水工混凝土建筑物的病害檢測(cè)與防治

一、概述

　　水工混凝土建筑物因所受水荷載及溫度變化等條件的不利影響，建成后往往帶病運(yùn)行，運(yùn)行后又有一個(gè)老化過(guò)程，因此需要精心檢查、維護(hù)和修理才能保證其安全運(yùn)行。否則，一定期限后就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故。許多預(yù)防老化病害的措施，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工階段就應(yīng)認(rèn)真考慮并實(shí)施，結(jié)合運(yùn)行中對(duì)建筑物進(jìn)行定期檢驗(yàn)或檢查，則可以避免或緩解某些嚴(yán)重事故的發(fā)生。目前，我國(guó)相關(guān)單位圍繞著水工建筑物病害研究這一課題，進(jìn)行了大量科研工作和工程實(shí)踐，并取得了很大的進(jìn)步。

二、病害檢測(cè)與評(píng)估

　　水工混凝土建筑物的各種病害、缺陷大多始發(fā)于或顯露于結(jié)構(gòu)外表面，如裂縫、破損、磨蝕、滲漏、鋼筋銹蝕以及結(jié)構(gòu)外觀變形等。有些病害的起因比較簡(jiǎn)單，僅根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查、測(cè)繪病害的形態(tài)、范圍和程度，就可以分析清楚和做出判斷。實(shí)際上，許多嚴(yán)重病害，大部分是可以用目測(cè)發(fā)現(xiàn)的，但目測(cè)必須系統(tǒng)化，由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員進(jìn)行。但有一些病害的情況卻很復(fù)雜，病因亦很多，需要結(jié)合具體工程條件進(jìn)行多方面檢測(cè)、試驗(yàn)或調(diào)查工程的設(shè)計(jì)、施工資料，經(jīng)過(guò)綜合分析后，才能得出比較清楚的認(rèn)識(shí)并做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估。

　　對(duì)建筑物的病害做出正確評(píng)估，一方面應(yīng)重視原形觀測(cè)資料的分析，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可靠的情況下，如位移、變形、滲水量、揚(yáng)壓力、裂縫擴(kuò)展等，主要根據(jù)它們的變化趨勢(shì)來(lái)評(píng)價(jià)建筑物的安全與否，這種方法簡(jiǎn)單易行，目前多以效應(yīng)量的變化趨勢(shì)作為評(píng)估依據(jù)；另一方面是離不開(kāi)有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員和專家相結(jié)合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察檢查，以及對(duì)實(shí)測(cè)資料的全面綜合分析并做出安全評(píng)價(jià)。這是因?yàn)閷?duì)建筑物的安全評(píng)價(jià)，還沒(méi)有達(dá)到做出規(guī)范的可能，也不可能有不變的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。所以主要還是靠有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員，憑他們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各種資料做出正確的解釋，并依靠從類似工程或處理類似情況得來(lái)的經(jīng)驗(yàn)審慎地做出安全評(píng)價(jià)。

　　裂縫是混凝土建筑物最常見(jiàn)的病害之一，可以說(shuō)，所有混凝土建筑物都有裂縫存在，只是裂縫數(shù)量的多少及危害程度有所不同而已。裂縫大體上可分為兩類：一是施工期出現(xiàn)的裂縫，主要是濕度、干縮引起的；二是運(yùn)行期出現(xiàn)的裂縫，其原因比較復(fù)雜，包括荷載、溫度、地震、基礎(chǔ)變形及化學(xué)反應(yīng)等。有些裂縫僅從外觀形態(tài)、工程特征及環(huán)境條件上就可找到原因。例如，鋼筋銹蝕后的沿筋裂縫，外觀上容易判別；若從混凝土密實(shí)度、保護(hù)層厚度、碳化深度等方面進(jìn)行檢測(cè)，將有助于深入認(rèn)識(shí)并制定合理的處理方案。

　　對(duì)于混凝土內(nèi)部缺陷，如蜂窩、孔洞、溶蝕及混凝土疏松部位等，可采用回彈儀測(cè)強(qiáng)法、超聲法或超聲——回彈綜合法、射釘法等來(lái)檢測(cè)評(píng)估。近年來(lái)國(guó)內(nèi)在這方面有較大發(fā)展，逐步應(yīng)用了面波儀、探地雷達(dá)進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

