郭秋生
(北京財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院,北京 101101)
在過(guò)去改革開(kāi)放近 40 年的時(shí)間里我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展極為迅速,從新材料、新技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用,到工程結(jié)構(gòu)的建造,都取得了巨大的成就,創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)新的紀(jì)錄。由于混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性和耐火性,被廣泛應(yīng)用于地上工程、地下工程以及海洋工程。但是混凝土結(jié)構(gòu)迅猛發(fā)展的同時(shí),由于各種原因造成了混凝土結(jié)構(gòu)的破壞,所以對(duì)混凝土病害進(jìn)行深入研究,并指定相應(yīng)合理的修復(fù)方案是非常必要的,是關(guān)系到國(guó)家發(fā)展大計(jì)的重要舉措,對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性具有重要意義。
混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛,其病害種類繁多,為了方便對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)研究分析,所以按照新制混凝土和老舊混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類介紹。
新制混凝土結(jié)構(gòu)是指剛剛拆模后的混凝土,尚未交付使用的混凝土結(jié)構(gòu),其主要病害主要包括以下幾種:
1.1.1 混凝土缺棱掉角
指的是梁、柱、板、墻和洞口直角或者圓角處混凝土局部掉落,不規(guī)整,棱角有缺陷。其產(chǎn)生原因有:(1)混凝土澆筑前木模板未濕潤(rùn)或濕潤(rùn)度不夠,或者鋼模板未刷脫模劑或涂刷不均勻;(2)混凝土養(yǎng)護(hù)不好;(3)過(guò)早拆除側(cè)面非承重模板;(4)拆模時(shí)外力作用或重物撞擊,或保護(hù)不好,棱角被碰掉。
1.1.2 混凝土表面砂線
是指混凝土表面缺少水泥,好像砂子堆積起來(lái)似的。其產(chǎn)生原因有:(1)混凝土泌水后,表層砂漿過(guò)多,泌水后,水帶走了水泥漿,只剩下砂,形成泌水通道,產(chǎn)生砂線。(2)混凝土配料攪拌時(shí),水量太少,同樣可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)砂線。(3)混凝土配比中,砂的含量較多。(4)混凝土在攪拌時(shí),攪拌時(shí)間不夠或一次投入量過(guò)多。
1.1.3 混凝土麻面
是指混凝土表面局部出現(xiàn)缺漿粗糙或者有小凹坑、麻點(diǎn)、氣泡等,形成粗糙面,但混凝土表面無(wú)鋼筋外漏現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是:(1)模板表面粗糙或粘附硬水泥漿垢等雜物未清理干凈,拆模時(shí)混凝土表面被粘壞。(2)模板未澆水潤(rùn)濕或者潤(rùn)濕不夠,構(gòu)件表面混凝土的水分被吸去,使混凝土失水過(guò)多出現(xiàn)麻面。(3)模板拼縫不嚴(yán),局部漏漿。(4)模板隔離劑涂刷不均勻,局部漏刷或失效,混凝土表面與模板粘結(jié)造成麻面。(5)混凝土振搗不實(shí),氣泡未排出,停在模板表面形成麻點(diǎn)。
1.1.4 混凝土蜂窩
是指混凝土結(jié)構(gòu)局部疏松,骨料集中而無(wú)砂漿,骨料間形成蜂窩狀的空穴。其形成原因是:(1)混凝土拌合不均,骨料與砂漿分離。(2)混凝土配合比不當(dāng)或砂、石子、水泥材料加水量不準(zhǔn),造成砂漿少、石子多。(3)卸料高度偏大,料堆周邊骨料集中而少砂漿,未作好平倉(cāng)。(4)模板破損或模板縫隙未堵嚴(yán),造成漏漿。(5)混凝土未分層下料,振搗不充分,或者漏振,或者振搗時(shí)間不夠,未達(dá)到返漿的程度。
1.1.5 混凝土露筋
是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主筋、副筋或箍筋等裸露在表面,沒(méi)有被混凝土包裹的現(xiàn)象。其主要原因是:(1)澆筑混凝土?xí)r,鋼筋墊塊位移,或墊塊漏放,致使鋼筋下墜或外移緊貼模板面外露。(2)混凝土配比不當(dāng),產(chǎn)生離析,靠模板部位缺漿或模板嚴(yán)重漏漿。(3)混凝土保護(hù)層太小或保護(hù)層處混凝土漏振,或振搗棒撞擊鋼筋或踩踏鋼筋,使鋼筋位移,造成露筋。(4)木模板未澆水潤(rùn)濕,吸水粘結(jié)或脫模過(guò)早,拆模時(shí)缺棱,掉角,導(dǎo)致露筋。(5)骨料粒徑偏大,振搗不充分,混凝土于鋼筋處架空造成鋼筋與模板間無(wú)混凝土。
