、水荷载、车辆荷载及温度变化等不利影响给混凝土面板及混凝土桩基带来了不同程度的破坏，如裂缝、混凝土缺陷，因此需要精心修补才能保证其安全运行。本文为作者近年参与建设的西部非洲某旧码头修复改造工程后的经验之谈。

水工建筑物；旧码头；裂缝；混凝土缺陷；修补

1　简述

西非某国家旧码头因国家贫穷失修、缺少保养，混凝土面板及桩基顶部大面积出现裂缝、保护层大面积剥落、钢筋外露锈蚀等病害，严重影响了码头的结构安全使用功能。对上述病害修补后的作用为：

（1）抵御诱发钢筋锈蚀的介质入侵，延长结构安全使用年限；

（2）混凝土补强后，能保持构件的完整性；

（3）恢复结构的使用功能，提高其防水、防渗能力；

（4）消除质量病害对使用人群的恐惧压力；

（5）提高码头混凝土外观质量。

2　混凝土裂缝处理方法

2.1裂缝修补方法

表1中四种裂缝修补方法可组合使用，以求达到最好的修补效果。

2.2施工方法

（1）裂缝的检查及标注

根据裂缝数量、长度及宽度进行化学灌浆材料配量、埋嘴、灌浆的计算和安排。

表1　

（2）对宽度＜0.15mm的裂缝进行封闭修补，方法为：

①沿裂缝走向骑缝凿深度≥30mm和宽度≥15mm的U型凹槽；

②清除槽内松散层、油污、浮灰和其他不老附着物；

④准确称量、拌制封缝材料，一次或分次压入U型凹槽内使其略高于槽面，并抹平修整，保证表面美观。

（3）对宽度≥0.15mm的裂缝采用压力灌注灌缝胶处理，方法为：

①清除混凝土裂缝表面松散物和缝内异物。

②按300～1000mm间距设置灌浆嘴，裂缝的端部、裂缝交叉处及贯穿裂缝的两个侧面均埋设灌浆嘴。

④粘贴灌浆嘴前先将除去灌浆嘴底盘的铁锈并以丙酮擦洗至清洁，再用环氧胶泥突破底盘周围，厚度1～2mm，对准裂缝上的孔眼进行粘贴。每道裂缝至少对应一个进浆嘴、排气嘴和出浆嘴。注意孔眼对中并管路畅通、灌浆嘴粘贴牢固。

⑤压气试验：作用是检查封闭带是否密实，压气试验在环氧封闭带硬化后进行，气体进入灌浆嘴后，气压控制在0.2～0.4MPa。再用肥皂水在封闭带和灌浆嘴周围涂抹，若有泡沫出现，则示意该部位漏气，再次封闭和气检漏气部位进行，如此反复。试气对于竖向缝可从下向上，水平向裂缝由低往高进行。

⑤灌注环氧浆液：将裂缝灌注胶按照产品说明书的比例配制准确，称量，将主剂和固化剂倒在容器中，用低速搅拌器搅拌均匀。

灌注裂缝采用低压渗注法。在灌浆过程中注意控制压力：缝宽较大的，若进浆通畅，气压应控制在0.2MPa，若进浆不畅，可把压力控制在0.4MPa。

灌浆的次序：竖向缝自下而上、水平缝自低向高进行压力灌浆。自一端开始压浆至另一端，浆液会在裂缝内的气体排尽后从终端灌浆嘴排出，待喷出浆液浓度相同与进浆浓度时时可停止压浆，保持压力不变并封堵灌浆嘴。如果单面灌注浆液后，贯通缝另一端不见出浆，可在不出浆端另行灌注一次。未贯通裂缝必须以“见到相邻的灌浆嘴出浆”下定论。

⑥拆除灌浆嘴：对于已修补完的裂缝，待浆液聚合固化后才能拆除灌浆嘴，并用环氧树脂胶泥抹平灌浆嘴粘贴处，最后对所有修补完成后的裂缝再次涂抹一层环氧水泥浆，确保封闭严密，并使其颜色与原混凝土表面尽量保持一致。

3　面板及桩顶混凝土缺陷修复

（1）清理混凝土破损区域

①对混凝土出现的蜂窝麻面、松散、孔洞、破碎、剥落等缺陷部位以及钢筋外露区域，采用人工凿除法去除干净，直至露出坚硬密实的表面，同时保证该部位干净整洁以及无其他附着物。

②对于缺陷程度较大，破损严重的区域，混凝土表面必须凿成方波型和锯齿状，且凿至坚实层，判断的标准以能够看见粗骨料，在施工中严格执行《港口水工建筑物修补加固技术规范》等规范要求。

（2）清理钢筋锈蚀区域

混凝土破损表面清除后，用钢刷清除钢筋表面的浮锈，使之露出光洁部分；对钢筋锈蚀区域，混凝土表面必须无油污、油脂、蜡状物等有机污物。

（3）涂刷界面剂

①为使新增部分的环氧砂浆（或聚合物砂浆）能与老混凝土良好地结合，修补前应首先在待修补混凝土缺陷表面涂一层界面剂，其涂刷厚度以≤1mm为宜，且应涂刷均匀，涂刷时可采用人工涂刷或喷枪喷射，对于已涂刷界面剂的表面应注意防护，严禁杂物、灰尘落入其上。

