北方地区水工混凝土建筑物常见病害及修复对策

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发布时间：2021-09-06

资料介绍

北方地区水工混凝土建筑物常见病害及修复对策
王俊达
(辽宁省水利工程建设质量与安全监督中心站，辽宁沈阳110003)
摘要：针对我国北方地区独特的寒冷干旱气候环境特征，探寻该区域水工建筑物常见病害的类型及成因机理，同
时有针对性地提出了水工建筑物施X-修复对策。研究可为同类型区域水工混凝土建筑物的病害诊断与施工修复提
供有益借鉴。
关键词：北方地区；水工建筑物；病害机理；修复对策
中图分类号：TV698．2 文献标识码：A 文章编号：1672-2469(2016)05-0017—03
引言
我国北方地区水工混凝土建筑物在承受满足安
全荷载组合的同时，还受到特殊自然环境的侵蚀，
如冻融破坏、土壤盐分离子侵蚀、高矿化度灌溉回
归水、大气碳化及干湿循环破坏等作用的影响，进
而导致水工混凝土建筑物出现裂缝、冻胀、冲磨与
空蚀、碳化及碱骨料反应等侵蚀破坏现象，严重影
响该区域水利工程的安全运行，制约了水利工程效
益的正常发挥。北方地区水工混凝土结构需经常进
行修补，以确保该区域水工混凝土结构的强度及耐
久性，消除工程运行中的安全隐患。因此，有必
要分析该区域水工混凝土建筑物常见病害成因并提
出相应的施工修复技术，研究可为类似工程的更新
改造和维护维修提供决策依据。
1 水工混凝土建筑物常见病害类型及成因
1．1 裂缝
裂缝为影响北方地区水工混凝土建筑物耐久性
的重要因素，按其产生原因分为：外荷载裂缝、变
形裂缝、施工裂缝；按裂缝的形态分为：水平与垂
直裂缝、横纵向裂缝、斜向和放射形裂缝；按裂缝
深浅分为：贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。
水工混凝土建筑物裂缝产生的原因主要包括：
① 新浇筑混凝土水化放热，混凝土过大的内外温差
引起混凝土变形，从而产生裂缝；② 在外部约束力
作用下，混凝土硬化而导致的裂缝；③ 厚度较大构
件中因混凝土塑性塌落而导致的裂缝；④ 混凝土中
的活性骨料与碱性物质发生反应，使混凝土膨胀开
裂；⑤ 运行中的混凝土结构因不均匀沉陷或承受过
载而产生的裂缝。
1．2 冻胀破坏
北方地区混凝土衬护渠道受干旱少雨、季节及
昼夜温差大等气候因素的影响，冻胀破坏现象严
重 ]，其形式主要包括：① 现浇混凝土板破裂。在
浇筑混凝土板时外界温度过低，将会导致现浇板出
现裂缝，并会随着时间不断蔓延；② 隆起和塌陷。
温度变化、地下水位变化等因素会造成混凝土渠道
地基隆起或塌陷，进而造成混凝土衬砌板的破损；
③ 预制衬砌板破坏。因混凝土渠道边坡与底板结合
处受到地基土变形的影响，出现鼓胀、滑塌现象，
破坏了预制混凝土板。
造成渠道混凝土衬砌冻胀破坏的原因包括；①
渠道基础土壤入冬前的含水量超过土壤起始冻胀含
水量；② 衬砌基土属于冻胀土类；③ 气温低于
OqC。土壤结冰时，体积膨胀破坏昆凝土衬砌面板。
1．3 冲磨与空蚀
北方地区的压力前池、涵管、渡槽、倒虹吸、
闸门等过水混凝土建筑物长期受到水流中泥沙和高
速水流的磨损与空蚀，造成混凝土局部表面呈现凹
痕麻面、粗骨料及钢筋外露等破坏。
1．4 碳化破坏
长期与大气接触的水工}昆凝土建筑物，大气中
的CO 将渗入混凝土内部孑L隙并溶解于水分中，且
与胶凝材料发生多相化学物理反应，产生钙矾石等
收稿日期：2015．08—02
作者简介：王俊达(1985年一)，男，工程师。
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2016年第5期水利规划与设计规划战略
物质，降低了混凝土建筑物的强度H 。同时，混凝
土内部PH值小于10的孔隙溶液会逐渐腐蚀钢筋
的钝化膜，致使钢筋锈蚀膨胀，甚至剥离，引起混
凝土开裂，从而严重影响水工混凝土建筑物的耐
久性。
1．5 碱骨料反应
北方地区水工混凝土中富含大量的碱性物质，
骨料中的氧化硅等物质易与这些碱性物质反应生成
吸水膨胀凝胶，从而降低混凝土的强度。
2 水工混凝土建筑物施工修复对策
2．1 环氧树脂砂浆水下裂缝修复技术
针对北方地区水工混凝土建筑物普遍存在的水
下裂缝问题，环氧树脂水泥砂浆具有允许砂浆带水
施工作业、水下抗分散离析性好、水下强度不损
失、养护期短等优势，可在水下(20～25℃ )4～6h
初凝并实现了胶黏剂与混凝土强度的叠加，对水工
混凝土水下裂缝具有较好的修复效果。
环氧树脂砂浆采用E51或壳牌828环氧树脂、
1085水下固化剂、水泥及河砂按照一定重量比与
水拌合而成，具体修复施工工序为：①查缝定位
后钻孔清孔，之后布设与采用的灌浆方式及地质条
件相适应的灌浆系统，确保灌浆管路、出浆设施与
缝面畅通；②将水泥与河砂按1：2比例混合均匀，
严格控制水灰比为0．36～0．40，之后在水泥砂浆中
掺入定量的环氧树脂并搅拌10min，将1085型水下
固化剂按固化剂与环氧树脂1：1的比例掺入上述砂
浆中，均匀搅拌5min后即可使用；③ 采用连接灌
浆泵自下而上地将环氧树脂砂浆浆液均匀灌注整个
缝面，若灌浆时发现漏浆、冒浆现象，可采用表面
封堵、嵌缝、低压间歇灌浆等方法处理。
2．2 输水防渗渠道修复技术
针对北方地区混凝土衬砌渠道因冻胀所引起的
破坏，具体修复施工工序为：① 清淤拆板。对需修
复渠道清除淤泥，自上而下地拆除渠道旧混凝土
板，轻拆轻放并整齐码放在合适位置，同时清除其
粘结的砂浆、泥沙；② 开挖削坡。按照设计的渠道
中线、渠底高程及断面尺寸进行削坡修整．对沉
陷、滑坡严重渠段抛填夯实砂石进行换基处理；③
渠道衬砌。在清理后的渠坡、渠底等处洒水润湿、
整平密实。之后紧贴基础铺设防渗塑料薄膜，并按
照先渠底后坡面的顺序铺设保温板与薄膜预制板，
随后进行砂浆垫层与混凝土板衬砌板的铺设，确保
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混凝土衬砌板达到设计平整度，并用C．干硬性细
石混凝土对混凝土板勾缝，要求板缝密实、光滑、
饱满。④ 养护。勾缝12h后进行洒水养护，养护时
间不低于10d，同时依据衬砌混凝土板厚度与设计
要求制作伸缩缝，最后将拌合好的干硬性锯末水泥
砂浆浇筑至伸缩缝并抹平。
2．3 丙乳硅粉钢纤维混凝土砂浆修复技术
针对在低温、潮湿等恶劣环境中的闸门底板、
侧墙、闸墩等长期处于碳化、盐侵、水流淘刷、空
蚀、气蚀磨损及