　　各種類型的病害缺陷需要有與之相應(yīng)的檢查診斷手段，需要有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估。大多數(shù)病害檢測(cè)仍需要檢測(cè)混凝土實(shí)際強(qiáng)度，最直觀、最有效的手段乃是鉆芯取樣，同時(shí)可檢查內(nèi)部缺陷，當(dāng)懷疑有堿骨料反應(yīng)時(shí)，對(duì)芯樣進(jìn)行膨脹試驗(yàn)、切面觀察、含堿量測(cè)定等，有助于綜合分析和做出合理評(píng)價(jià)。

三、采用新材料、新技術(shù)、新工藝進(jìn)行修補(bǔ)

　　針對(duì)水工混凝土建筑物各種病害、缺陷，國(guó)內(nèi)外研究出了相應(yīng)的修補(bǔ)措施，如聚合物水泥砂漿類材料、環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯新型化學(xué)灌漿材料等。

　　聚合物水泥砂漿作為防滲、防腐、防凍材料已在水工混凝土建筑物修補(bǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。這種以少量膠乳材料對(duì)水泥砂漿或混凝土改性后，增強(qiáng)其抗?jié)B性、抗碳化和抗凍性，經(jīng)過(guò)近20年的工程實(shí)踐證明，是一種性能可靠、經(jīng)濟(jì)、施工方便的修補(bǔ)材料。

　　利用環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯在一定條件下制備出可以形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型化學(xué)灌漿材料，該材料綜合了環(huán)氧樹(shù)脂漿材和聚氨酯漿材的性能優(yōu)點(diǎn)，漿材粘度低、凝結(jié)時(shí)間可調(diào)、強(qiáng)度高、變形性和可灌性都很好，是一種性能優(yōu)良、適用性強(qiáng)、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料。信陽(yáng)市香山水庫(kù)引水洞防滲漏加固處理就采用了此種材料，效果良好。

　　此外，在新技術(shù)、新工藝領(lǐng)域的探索研究也進(jìn)行得如火如荼，中國(guó)水科院及南京水科院分別研制出適于水下修補(bǔ)施工的嵌縫材料GBW遇水膨脹止水條、水下快凝堵漏材料、PU/EP、IPN水下灌漿材料、水下伸縮縫彈性灌漿材料、水下彈性快速封堵材料等，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，效果良好?；炷亮芽p注漿技術(shù)已經(jīng)成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應(yīng)用。鋼板及碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)目前已成為國(guó)內(nèi)外適用面較廣的加固技術(shù)。

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四、老化病害的預(yù)防

　　雖然水工混凝土建筑物受各種外界環(huán)境的影響，病害很不易避免，但我們可以優(yōu)先考慮采用新材料、新工藝、新技術(shù)維修帶病運(yùn)行的建筑物和把不斷更新的專門技術(shù)應(yīng)用于新建筑。近年來(lái)，高性能混凝土技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，大量研究和工程實(shí)踐表明，科學(xué)地選擇材料和配合比，混凝土的性能改善還有巨大的潛力。采用優(yōu)選的火山灰粒料，特別是冷凝微硅粉，其粒徑僅為水泥粒徑的1/100量級(jí)，它能夠填充在水泥顆粒之間，同時(shí)能夠?qū)⑺嗨a(chǎn)生的Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為凝膠，從而提高了混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性。同時(shí)采用超效外加劑，不僅顯著減少用水量，而且還大大改善混凝土的和易性。由于多功能外加劑中的特殊活性物質(zhì)的作用，使混凝土的性能得到改善或提高，這種混凝土非常耐用，幾乎完全不滲透，而且非常耐磨蝕和抗凍融，減少收縮裂紋，保護(hù)鋼筋不受銹蝕。

　　由于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段未能預(yù)知環(huán)境條件和使用情況的變化，建筑物可能潛伏嚴(yán)重事故，這種情況我們?cè)谶m當(dāng)時(shí)間是可以認(rèn)識(shí)和防止的，即定期對(duì)建筑物的工作質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)或檢查，使尚處于萌芽狀態(tài)中的危險(xiǎn)得以解除。