高寒地区常见混凝土施工质量缺陷产生原因剖析及处理技术.pdf

雕 水 利 水 电 施 工 2 0 1 0 第3 期 总 第1 2 0 期 高寒地 区常见混凝土 施工质量缺 陷产生 原因剖新及处理技木 【 摘要】 混凝土质量缺陷 施 工条件 受限、施 工工艺不 影响混凝土内部质量，造成 本文通过高寒地 区水工建筑 【 关键词】 高寒地区 混凝 詹登民 邓 婷 ( 武警水电第三总队) 是混凝土施工过程中存在的质量通病，尤其是高寒地 区，因其施工外围环境复杂、 精细，质量缺陷更为普遍，部分质量缺陷只影响混凝土外观而部分质量缺陷则会 安 全隐患，如果 对混凝 土缺 陷处理 不 当，不但 不 能消 除 隐患 ，还会 形成 二 次缺 陷。 物混凝土施工过程中产生的质量通病进行了分析，并提出了相应的处理措施。 土质量缺陷麻面蜂窝 露筋 空洞 凸凹错台 裂缝 1 高寒地区水工建筑物施工中常见的混凝 土质量缺 陷 高寒地区施工外围环境复杂、施工条件受限、施工 工艺不精细，混凝土质量缺陷是水工建筑物施工过程中 存在的质量通病 ，通过对高寒地区多个水电站水工建筑 物混凝土施工质量缺陷进行勘察 、记录、分析、统计后 总结得出，高寒地区水工建筑物存在的主要质量缺陷有 麻 面、蜂窝 、露筋 、空洞 、凸 凹错 台、外形走样裂缝等 。 2 高寒地区水工建筑物施工质量缺陷产生 的原因分析 2 1 麻面 所谓麻面，是指混凝土构件表面局部缺浆粗糙，出现 无数的小凹坑 ，但无露筋现象。麻面产生的原因主要有： ( i )木模板在浇筑混凝土前没有充分浇水湿润或湿润 不够 。 ( 2 ) 模板的重复使用，表面清理不干净，粘有干硬的 砂浆或混凝土。 ( 3 )模板上的隔离剂涂刷不均匀或漏刷。 ( 4 )模板拼缝不严密，混凝土浇筑时缝隙漏浆 ，构件 表面沿模板缝隙出现麻面。 ( 5 )混凝土振捣不密实，混凝土中气泡未排出，部分 气泡停留在模板表面，拆模后出现麻面。 2 6 2 2 露筋 露筋是指构件中的主筋、副筋或箍筋等部分或局部 未被混凝土包裹而外露。露筋产生的原因主要有： ( 1 )混凝土浇捣时 ，钢筋保护层垫块移位或垫块间距 过大甚至漏垫，钢筋紧贴模板，拆模后钢筋密集处产生 露筋。 ( 2 )构件尺寸较小，钢筋过密，如遇到个别骨料粒径 过大，水泥浆无法包裹钢筋和充满模板，拆模后钢筋密 集处产生露筋。 ( 3 )混凝土配合比不当、浇灌方法不正确，使混凝土 产生离析，部分浇筑部位缺浆，造成露筋。 ( 4 )模板拼缝不严、缝隙过大，混凝土漏浆严重，尤 其是角边，拆模时又带掉边角，从而出现露筋。 ( 5 )振捣手振捣不当，振钢筋或碰击钢筋，造成钢筋移 位或振捣不密实，有钢筋处混凝土被挡住，包不了钢筋。 ( 6 )钢筋绑扎不牢，保护层厚度不够，脱位突出。 2 3 蜂窝 蜂窝是指拆模后构件有局部混凝土松酥，石多浆少， 石子间出现空隙，形成蜂窝状的窟窿。蜂窝形成的主要 原 因有 ： ( 1 )混凝土的拌制投料不准 ，石多，水泥和砂少，或 浇筑时浆流向单边。 ( 2 )混凝土搅拌时间过短，拌和不均匀，振捣时造成 砂浆与石子分离，石子集中处往往会形成蜂窝。 ( 3 )下料时不当，使混凝土产生离析。 高寒地 区常见混凝土施工质量缺陷产生原 因剖析及 处理技术 ( 4 )浇筑时未分层 、分段进行。 ( 5 )模板支撑不牢固，致使大面积漏浆。 2 4 空洞 空洞是指构件是有空腔、孔洞，可将手或杆棒等伸 入或有的可通过物件者的现象。