灌区渡槽建筑物缺陷修补加固处理研究

2022-09-11

1. 渡槽裂缝形成的原因

1.1 裂缝形成的原因及分类。

渡槽由混凝土砌筑而成, 因而形成裂缝是很难避免的, 甚至是无法避免的。通过测量裂缝的宽度, 我们将渡槽裂缝分为微观裂缝以及宏观裂缝, 当裂缝宽度在0.05mm以下为微观裂缝, 而0.05mm以上的为宏观裂缝。其中, 微观裂缝分为骨料裂缝、粘着裂缝、水泥石裂缝等。

1.2 槽身产生各种侵蚀破坏的直接原因

1.2.1 化学侵蚀。

化学侵蚀主要以水作为介质, 在渡槽长时间的运行过程中, 槽体渗透的位置析出的Ca (OH) 2和空气中的CO2发生反应, 生成白色沉淀碳酸钙, 导致渡槽混凝土中Ca2+流失、强度损失、促使裂缝延长, 最终槽身破坏。

2.2.2钢筋锈蚀。

通常, 混凝土中的氢氧根离子在混凝土中对钢筋起保护作用, 在钢筋表面形成致密的水化氧化铁 (Fe2O3·2H2O) , 是一层惰性氧化膜。所以, 当混凝土碳化使得混凝土保护层的碱性降低时, 易导致钢筋发生锈蚀, 从而渡槽强度受到破坏。除此之外, 因Cl-和O-的扩散侵蚀而破坏混凝土的表面钝化膜, 失去了对钢筋表面的保护, 空气以及水分更易侵入混凝土, 使得钢筋被进一步腐蚀。甚至混凝土表面剥落, 而且薄壳渡槽槽壁厚度较薄, 破坏更易发生。

1.2.3 冻融破坏。

因渡槽裂缝含水率极高, 且槽壁厚度薄, 加之反复的冻融循环, 促使槽身内壁受到冰冻膨胀破坏, 混凝土开裂而破坏。

2. 渡槽裂缝处理方法

对于渡槽建筑物混凝土裂缝的处理, 首先要确定裂缝的种类、级别、危害程度。现场的调查可从裂缝的尺寸、是否连通、以及是否达到弹性极限应力的位置、有无潮气或漏水、工程地点环境以及施工图纸设计情况等多方面入手, 分析裂缝形成的根本原因, 以采取恰当的修补措施。根据修补处理方式的不同, 可采取下列几种方法。

2.1 表面修补法。

适用于裂缝宽度较细的情况, 主要应用于提高构件表面美观度以及改善其耐久性。可沿混凝土的裂缝表面紧贴薄膜, 例如使用环氧类树脂或者树脂浸渍玻璃布。施工前预先将混凝土构件的表面用钢丝刷刷毛, 并用清水冲刷后干燥, 将构件的表面孔隙用油灰状树脂修补, 最后铺设薄膜。这种修补方式的特点是原理简单, 但在操作时要求较严格, 要求构件表面没有浮灰以及杂物的存在, 否则会导致薄膜和混凝土表面界面结合不良, 限制修补效果。若单以防水为目的, 亦可采用表面填补无机材料的方式, 用水泥砂浆、防水快凝型砂浆以及环氧砂浆等将渡槽混凝土的裂缝表面进行填补、粘补、嵌补以及喷浆修补等。

2.2 内部处理法。

当遇到浅缝或只需防渗堵漏的浅裂缝时, 通常利用水泥灌浆修补。若宽度小于0.3mm或内渗流速大和受温度影响较大的裂缝, 一般运用化学灌浆修补处理。化学灌浆修补法运用化学灌浆料填补构件形成的线型渗漏。通常这种渗漏呈一条线, 在修补堵漏时应用化学灌浆料以及快凝水泥和低收缩砂浆复合使用的办法, 能达到良好的修补效果。针对漏水严重的渡槽裂缝, 其特征为裂缝呈贯通性, 给修补处理带来了不便, 因此, 我们利用化学灌浆的方式修补裂缝。在修补堵漏过程中, 首先需确定渗漏水的裂缝部位, 选择合理的修补方法, 最后确定修补堵漏具体方案。

2.3 导渗填塞法。

当遇到裂缝宽度较大, 但不影响渡槽建筑物正常运行使用的裂缝时, 可采用导渗填塞法。导渗填塞法是沿着裂缝的方向在构件的表面凿出正三角形的槽形, 并在漏水较为严重的位置导入引水铁管, 并且用棉絮沿裂缝发展方向补充, 促使漏水从引水铁管排出, 用防水砂浆迅速填实封闭槽口以及引水铁管。

2.4 注入法。

当遇到的裂缝宽度较小但较深时, 可将修补料浆注入构件裂缝内部, 称为注入法。在用表面处理法修补其余裂缝后, 在裂缝处导入注浆管, 一般运用低粘度环氧树脂注入材料, 用电动泵或手动泵注入修补, 此法在裂缝宽大于0.2 mm时效果较好。

2.5 止水、结构缝渗漏的处理。

渡槽混凝土建筑物止水、结构缝的裂缝修补, 优先考虑使用热沥青浇灌修补。若该方法有困难或效果不佳时, 可运用化学灌浆料。

2.6 充填法。

当遇到裂缝宽度较大时, 沿着渡槽裂缝混凝土的表面凿出U形槽或者V形槽, 常利用树脂砂浆进行修补, 亦采用水泥砂浆或沥青。先将槽内清理干净, 涂底层结合料, 等填充料硬化后, 用抛光机将表面磨平。不管是凿洞或V型、U型槽, 其深度要超过钢筋深度以下, 通常情况深度为50mm到80 mm之间, 过浅易发生再次渗漏现象, 槽内用清水冲刷干净, 去除表面浮灰, 防止洞口周围的二次渗漏。

3. 渡槽裂缝处理工艺

3.1 施工工艺流程。

(1) 标明渡槽构件混凝土的裂缝具体位置, 并作描绘标记。 (2) 预处理:清理裂缝两侧酥松的混凝土, 用抛光机打磨混凝土表面, 对钢筋腐蚀层进行清理, 测量钢筋的截面积, 根据混凝土设计结构确定是否需施加钢筋修补, 采用水流反复冲洗干净, 并确保混凝土表面湿润但无多余流水。 (3) 防水水泥砂浆的配制:按照给定配合比, 在30 min内用完配置的防水水泥砂浆。 (4) 防水水泥砂浆的涂抹:人工或机械涂抹, 首先用净浆打底, 接着抹水泥砂浆, 等到水泥砂浆终凝之后, 再抹防水水泥砂浆。并在7天之后在混凝土裂缝修补表面涂刷一层净浆。 (5) 防水水泥砂浆养护:防水水泥砂浆到达终凝时间后, 对其进行喷水雾养护, 1天之后, 用洒水养护, 养护7天。