水工混凝土实体质量缺陷检查及修补方法探究.doc

水工混凝土实体质量缺陷检查及修补方法探究第28卷第6期2009年12月四川水力发电SichuanWaterPowerVo1.28.No.6Dec.,2009水工混凝土实体质量缺陷检查及修补方法探究韩进奇,吴登明(中国水利水电第七工程局有限公司,四川成都610081)摘要:自从用混凝土浇筑水工建筑物开始,因为其浇筑过程的不可预见和不可逆转性,浇筑后的混凝土实体不可避免地出现了各种各样的质量缺陷,给建筑物的永久运行埋下了隐患.对混凝土质量缺陷常规的检查方法,修补材料及修补工艺进行了描述,并以三峡永久船闸地面混凝土缺陷修复作为案例,对如何彻底消灭混凝土质量隐患进行了探究,值得思索.关键词:水工建筑物;混凝土;缺陷;修复方法;探究中图分类号:TV544;TV43;TV52文献标识码:B文章编号:1001-2184(2009)06-00014)31问题的引入随着越来越多水工建筑物的施工兴建,人们对混凝土的了解越来越深刻,如发现混凝土的强度与水灰比有关,遂逐步用低流态混凝土代替高流态混凝土;对混凝土配合比进行设计,才懂得选择不同级配骨料代替以往的不洗不筛;为调节和降低混凝土水化热,才推行利用中,低热水泥品种,掺加掺合料和外加剂等措施;为适应大体积混凝土特殊的温控要求而采用骨料预冷,加冰拌和出低温混凝土;在施工工艺上,普遍采用横向分块纵向分层法浇筑,快速入仓,通仓薄层,喷雾降温,覆盖防晒等综合措施,有效地解决了混凝土塑性变形的不利影响.发展创造了条件,同时也带来了新的问题.自从用混凝土浇筑建筑物开始,因为其拌制过程的不可控性和浇筑过程的不可逆转性,即使混凝土自身的各项强度指标能够满足设计要求,但用其浇筑的混凝土实体也会不可避免地出现各种各样的质量缺陷,从而给混凝土实体的永久运行埋下了隐患.因此,如何消灭隐患彻底修复浇筑后混凝土的各种质量缺陷,已成为所有水电人面临的一个新的课题.2混凝土质量缺陷描述对于水工混凝土的质量缺陷,诸如混凝土表面气泡,麻面,错台,挂帘,凹坑,残留钢筋头,露筋等表面缺陷;又如蜂窝,架空,冷缝,开裂,渗水等掩蔽缺陷,只要是有悖于设计,现行规范及运行要求的混凝土,都属于混凝土质量缺陷的范畴.究其产生的原因,主要是由于施工过程的控制不严收稿日期:2009.10.12格和工艺不规范造成的.在混凝土施工过程中,模板的设计制作及安装缺陷(表面不平,强度不够,固定不牢,拼接不严等)造成了混凝土表面的错台,挂帘,凹坑,残留钢筋头,露筋等;浇筑过程缺陷(过振,欠振,漏振等)造成了混凝土气泡,麻面,蜂窝,架空,渗水等;拌制过程缺陷(配比不当)造成了混凝土低强等.根据混凝土建筑物的运行要求不同,混凝土质量缺陷在不同部位产生隐患的大小也不尽相同.如混凝土渗水裂缝将外来水导入混凝土内部汽碳化混凝土并锈蚀钢筋,严重影响了结构耐久性和安全运行;如在水下高速水流冲刷区,混凝土表面缺陷将引起局部挑流,绕流和分离,造成负压和剧烈的水流脉动,促使空化和空蚀的出现,极易导致结构的破坏,从而加剧空蚀与磨损;如在水上行人密集区,为保证混凝土表面的视觉效果,就必须保证混凝土表面平整,光滑,色调一致,无缺陷.