空洞产生的主要原因有 ： ( 1 )混凝土振捣时漏振 ，分层浇捣 时 ，振捣棒 未伸 到 下一层混凝土中，致使上下层脱空。 ( 2 )竖向构件一次下料太多 ，坍落度相对过小 ，混凝 土被钢筋等架住 ，下部成拱顶住上部混凝土，并且下部 漏振 ，拆 模后出现混凝土脱空 ，下部成为孔洞 。 ( 3 )混凝土中混入了杂物、木块等，拆模后抠掉杂物 等而形成的明显空洞 。 ( 4 )钢筋密集处、预留孔或预埋件周边，由于混凝土 浇筑 时不 通畅 ，不 能充 满模 板而形成孔洞 。 2 5 凸凹错台 凸凹错台是指模板拆除后，混凝土表面模板接缝处 出现超过规范要求的错台现象。凸凹错 台产生的主要原 因有 ： ( 1 )模板接缝不好 ，平整度要求不高。 ( 2 )模板 外支撑不稳固 ，混凝土浇筑过程 中出现局部 跑模、模板变形等。 ( 3 )模板接缝不好 ，浇筑过程中出现露浆等。 2 6 外形走样 外形走样是指混凝土浇注完成后 ，混凝土外形与设 计轮廓线不相吻合。外形走样产生的主要原因有 ： ( 1 )模板外支撑不牢固，混凝土浇筑过程中出现局部 模板变形 。 ( 2 )模板支撑基础不牢固，混凝土浇筑过程中模板整 体移位。 ( 3 )混凝土浇筑过程中振捣器靠模板太进，造成过振。 2 7 裂缝 裂缝是指混凝土浇筑过程 中，由于混凝土施工和本 身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在 着众多的微孔 隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺 陷的存在 ，才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂 缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他 一 些使用功能不产生危害。但在混凝土受到荷载、温差 等作用之后 ，微 裂缝 就会不 断 地扩 展和 连通 ，最 终形 成 肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。 混凝土裂缝产 生 的原 因很 多 ，有 变形 引起 的裂 缝 ，如温 度变化 、收缩 、膨 胀 、不均 匀 沉 陷 等 原 因 引 起 的裂 缝 ； 有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引 起的裂缝等。 3 高寒地 区水 工建筑物施工质 量缺 陷处理 方案 3 1 处 理要 求 ( 1 )针对不同部位、不同使用要求的建筑物，采用不 同的处 理措施 。 ( 2 )选用的修补材料，除了满足建筑物运行的各项要 求外，其本身的强度、耐久性、与老混凝土的黏结强度 等 ，均不得低于老混凝土的标准。 ( 3 )当修补区位于有观瞻要求的部位，修补材料应有 与老混凝土相一致 的外观 。 ( 4 )修补时，应将不符要求的混凝土彻底凿除，清除 松动碎块、残渣，凿成陡坡，再用高压风水冲洗干净。 ( 5 )对渗水、漏水的部位 ，应采用速凝材料堵漏 ( 如 快凝水泥、丙凝 、水泥一水玻璃、快燥精等)和将外漏 部位埋 管集 中引出再快速封堵。漏水堵住后，即进行 修补。 ( 6 )对错台、局部不平整等缺陷的处理，遵循 “ 宁磨 不补 、多磨少补”的处理原则 。 3 。 