②基液涂刷完成后，须间隔一定时间，等界面剂中的气泡消除后方可涂抹聚合物或环氧砂浆，时隔一般为30～60min。

（4）破损混凝土修补

①当破损面积较小时应采用环氧砂浆修补，为避免修补过程中砂浆流淌宜分层进行。

②当破损面积较大或缺陷深度＞4cm时应采用聚合物砂浆修补，其工艺与环氧砂浆相似。

（5）养护：环氧砂浆修补养护期间要求控制好温度，一般养护温度以15～25℃为宜。

4　粘贴碳纤维布

4.1材料要求

本工程采用300g/m2高强Ⅰ级碳纤维布，配套粘结剂为A级胶。

4.2施工流程

粘贴碳纤维布施工放样→混凝土底层处理→涂刷底胶→混凝土涂刷底胶→二次找平→涂刷下层树脂→粘贴碳纤维布→涂刷上层树脂→表面处理。

4.3施工方法

（1）混凝土底层处理

①清除被补强范围内表面混凝土的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。

②按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。

④打磨混凝土粘贴面，剔除表面松散层，打磨深度应达到骨料新面，一般应≥2mm，并形成平整的粗糙面。对棱角处应圆化打磨，圆化半径应≥20mm。待混凝土干燥后用用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。对混凝土凹凸不平利用环氧砂浆修补。

⑤将混凝土表面清理干净并保持干燥。

（2）涂刷底胶

常温施工时将底胶A、B组分按规定的配胶比例称量，倒入洁净容器中并搅拌均匀，用毛刷或滚筒在混凝土表面涂刷均匀，胶表干后，可视情况多次涂刷，但涂层厚度≤0.4mm，并不得漏刷或有气泡、流淌等，待胶固化后进行下道工序。

（3）找平处理

①配制找平胶泥。

②混凝土表面凹陷部位用找平胶泥修复平整，且无棱角。

④转角处用找平胶泥修复成光滑的圆弧，半径≥20mm。

⑤待找平胶泥表面指触干燥后，即施工下道工序。

（4）粘结树脂配制及涂刷

①按厂家提供的主剂：固化剂的重量比，将主剂与固化剂先后置于容器中，并搅拌均匀，每次配置的粘结树脂的量控制在半小时左右用完为宜。

②将下层树脂均匀涂抹于需要粘贴碳纤维布的混凝土表面。

（5）粘贴碳纤维布

①按规范要求及修补处尺寸裁剪好碳纤维布，粘贴于指定部位后，用特制的滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，并使胶粘剂浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布。

②在粘结剂允许的暴露时间内（视温度不同而定），将碳纤维布置于混凝土表面上。用橡皮滚筒将布压到环氧胶粘剂中，直到胶粘剂被挤出。

④粘贴碳纤维布时，各层碳纤维布应错开布置，错开间距应为5～10cm，且保证各层碳纤维布的接缝错开。

⑤多层粘贴重复上述步骤，待碳纤维布表面干燥时即进行下一层粘贴。最后一层的碳纤维布表面涂抹浸渍树脂。

⑤当胶粘剂固化后，可以清除流出在混凝土面板上的粘结剂的膜，最后进行碳纤维布的空鼓检验。

图1　

5　构件防护涂装

（1）所有混凝土表面必须完好，干燥，清洁，无油脂，污物，化学物质，霉菌，脱模剂，风化物，松脱漆膜，旧漆表面必须除去疏松及剥落漆层，锈蚀物和其它表面污物。

（2）新混凝土必须至少养护28d，同时做过防水处理。喷砂或打磨粗凿基面，使光滑的部分拉毛粗糙，并除去浮浆皮，用洗尘器吸尘清除干净，或使用清洁干燥的压缩空气吹扫干净表面。

（3）按照专业油漆的混凝土表面涂装工艺说明书进行分3层涂装施工：封闭底漆（环氧漆）→中间漆（环氧云铁中间漆）→面漆（聚氨酯面漆）。

6　修补质量控制措施

6.1裂缝

①施工保证在5℃以上环境温度下进行，并符合配套树脂的施工使用温度。施工时尽量选用耐低温灌缝材料。②从一端开始压浆后，另一端的灌浆嘴喷出的浆液与压入的浆液浓度相同时，方可停止压浆。④灌缝材料要求：浆液的粘度小，可灌性好；浆液固化后的收缩性小，抗渗性好；浆液固化后的抗压、抗拉强度高，有较高的粘结强度；浆液固化时间可以调节，灌浆工艺简便。

6.2混凝土缺陷

①所有新老混凝土结合面的原混凝土松散、碳化层应全部凿完，直至露出坚实的混凝土基面；将外露锈蚀钢筋进行除锈、阻锈处理。②在混凝土固化期间禁止施工方位内有大的扰动，确保混凝土的固化质量。

6.3粘贴碳纤维布

①碳纤维布及粘结胶采用相配套产品。②被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表面等杂质，直至完全露出混凝土结构基面，转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状。④待涂敷的底层涂料指触干燥后，必须用找平胶找平，碳纤维布与所粘贴混凝土表面紧密接触，才能产生良好粘贴效果。