由于混凝土质量缺陷产生的过程不可逆转,其缺陷影响的后果往往也十分严重,在充分考虑混凝土运行要求的前提下,除规范混凝土施工作业过程来减少质量缺陷外,对质量缺陷的检查方法,修复材料及工艺的研究也尤为重要.3混凝土质量缺陷检查混凝土实体质量缺陷分为外在的表观缺陷和内在的掩蔽缺陷.外在的表观质量检查一般在混凝土浇筑单元完成后进行初检,在混凝土实体块,段,位及全部完成后分别进行检查.其作为混凝土外观评定验收的依据,主要检查混凝土单元的形体偏差,表面SichuanWaterPowerI1韩进奇等:水工混凝土实体质量缺陷检查及修补方法探究2009年第6期不平整度,光洁度,气泡,麻面,错台,裂缝等是否在设计控制允许范围之内;是否存在挂帘,凹坑,残留钢筋头,露筋,蜂窝,狗洞,渗水等不允许出现的质量缺陷O对有设计指标允许范围值的部位,通常采用高精度测量仪器(如莱卡1800)进行形体测量并计算混凝土实体的形体偏差度以及表面平整度;采用透明米格挂尺检查气泡比率;采用塞尺检查裂缝宽度;采用靠尺检查局部凹凸情况等.而对于绝对的表观质量缺陷,主要通过目测进行形体素描,对错台,挂帘,凹坑,残留钢筋头,露筋,蜂窝,狗洞,渗水等部位进行详细标注,将其作为进一步检查和消缺处理的原始依据.内部隐蔽的质量检查一般在混凝土实体浇筑完成后进行,通常采用的检查方法以钻孔取芯和压水检查为主.钻孔取芯的主要评定指标是芯样采取率,获得率和RQD值,要求芯样采取率98%,获得率I>95%,R9D值85%;压水检查可以得出混凝土内部密实性指标.通过对芯样物理力学性能检测(主要以抗压性能和芯样容重检测为主)来确定混凝土内部质量缺陷的性质;对于经取芯得知存在内部质量缺陷的孔号或孔段,为进一步了解其内部缺陷存在的状态及范围则采用孔内电视录像和声波测试.由于混凝土实体内部质量缺陷的掩蔽性,检查代价特别高;对于常用的钻孔取芯检查方法,其为破坏性检查且具有一定的随机性,对实体内的结构钢筋及其它埋件影响比较大.另外一种检查方法是采用目前比较先进的混凝土声波CT无损检测技术,可以在不破坏混凝土实体的情况下,利用声波穿透实体混凝土并获取声波接收时间,利用计算机反演成像,呈现出混凝土各微小单元的声波速度分布图像,进而判断检测实体的内部质量.4缺陷修补方法及修补材料为了使混凝土实体达到耐久运行的目的,对检查出的质量缺陷就必须进行根治消除缺陷.由于混凝土浇筑过程的不可逆转,在消缺方案研究时基本都采用补的思路,即对缺陷部位采取磨,挖,填,灌的方法进行消缺处理.对于混凝土表面缺陷,采用角磨机进行磨平(一定的纵横坡比),或者挖除后采用比母体混凝土高一强度等级的砂浆或混凝土进行填补;对于混凝土内部缺陷,则采用灌水泥砂浆或灌注环氧浆材进I1SichuanWaterPower行灌补.号称世界第一的水电枢纽工程长江三峡工程,在混凝土质量缺陷的处理上也主要采用补的思路,进行填灌法修补,取得了较好的修补效果.混凝土质量缺陷修补施工中,磨,挖,填,灌的施工工艺已经非常成熟,修补的重点在修补材料的选择和与母体混凝土缝面的粘合上.与母体混凝土缝面的粘合,可以采用缝面凿毛,植筋,冲洗,湿润,涂刷环氧基液等工艺方法来提高缝面的粘结强度,保证修补材料与母体混凝土粘结牢靠;而对于修补材料的选择,只有通过不断的试验和研究,找出约束收缩应力小,强度及耐久性高,热膨胀系数低的修补材料.目前常用的缺陷修补材料主要有混凝土类和环氧类材料.(1)混凝土类材料.