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      水閘混凝土老化病害加固技術(shù)

      2017-05-28 16:46:49王金遠(yuǎn)張榮國(guó)崔紅霞李芳芳
      企業(yè)文化·下旬刊 2017年4期

      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。

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