1.1.6 混凝土孔洞
是指混凝土結(jié)構(gòu)中有較大的空洞,其重要原因是:(1)振搗不充分或未振搗使混凝土架空,特別是在倉(cāng)面的邊角和拉模筋、架立筋較多的部分容易發(fā)生。(2)混凝土中包有水、泥土、木塊等雜物。
1.1.7 混凝土錯(cuò)臺(tái)
是指混凝土模板縫處出現(xiàn)高低差。其主要原因是:(1)穿墻絲桿不均勻,或者緊固不緊。(2)次龍骨間距不均勻。(3)支撐加固不到位,模板較正時(shí)未拉通線。(4)混凝土未分層澆筑和振搗,一次澆筑太厚。
1.1.8 混凝土表面龜裂紋
是指混凝土表面出現(xiàn)碎小的多邊形花紋裝裂紋,裂紋深度不超過(guò) 3mm,對(duì)混凝土的整體結(jié)構(gòu)性能影響不大,但影響建筑物的美觀,時(shí)間長(zhǎng)了,裂縫受風(fēng)吹日曬,很容易繼續(xù)加深,最終影響混凝土的耐久性。其原因是:(1)混凝土配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)。(2)施工澆筑完成后,沒(méi)有及時(shí)覆膜養(yǎng)生,在高溫或大風(fēng)作用下,混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快造成細(xì)裂縫。
老舊混凝土是指服役一段時(shí)間的混凝土結(jié)構(gòu),其主要病害包括以下幾種:
1.2.1 混凝土表面露骨料
指的是混凝土表面剝落,露出大量骨料。主要原因:(1)大多發(fā)生在鹽堿地區(qū),鹽堿對(duì)混凝土表面水泥漿的侵蝕作用。(2)大量使用的化冰鹽對(duì)混凝土橋梁、防撞墩和路沿石上的侵蝕作用。(3)北方、高寒地區(qū)凍融作用對(duì)混凝土的破壞。
1.2.2 老舊橋梁滲漏水
是指橋梁在服役一段時(shí)間后,容易在橋梁底部出現(xiàn)滲漏水,滲漏水的同時(shí)會(huì)在混凝土表面形成水印。主要原因:(1)混凝土在服役過(guò)程中受溫度載荷等影響,產(chǎn)生裂紋。(2)混凝土中泄水管與混凝土之間產(chǎn)生裂縫。(3)混凝土橋梁伸縮縫的失效。(4)混凝土沉降縫開(kāi)裂造成滲漏水。
1.2.3 混凝土脹裂
混凝土中鋼筋腐蝕發(fā)生膨脹,造成保護(hù)層混凝土的脹裂,主要發(fā)生在大量使用化冰鹽和海洋工程中。其主要原因是:混凝土中的鋼筋在使用過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,鋼筋腐蝕產(chǎn)物的體積是鋼筋體積的數(shù)倍,這就造成了混凝土被脹裂的現(xiàn)象。
1.2.4 混凝土舊修補(bǔ)材料的開(kāi)裂
主要發(fā)生在修補(bǔ)過(guò)的混凝土結(jié)構(gòu)。其主要原因:
(1)選擇修補(bǔ)材料不當(dāng),材料性能較差,耐久性差。(2)施工工藝不當(dāng),造成施工質(zhì)量太差。
1.2.5 混凝土表面修補(bǔ)加固痕跡明顯
其主要原因是:(1)加固材料與混凝土本身在顏色、性質(zhì)上相差非常大,在進(jìn)行加固修補(bǔ)之后非常明顯。(2)技術(shù)所限沒(méi)有能夠在混凝土表面做裝飾層。
1.2.6 混凝土原有保護(hù)層破壞
混凝土原有保護(hù)層在使用一段時(shí)間之后發(fā)生鼓包、脫落、剝離等損壞。其主要原因:(1)原有涂層與混凝土表層結(jié)合力不夠。(2)涂層施工不當(dāng)造成粘接力不夠。(3)原有涂層老化。
1.2.7 混凝土表面微生物侵蝕
主要發(fā)生在潮濕或者水浸泡環(huán)境中。其主要原因:
(1)潮濕環(huán)境中苔蘚類植物會(huì)在混凝土表面生長(zhǎng),造成混凝土變色等破壞。(2)在海洋環(huán)境中,海洋生物會(huì)附著在混凝土表面,造成混凝土破壞。
混凝土病害要做到預(yù)防為主,要做到提前預(yù)防,提高新制混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,從而減少混凝土病害;同時(shí)在混凝土使用過(guò)程中要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),早發(fā)現(xiàn)早修補(bǔ),防止混凝土病害嚴(yán)重化,最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的失效。
