水工混凝土建筑物的通病防治

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水工混凝土建筑物的通病防治

山东茂隆新材料 2020-11-25 2761


水利工程是基础产业工程,目前我国正在大规模、高速度地进行水利开发,但是水工混凝土却经常受到裂缝、冻胀、冲磨、空蚀、等病害的威胁,增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了结构的正常使用功能并缩短结构的使用年限,影响效益和安全,不仅造成经济损失,而且严重浪费资源,引发社会问题。因此有必要对水工混凝土的常见病害进行分析和研究。

  一、水工混凝土结构的特点及类型

  水工混凝土一般为防水混凝土,它是因本身的密实性而具有一定防水抗渗能力的整体式混凝土或钢筋混凝土结构。它兼有承重、围护和抗渗的功能,还可满足一定的耐冻融及耐侵蚀要求。防水混凝土结构具有材料来源广泛、工艺操作简单、工程成本低廉、结构整体性强、防水抗渗耐久等特点。防水混凝土结构以其独特的优越性成为水工工程建筑的首选。

  水工防水混凝土按类型,可分为普通防水混凝土和外加剂防水混凝土。

  1.普通防水混凝土

  普通防水混凝土是在普通混凝土骨料级配的基础上,以调整和控制配合比的方法,提高自身密实度和抗渗性的一种混凝土。混凝土硬化后,粗骨料彼此之间被具有一定密实度的水泥砂浆所填充,并切断混凝土内部沿石子表面形成的连通的毛细渗水通道,使混凝土具有较好的抗渗性。

  2.外加剂防水混凝土

  外加剂防水混凝土是指用掺入适量外加剂的方法,改善混凝土内部组织结构,以增加密实性,提高抗渗性的混凝土。外加剂主要是以吸附、分散、引气、催化,或与水泥的某种成分发生反应如物理、化学作用,使混凝土得到改性。外加剂防水混凝土的类型有减水剂防水混凝土,加气剂防水混凝土、聚合物水泥混凝土等。

  二、常见病害分析

  根据水工混凝土建筑物的结构性特点和所处工作环境的不同,常见病害主要有裂缝、冻胀、溶蚀和侵蚀等类型。

  1.裂缝

  裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降底也会在混凝土表面引起很大的拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂缝能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周,时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。

  2.冻胀

  冻胀破坏是一种物理性破坏,在我国的北方地区,水工混凝土受到这种破坏的情况比较严重。受冻融作用的影响,混凝土会变得酥松、鼓包、开裂,甚至层状剥落,使建筑物失去作用,进而对建筑物整体稳定造成影响。混凝土冰融破坏是指已硬化的混凝土,在浸水饱和或潮湿状态下,由于温度正负交替变化,造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的一种破坏现象。冻融破坏主要发生在频繁的水位变化区;其次是其它冬季与水接触,容易被水浸润的部位。影响混凝土破坏的原因比较复杂大致可分为:内部因素、外部因素等多种因素。

  内部因素:如骨料、水泥、外加剂、水灰比、配合比,即混凝土本身的质量。外部因素:如冻融温度,冻融速度。湿润条件,冻融循环次数,即混凝土工作环境条件。

  构造因素:如有无配筋、体积大小、原薄、排水措施等。

  施工因素:如配合比、拌合、浇捣、养护条件等。

  3.冲磨和空蚀

  冲磨主要是水流中的泥沙作用,我国河流多泥沙,和高速水流一起运动时磨蚀直接接触或临近的混凝土。空蚀是水工泄水建筑物工作中的水流的一种特有现象,混凝土局部受到不规则的挤压变形而产生破坏。所以冲磨和空蚀都属于物理性病害。一般地,冲磨和空蚀是交替而又相互促进的,造成混凝土表面粗骨料裸露,混凝土表面凸凹不平,产生坑洞,进而造成钢筋外露和钢筋锈蚀。

  4.溶蚀及侵蚀

  混凝土溶蚀是一种化学性病害。混凝土中的CaO被水溶解变成CaO(OH)2,然后遇到空气中的CO2反应生成Ca CO3沉淀物,标志着混凝土已经病变,将因此损失掉胶凝性而逐渐失去强度,抗渗能力也不断降低。当CaO被溶出约33%时,混凝土将变得酥松而失去强度。

  三、预防对策

  水工混凝土具有密实性、抗渗性、抗冻性,是一种强度高,耐久性建筑材料。在水利工程建设中,只要在设计施工管理等阶段认真做好对混凝土老化的预防和治理,混凝土工程的寿命是很长的,但随着运行期的增长,水工混凝土的老化是客观现象,及时的维护和修补也是必要的,但是很多相关混凝土的病害却不是一般的老化问题,更多地与设计、施工和运行管理有密切关系,应针对险病的因素采取措施,常采用的措施有:

  1.病害预防

  (1)为保证混凝土的质量在工程建设时对混凝土防渗、防冻、抗磨配制混凝土的水泥、骨料、水灰比,施工方法等应提出具体要求。

  (2)混凝土质量的好坏,工程施工是关键。在施工中必须做好质量监督、检测工作严格按设计要求和施工规范施工。

  (3)冻害是混凝土的主要病害,为提高混凝土抗冻性能多采用下列措施:选用较小水灰比,尽量减少用水量,减少多余的游离水分所造成的结构空隙的渗水通道;掺用加气剂。

  2.病害治理

  (1)混凝土更新

  对混凝土建筑物的病害部位要全部凿除,然后换新混凝土。一般开凿采用风镐,清除疏松表面采用喷砂喷洗后再架主摸板,在新老混凝土的结合面上喷砂浆后在浇筑混凝土。为使新旧混凝土紧密结合可采用在混凝土中加铝粉或加膨胀剂,膨胀水泥等外加剂。使新混凝土有膨胀,有助于新老混凝土的结合。

  (2)混凝土表面缺陷的修复

  混凝土表面剥落,裂缝,可先清除疏松部分,再填补一层新混凝土。如修复表面积较大,厚度较深,可埋设钢筋网,然后浇注新混凝土。

  (3)表面涂层

  如混凝土病害较轻,深度较浅或由于其它原因不能凿出表面混凝土,可采用表面涂层的办法,采用有机硅,环氧树脂漆,橡胶涂料等喷涂在混凝土表面上来增加混凝土表面的强度。

  (4)裂缝修补

  对混凝土裂缝较深,较宽时,应首先把裂缝凿出新茬后,再灌粉煤灰无机灌浆,化学灌浆等。也可用沥青,橡胶沥青,聚硫化合物,环氧树脂等进行灌浆修补。

  四、结语

  由于病害的影响,很多水工混凝土建筑物受到威胁和挑战,这些问题不是设计、施工和运行管理单位任何一家的问题,而是大家面临的共同问题,只有各牵涉单位全方位地联合控制,才能确保混凝土质量,减少病害隐患及威胁。

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