水泥砂浆(或净浆):用做灌浆料,用以修补混凝土内部的部分质量缺陷,根据要求可进行配比试验;麻布砂浆:用做结构要求不高的表面大面积气泡修补,砂浆配比为1份水泥和2份砂,砂的最大尺寸小于600m,砂浆用水量要足以使其稠度成为浓乳浆;预缩砂浆:用做填补料,其采用水泥(525#中热硅酸盐水泥):砂(1.25mm筛):水:ZB一1A型减水抗剂(浓度为10%)按1:3:12的重量比例配制,其力学性能指标为:压强t>45MPa;与混凝土面的粘结强度1.5MPa;自密实无收缩混凝土:用做大面积填补料,其优点为高流态,无收缩,强度可配置,其全称为冶金部CGM一1高强无收缩灌浆料;一级配混凝土:用做大面积挖除重新浇筑部位,强度可配置.(2)环氧类材料.环氧基液:主要用于缺陷基面的涂刷,增强修补材料与母体混凝土粘接强度,其与母体混凝土的粘结强度>13.0MPa;环氧砂浆:用做填补料,其采用NEII固化剂:改性E44环氧:砂(1.25mm筛)按1:3:12的重量比例配制,其力学性能指标为:抗压强度60MPa;与混凝土粘结强度2.5MPa;环氧胶泥:用做填补料,其采用1438#环氧基液A组份:B组份:水泥(525#中热硅酸盐水泥)按2:1:1.6的重量比例配制,其力学性能指标第28卷总第133期四川水力发电2009年12月为:抗压强度45MPa;与混凝土面粘结强度2.5MPa;环氧灌浆料:采用亲水性环氧浆材,主要用在混凝土内部及结构缝面的渗漏处理,混凝土表面裂缝修复等.由于环氧灌浆料属于高分子聚合物,品种较多,在选择浆材时应该把握浆材的可灌性和耐久性.常用的环氧灌浆料有HW,LW,EAA,CW(糠醛丙酮改性系列),LPL(活性稀)及ECH水下粘结胶等.在混凝土消缺方法及应用材料方面,应根据混凝土实体所在位置和使用功能的不同,有针对性的进行方案研究,既不能看重着轻,也不能看轻着重.美国陆军工程师团水道试验站对混凝土修补材料的选择曾做过研究,最为有利的修补材料除要求有足够的耐久性和渗透性外,其热膨胀系数,弹性模量及干缩性都应与母体混凝土相当.把握好修补的份量及尺度,正确选用修补材料,既能满足耐久运行要求也不浪费,此乃混凝土缺陷修补的难点所在.5混凝土缺陷修补案例长江三峡工程双线五级永久船闸布置在左岸临江的最高点坛子岭左侧,船闸有效尺寸为:280mX34m5m(长宽槛上水深).船闸主体段由6个闸首和5个闸室组成,总长1621m.船闸主体段为山体深切开挖形成,形体较薄,闸墙为薄壁式衬砌结构和混合式结构.每级船闸闸室有效长度为280m,船闸闸室及闸首均为分离式不透水结构,闸墙与底板间沿船闸轴线方向设有两道纵缝,同时按12m(第二分流口为24m)在闸墙和闸室底板均设横向结构缝.纵横缝均设有两道紫铜止水片止水,在两道止水片的中部骑缝设置方形止水检查槽,在相邻结构块设置了分区止水分区.永久船闸地面工程混凝土从整个浇筑过程和工程验收结果看,混凝土浇筑施工工艺控制较严,质量总体上是好的,但也存在不同程度的缺陷,大致可归纳为混凝土表面,混凝土内部,止水系统,混凝土裂缝等四类缺陷.(1)混凝土表面缺陷.混凝土表面质量缺陷采用缺陷素描进行检查,主要表现为架空露筋,蜂窝麻面,错台挂帘,表面局部起壳,砂线,气泡等.