其中新制混凝土結(jié)構(gòu)病害預(yù)防措施較多,主要有通過(guò)控制鋼筋施工、控制模板制作安裝等施工質(zhì)量預(yù)防,以及通過(guò)控制混凝土配合比、攪拌、澆筑與振搗、養(yǎng)護(hù)、拆模和成品保護(hù)等混凝土工藝質(zhì)量進(jìn)行預(yù)防。
關(guān)于老舊混凝土結(jié)構(gòu)病害預(yù)防,針對(duì)不同服役環(huán)境,要提前做好預(yù)防措施,例如位于寒冷地區(qū)和化冰鹽區(qū)域的混凝土要在表面做好防腐涂層,防止有害離子的侵蝕;對(duì)于海洋環(huán)境中的混凝土需要加入混凝土防腐阻銹劑等。對(duì)老舊混凝土要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)病害,立刻采取修復(fù)措施,將病害扼殺在搖籃里。
針對(duì)不同的混凝土病害,需要因地制宜的指定相應(yīng)的修補(bǔ)方案,才能達(dá)到藥到病除的效果,解決混凝土病害問(wèn)題。
新制混凝土病害修復(fù)原則上遵循“原貌修復(fù)”的原則,即對(duì)其修復(fù)后要盡量的減少修復(fù)痕跡,保持混凝土本身特有的顏色、花紋及光澤,并起到提高耐久性的作用。
3.1.1 缺棱掉角修復(fù)方案
(1)鑿除墩身掉角部位表層松動(dòng)、不密實(shí)等部位,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面,并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。
(2)對(duì)鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。
(3)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿對(duì)深度小于 10cm的缺陷表面進(jìn)行分層多次抹平修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.2 混凝土表面砂線修復(fù)方案
(1)使用砂紙對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行簡(jiǎn)要打磨,以清除附浮塵、浮漿為目的,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(2)對(duì)混凝土砂線部位表面涂刷界面劑一遍。
(3)采用高性能修復(fù)膩?zhàn)訉⑷毕莶课恍迯?fù)至原貌狀態(tài),水料比為 0.15。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.3 混凝土麻面修復(fù)方案
(1)清除墩身麻面部位表層松動(dòng)、不密實(shí)等部位,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面,并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。
(2)對(duì)鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。
(3)采用高性能修復(fù)膩?zhàn)訉⑷毕莶课恍迯?fù)至原貌狀態(tài),水料比為 0.15。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.4 混凝土蜂窩修復(fù)方案
(1)清除墩身蜂窩部位表層松動(dòng)、不密實(shí)等部位,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面,并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。
(2)對(duì)鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。
(3)采用高性能修復(fù)膩?zhàn)訉⑷毕莶课恍迯?fù)至原貌狀態(tài),水料比為 0.15。
(4)必要的時(shí)候采用改性環(huán)氧注漿劑進(jìn)行注漿作業(yè)。
(5)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.5 混凝土露筋修復(fù)方案
(1)鑿除混凝土露筋表層松動(dòng)、不密實(shí),夾雜泥土等部位,并清理鋼筋表面的銹蝕,最后采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。
(2)對(duì)鑿除混凝土部位和鋼筋表面涂刷界面劑一遍。
(3)對(duì)深度大于 10cm 缺陷部位,鉆取注漿孔深度大于 50cm,預(yù)埋高壓注漿針頭并固定,表面采用竹膠板加膨脹螺栓錨固的方式進(jìn)行模板支護(hù)加固,并封閉所有模板縫隙。
