关于水工混凝土裂缝修复与表面封闭技术的研究.docx

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关于水工混凝土裂缝修复与表面封闭技术的研究水工混凝土发生裂缝的现象比较普遍，微裂缝对普通建筑物来说通常是一种无害裂缝，其危害程度不是很大，有一些可以忽略不计[1,2]。但对水工建筑物而言，因自身的功能与特点，微裂缝会不断扩展和连通，据统计，这些微裂缝在外界环境作用下，短短5年时间后，10%以上的微裂缝会发展成为贯穿性裂缝。这些裂缝已成为水利工程中常见的病害，轻者使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性、使用价值等，严重的将直接威胁到人民的生命、财产安全[3]。本文以新疆某水库溢洪道底板裂缝修复防护为例，介绍一种适用于严寒地区水工建筑物裂缝修复与防护的施工方法，可达到裂缝修复、底板表面抗冻害防护的效果。1、工程概况及选材原则1.1工程概况该水库位于新疆维吾尔自治区北疆境内，水库总库容3560×104m3，工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，永久性主要建筑物级别为3级。由于坝高超过70m，大坝级别提高一级，洪水标准不提高；其余永久性主要建筑物级别为3级，永久性次要建筑物级别为4级，临时导流建筑物为4级；其他临时性水工建筑物级别为5级。设计洪水重现期为50年，最大洪峰流量120m3/s，校核洪水重现期为1000年，最大洪峰流量262m3/s，下游消能防冲设施标准为30年一遇。工程区地震基本烈度为Ⅵ度，区域内地震动峰值加速度0.05个g(g=9.8m/s2），主要建筑物均按Ⅵ度设防。开敞式溢洪道布置于坝址右岸，全长564.93m，溢洪道全程落差66.58m，由驼峰堰段、渐变段、泄洪槽和消能挑坎段组成。对溢洪道底板进行检查时发现底板裂缝较多，个别部位混凝土表层有起皮等现象，见图1。图1溢洪道底板病害1.2处理目标底板伸缩缝密封处理，达到防渗目的；底板裂缝封闭处理，达到抑制细微裂缝发展、提高底板防水防渗目的；达到美化混凝土底板的效果。1.3选材原则考虑到施工环境及运行环境因素，选材应遵循以下原则：1）表面封闭材料及底板基面防护材料要具有良好的低温性能，如拉伸性能、低温弯折性等，以适应严寒地区水工建筑物的形变；2）表面封闭材料及基面防护材料要具有与冰低粘结性（<0.01MPa），以防止冰拔破坏[4];3）裂缝修补材料要有一定弹性及与基材的高粘结性，并具有一定的渗透性，以增强基材表面的强度；4）所使用的材料要符合逐层渐变柔性释放应力的原则；5）充分考虑各层材料的相容性及匹配性。2、防护处理的设计方案2.1溢洪道底板伸缩缝的处理清理溢洪道底板伸缩缝，伸缩缝尺寸为宽2.5cm、深2cm，涂刷单组分界面剂，嵌以双组分聚硫密封胶进行密封。施工流程如下：伸缩缝清理→涂刷单组分界面剂→嵌填双组分聚硫密封胶→养护、验收。2.2溢洪道底板裂缝的处理及底板涂刷防护溢洪道底板整体打磨清理，蜂窝麻面处用环保型柔性改性环氧涂料（混凝土修补）进行修补。底板裂缝采取“灌注+双道柔性材料封闭”的方法进行处理，具体方法为采用双组分环氧界面剂（浆液）涂刷自然灌注入裂缝，然后以环保型柔性改性环氧涂料作为首道柔性材料进行裂缝封闭，再以单组分（脂肪族）聚脲防水涂料整体满面涂刷，实现裂缝的第二道柔性材料封闭，涂层整体厚度为（1.2±0.2)mm。溢洪道底板裂缝修复施工流程见图2。图2溢洪道底板裂缝修复施工流程3、施工材料介绍3.1单组分界面剂用作密封胶的底涂，使密封胶与混凝土基材更为牢靠的粘结，执行标准为JC/T907—2002《混凝土界面处理剂》，性能指标见表1。3.2双组分聚硫建筑密封胶双组分聚硫建筑密封胶是以液态聚硫橡胶为主要基料，添加多种化学助剂经特殊高分子材料合成工艺制作而成，是一种新型无毒防水密封材料，具有优良的耐水、耐油、耐老化、耐腐蚀特性，并且密封性能好、粘结力强、弹性好、使用寿命长。该产品执行标准为JC/T483—2006《双组分聚硫密封胶》，性能指标见表2。表1单组分界面剂的性能指标表2双组分聚硫建筑密封胶的性能指标3.3GMT双组分改性环氧界面剂GMT双组分改性环氧界面剂由A、B两种组分组成，A组分主要原料为改性环氧树脂，B组分主要原料为增韧剂、特种固化剂。该产品具有高强、高韧、高粘结的特点，同时具有一定的渗透性，能够更好地渗透到混凝土内部封闭混凝土内部水汽，固结混凝土基面。该产品可作为单组分（脂肪族）聚脲防水涂料及其他油性涂料的配套底涂，用于涂刷前的混凝土基面处理，还可用于聚脲层间搭接，作为聚脲搭接剂使用。