修补方法:对错台,挂帘,砂线以打磨为主,经打磨后平整度要满足设计规定要求,特别是过流面的错台顺水流向和垂直水流向的坡度严格按运行要求进行控制;对气泡,麻面,蜂窝以填补环氧材料为主,修补前用马丁或尖头小锤清除气泡表面薄层,并用高压水枪清除孔内的污垢乳皮,经打凿后对深度10mm的气泡,蜂窝,麻面用环氧胶泥修补,10mm深度25mm的用环氧砂浆修补,25mm深度150mm的用预缩砂浆分层修补;对拉筋头及露筋缺陷,采用p70空心钻钻深35mm的孔,切割拉筋头,扫除孑L内炭化层,高压水洗孑L,预缩砂浆回填;对架空部位经凿挖后,对于面积大于30emx30cm,深度大于15cm的架空,露筋缺陷,采用自密实混凝土(CGM一1),喷射混凝土(EMACOS188)和小一级配混凝土进行修补.(2)混凝土内部缺陷.三峡永久船闸内部缺陷检查主要通过钻孑L取芯结合部分无损检测进行.处理程序:钻孔取芯一压水检查一必要时无损检测一成果资料分析一讨论确定扩大检查方案一确定缺陷范围和程度一确定补强灌浆措施一补强灌浆一布置灌后质量检查孔一灌后检查(压水,取芯)一验收会签.内部质量缺陷主要表现为混凝土内部蜂窝,气泡,空洞,低强等,处理方法采用了常规的补强灌浆法,局部位置采用化学灌浆进行补强.(3)止水系统缺陷.止水系统质量检查主要采用压水进行,通过对止水片间的止水检查槽进行压水试验(止水检查槽堵塞时采取分段钻孔压水检查方法进行),查明结构缝渗水的部位,若渗水量在0.5MPa压力下超过3L/min,在0.3MPa压力下超过2L/rain,则须进行防渗处理.防渗处理采用了化灌堵漏和增设表面封闭止水的方法进行.对底板充泄水廊道过流面结构缝压水检查渗漏量超标或迎水面有外漏点的部位,以及边墙结构缝压水时稳定漏量较大的部位,采用止水检查槽分段堵塞后灌注弹性聚胺脂(LW),嵌填聚硫密封胶+表面粘贴环氧玻璃丝布的方法进行处理;对闸室底板及闸墙触水纵横缝面采用骑缝切槽,嵌填SR一2型塑性止水材料并浇筑混凝土防护板压缝堵漏.(4)混凝土裂缝缺陷.(下转第10页)SichuanWaterPower曩袁平顺等:碾压混凝士斜层平推法在高摩赞大坝施工中的应用2009年第6期南南朋满裁汽车I畚帆Jkj旺裁气车皿=皿撮碾邑IIf碾噩K蚌水管堡至超筮圭翌星笙鎏垫三三苎王主里!茎堑!尘丝l叁】堡垦垦墨圭盟量挂蓝苫苫艺丕莲巴l蝗垦睑丛重塞露糖墼璺1仓面主要施工设备配置表施工人员配置(单班人员)盘昧1层蚪鄙lt,m(I10坡比)毫壤摊铺足底部平段铺豌屯度曲堆艰喷#措施.降札舟面温.耀待面竭*自铺毓吩.随斑赶离上升,t吉岸宽度土上薄宽废时柱由战*右岸方自g坡度I10典面目中墙号为煎工顺序.相目蝠每特镕筑珥慨,底辉宽十段暗施工nl蓍孽:嚣:-I?-rm-一-?-wlIITIONll易量孟孽量i图1仓面浇筑示意图减小最大浇筑仓面面积,缩短层间间歇时间,层问袁平顺(1969-),男,重庆忠县人,副分局长,工程师,从事水电工结合质量也得到了保证.程施工技术与管理工作;张小龙(1982一),男,湖北鄂州人,助理工程师,从事水电工程施工技术与管理工作.(责任编辑:李燕辉1作者简介:(上接第3页)混凝土裂缝的检查方法采用表面目测,找出裂缝的分布情况,再根据需要在裂缝部位进行无损检测,查出裂缝的规模(深层裂缝的范围).三峡船闸地面工程混凝土迎水面裂缝(包括层间缝渗水)均要求处理,而对非迎水面的表面浅层裂缝没有处理.裂缝处理主要