(4)采用聚合物自流平修補(bǔ)砂漿進(jìn)行模板內(nèi)澆筑,膠料比為 0.15。
(5)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿對(duì)深度小于 10cm的缺陷表面進(jìn)行分層多次抹平修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(6)采用高壓?jiǎn)谓M分環(huán)氧樹(shù)脂注漿機(jī)對(duì)預(yù)埋針頭進(jìn)行改性環(huán)氧注漿劑對(duì)墩身內(nèi)部缺陷進(jìn)行高壓注漿。
(7)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.6 混凝土孔洞修復(fù)方案
(1)鑿除混凝土孔洞表層松動(dòng)、不密實(shí),夾雜泥土等部位,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面,并采用高壓水槍將基面用清水清洗干凈。
(2)對(duì)鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。
(3)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿對(duì)缺陷表面進(jìn)行分層多次抹平修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.7 混凝土錯(cuò)臺(tái)修復(fù)方案
(1)采用角磨機(jī)對(duì)混凝土錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行打磨,直到平整狀態(tài)。
(2)采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿和高性能修復(fù)膩?zhàn)舆M(jìn)行精細(xì)修復(fù)至平整光滑狀態(tài),并進(jìn)行打磨平整。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.1.8 混凝土表面龜裂紋修復(fù)方案
(1)采用角磨機(jī)對(duì)混凝土表面裂紋打磨,打磨深度 1mm。
(2)采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)采用高性能修復(fù)膩?zhàn)舆M(jìn)行精細(xì)修復(fù)至平整光滑狀態(tài),并進(jìn)行打磨平整。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
老舊混凝土的修復(fù)按照“修舊如新”的原則,即老舊混凝土在修復(fù)后要達(dá)到新制混凝土的形貌,以及各種性能要求。
3.2.1 混凝土表面露骨料修復(fù)方案
(1)松動(dòng)混凝土的剔除:采用電鎬或者電錘鑿除混凝土表面松動(dòng)的混凝土,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面。
(2)表面深度清理:采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)在需要修復(fù)的混凝土表面涂刷 GMCI 鋼筋阻銹劑。
(4)對(duì)鑿除混凝土部位表面涂刷界面劑一遍。
(5)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿將缺陷部位修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(6)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.2.2 老舊橋梁滲漏水修復(fù)方案
(1)沿沉降縫滲漏水部位,采用角磨機(jī)開(kāi)槽,寬度 20mm,深度 8mm,長(zhǎng)度從初始漏水點(diǎn)以上 50mm至水下50mm,同時(shí)清除周邊水印、青苔、雜物等表面物質(zhì)至干凈平整狀態(tài)。
(2)在開(kāi)槽中放入合適尺寸的半圓形排水管,然后采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿修復(fù)至原貌狀態(tài),同時(shí)保證半圓形排水管上口封閉,下口開(kāi)放。
(3)采用高性能修復(fù)膩?zhàn)泳?xì)修復(fù)至光滑平整狀態(tài)。
(4)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.2.3 混凝土的脹裂修復(fù)方案
(1)松動(dòng)混凝土的剔除:采用電鎬或者電錘鑿除混凝土表面松動(dòng)的混凝土,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面,用噴砂機(jī)去除鋼筋表明的鐵銹。