GMT双组分改性环氧界面剂执行标准为JC/T1041—2007《混凝土裂缝用环氧灌浆材料》、JC/T2217—2017《环氧树脂防水涂料》，性能指标见表3。3.4环保型柔性改性环氧涂料（封闭裂缝）表3GMT双组分改性环氧界面剂的性能指标环保型柔性改性环氧涂料是一种主要用于混凝土结构表面缺陷、找平、露筋等快速修补施工的专用环氧基双组分材料，具有高强粘结和短时间上强度的特性，以及高耐磨性和耐压性，是混凝土路面、桥梁等抢修的最佳材料之一，可作为聚脲防水涂料的中涂及裂缝封闭材料使用。环保型柔性改性环氧涂料的执行标准为JC/T2217—2017《环氧树脂防水涂料》，其性能指标见表4。表4环保型柔性改性环氧涂料的性能指标3.5环保型柔性改性环氧涂料（混凝土修补）环保型柔性改性环氧涂料（混凝土修补）是一种主要用于混凝土结构表面缺陷、找平、露筋等快速修补施工的专用材料，具有较高的粘结性和短时间固化的特性，以及高耐磨性和耐压性，是混凝土路面、桥梁等封孔抢修的最佳材料之一。环保型柔性改性环氧涂料（混凝土修补）执行标准为JC/T2217—2017《环氧树脂防水涂料》，性能指标见表5。3.6单组分（脂肪族）聚脲防水涂料单组分（脂肪族）聚脲防水涂料[4]以功能性聚醚多元醇、脂肪族异氰酸酯及固化剂为主要反应原料，与多种助剂和填料配制而成，接触空气中的湿气而固化。该产品为外露型涂料，较为环保，具有防水性、耐黄变、高强度的特点，以及良好的抗冲磨、抗老化性能，并与多种基材粘结性优良。该产品广泛用于要求暴露、抗冲磨、防水防腐、耐久性要求高的工程，执行标准为JC/T2435—2018《单组分聚脲防水涂料》，性能指标见表6。表5环保型柔性改性环氧涂料（混凝土修补）的性能指标表6单组分（脂肪族）聚脲防水涂料的性能指标4、施工工艺4.1伸缩缝处理先用工具将伸缩缝清理干净，在伸缩缝内刷单组分界面剂，待界面剂表干时将双组分聚硫密封胶嵌入缝内并用腻子刀收平。4.2底板蜂窝麻面的修补底板蜂窝麻面处打磨清理，涂刷环保型柔性改性环氧涂料（混凝土修补）材料进行修复。4.3裂缝处理1）采用角向磨光机对溢洪道底板进行整体打磨，打磨完成后用吹风机将面板粉尘、杂物清理干净。2）涂刷GMT双组分改性环氧界面剂用滚筒满涂双组分界面剂（浆液），做到不漏涂。裂缝处涂刷2～3遍双组分环氧界面剂（浆液），保证使尽可能多的界面剂（浆液）进入裂缝。3）涂刷环保型柔性改性环氧涂料（裂缝封闭）待双组分环氧界面剂表干后，底板满涂环保型柔性改性环氧涂料（裂缝封闭），裂缝处涂刷2遍，保证使环保型柔性改性环氧涂料封闭裂缝。4）涂刷单组分（脂肪族）聚脲防水涂料待环保型柔性改性环氧涂料（裂缝封闭）表干后，即可用刮板进行聚脲防水涂料涂刷，要求涂刮均匀、无漏点。涂刮遍数可根据现场情况定，施工完成后涂层厚度保证在（1.5±0.2)mm。5、施工效果检查对施工质量实行全过程质量检查，主要检查涂刷厚度和粘结强度（粘结强度≥2.5MPa或基材破坏为合格），每涂刷500m2进行一次检查并由现场监理监督执行：1）附近同等环境条件下选取1.0m2作为检测区域，按上述要求施工完毕后，在检测区域内，选取3个位置进行粘结强度检测，每处用专用刀（或电钻）切透涂层至混凝土基面；2）将标准钢块用专用胶粘贴在测试位置，48h后采用粘结强度测试仪进行检测；3）粘结强度测试结果以平均值表示，粘结强度按R=P/A计算，其中，R为粘结强度（MPa),P为试样破坏时的荷载（N);A为钢标准块粘结面积（mm2）。需要注意的是，如有不合格的，则可将单元面积缩小再检测，对局部不合格者重新涂刷直至合格为止。对于拉拔过程中混凝土板面已经被标准钢块拉开破坏但粘结强度达不到设计要求的，表明此位置的粘结强度合格。现场拉拔粘结强度结果汇总见表7。6、结语水工建筑物裂缝修复要求严格，需要精细施工。该水库溢洪道底板裂缝修复采取“灌注+双道柔性材料封闭”的方法进行处理，既能封闭裂缝，达到抑制细微裂缝进一步发展及防渗的效果，又能起到水工建筑物表面抗冻害、防碳化、美化外观的效果，可为同类型工程提供参考借鉴。表7现场拉拔粘结强度结果汇总参考文献:[1]王林京.水工混凝土裂缝的成因及防治措施[J].工程建设与设计，2017(11):116-118.[2]刘荣耀.水工混凝土裂缝产生原因及其防治措施[J].工程技术与管理，2006(19):19.[3]乔丽，李树春.浅谈水工混凝土裂缝处理[J].科技创新导报，2008(2):48.[4]任银霞，朱永斌.水工建筑物表面抗冻害防护技术及其应用研究[J].中国建筑防水，2018(10):42-45.任银霞,曹登云,朱永斌.新疆某水库溢洪道底板修复与防护技术[J].中国建筑防水,2020(09):38-42.