(2)表面深度清理:采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)在需要修復(fù)的混凝土表面及鋼筋表面涂刷GMCI 鋼筋阻銹劑。
(4)對(duì)需要修補(bǔ)的部位涂刷界面劑一遍。
(5)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿將缺陷部位修復(fù)至原貌狀態(tài),水料比為 0.15。
(6)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.2.4 混凝土舊修補(bǔ)材料的開(kāi)裂修復(fù)方案
(1)鑿除混凝土表面松動(dòng)的混凝土和舊的修補(bǔ)材料,直至露出堅(jiān)實(shí)混凝土基面。
(2)對(duì)需要修補(bǔ)的部位涂刷界面劑一遍。
(3)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿將缺陷部位修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(4)采用高性能修復(fù)膩?zhàn)泳?xì)修復(fù)至光滑平整狀態(tài)。
(5)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.2.5 混凝土修補(bǔ)加固痕跡修復(fù)方案
(1)采用角磨機(jī)、高壓水槍等工具清除修補(bǔ)注漿痕跡等,注意加固用的碳纖維除外,并對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨。
(2)表面深度清理:采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)在需要修復(fù)的混凝土表面及鋼筋表面涂刷GMCI 鋼筋阻銹劑。
(4)對(duì)需要修補(bǔ)的部位涂刷界面劑一遍。
(5)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿將缺陷部位修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(6)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
3.2.6 混凝土原有保護(hù)層破壞修復(fù)方案
(1)采用角磨機(jī)、高壓水槍等工具清除混凝土原有保護(hù)層,并對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨。
(2)表面深度清理:采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)采用與原有保護(hù)層相同或者相似的材料對(duì)混凝土表面進(jìn)行噴涂或者滾涂。
3.2.7 混凝土表面微生物侵蝕修復(fù)方案
(1)清除引起混凝土表面微生物侵蝕因素,如青苔、海洋生物等,并對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨。
(2)表面深度清理:采用高壓水槍對(duì)需要治理的混凝土表面進(jìn)行沖刷,以保證混凝土表面的潔凈,同時(shí)混凝土上所粘異物等去除。
(3)在需要修復(fù)的混凝土表面及鋼筋表面涂刷GMCI 鋼筋阻銹劑。
(4)對(duì)需要修補(bǔ)的部位涂刷界面劑一遍。
(5)采用聚合物立面修補(bǔ)砂漿將缺陷部位修復(fù)至原貌狀態(tài),膠料比為 0.15。
(6)采用清水混凝土裝飾系統(tǒng)對(duì)修復(fù)后墩柱進(jìn)行整體裝飾即可。
通過(guò)對(duì)混凝土缺陷的研究,產(chǎn)生原因分析及修復(fù)方案制定,可以得出以下結(jié)論:
(1)新建混凝土結(jié)構(gòu)和老舊混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷不同,應(yīng)因地制宜的對(duì)各種缺陷設(shè)計(jì)不同的治理方案。
(2)修復(fù)只是亡羊補(bǔ)牢的做法,對(duì)于新混凝土病害應(yīng)該從混凝土結(jié)構(gòu)的制備開(kāi)始預(yù)防,對(duì)于老舊混凝土結(jié)構(gòu),在使用過(guò)程中要防止外界各種病害離子的侵蝕作用。
(3)需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)定期進(jìn)行合理的修復(fù),以延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命,減少重復(fù)投資,讓混凝土的使用走上可持續(xù)發(fā)展的道路。