2 处理 措 施 3 2 1 麻面缺 陷处理 ( 1 )过水表面出现的麻面，先将麻面部位用钢丝刷加 清水刷洗，并使麻面部位充分湿润，然后用水泥素浆或 1： 2 1： 2 5的水泥砂浆抹平 ；水泥浆或砂浆达到龄期 强度后再用环氧基液涂刷两遍 ，以保证修补部位有足够 的耐磨度 ，并防止高速水流对缺陷处产生空蚀现象；待 环氧基液基本凝固时，用水泥素浆涂刷两遍，并在水泥 素浆凝固后用砂纸适度打磨其表面，确保修补部位与原 混凝土色泽相近，以保证外观和防止冻融破坏。 ( 2 )非过水表面出现的麻面，用钢丝刷加清水刷洗麻 面处，并使麻面部位充分湿润，然后用水泥素浆或 1： 2 1 ： 2 5的水泥砂浆抹平，待水泥素浆水泥砂浆抹凝固后， 用砂纸或手砂轮适度打磨，使其平顺并且色泽与原混凝 土相近 。 3 2 2 蜂 窝、露筋 、空洞缺 陷处理 蜂窝、露筋、空洞缺陷等质量缺陷，采用凿除缺陷， 用一级配混凝土、预缩砂浆或环氧砂浆填补，环氧基液 涂面 。 ( 1 )对于非过水面的蜂窝、露筋、空洞质量缺陷，凿 除缺陷，用一级配细石混凝土或预缩砂浆填补，待填补 料凝固后 ，用手砂轮进行适度打磨 ，以保证表面平整和 色泽 相近 。 ( 2 )对于过水面的蜂窝、露筋、空洞质量缺陷，凿除 缺陷，用环氧砂浆填补，并确保填补平顺 ，并用环氧基 液涂 面 ，防止冻融 。 3 2 3 凸凹错台、外形走样缺陷处理 对于凸凹错台、外形走样质量缺陷，尽可能采用凿 除、打磨等方法进行处理 ；如果凹陷较严重，凿除、打 磨方法不能满足要求，则对凹陷部位表面进行凿毛，并 用一级配细石混凝土或预缩砂浆填补，对于过水表面并 用环氧基液涂面。 3 2 4 裂缝 处理 ( 1 )表面处理法。表面处理法包括表面涂抹法和表面 贴补法。表面涂抹法适用于浆材难以灌入的细而浅 的裂 2 7 水利水 电施 工 2 0 1 0 第 3期 总第 1 2 0 期 缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水 的裂缝、 不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝；表面贴补 ( 土工膜 或其他防水片)法适用于大面积漏水 ( 蜂窝麻面等或不 易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。 ( 2 )填充法。用修补材料直接填充裂缝，一般用来修 补较宽的裂缝 ( 大于 0 3 mm) ，宽度小于 0 3 mm、深度 较浅的裂缝，或是裂缝中有充填物但用灌浆法很难达到 效果的裂缝。小规模裂缝的简易处理可开V形槽，采用 环氧砂浆或环氧胶泥作填充处理，如果表面过水，则用 环氧基液涂面。 ( 3 )灌浆法。根据裂缝形式不同，采取不同的修复方 式和注浆方式。修复主要区别于工艺选择 ；灌浆主要采 取上行式灌浆以及混合式灌浆方法。 高压化学灌浆 ：裂缝宽度大于 2 mm，裂缝长度大于 l m的 X裂缝、L裂缝 ，裂缝有大量水渗出时，采用高压 化学灌浆工艺修补裂缝；静置灌缝：对裂缝大小在 l mm 左右，表面没有渗水的裂缝采用静置灌浆处理；粘贴碳 纤维 对于裂缝宽度 大于 2 mm 的裂缝 ，长度大 于 l m 的 裂缝，待灌浆完毕后，在与裂缝垂直表面粘贴碳纤维布， 碳纤维布缝补裂缝可 增加 裂缝抗 张拉 2 O ，以达 到加 固 结构的效果。 4 主要材料及工艺控制 4 1 预 缩砂 浆 原材料性能控制指标 ：水泥应采用 4 2 5 MP a中热硅 酸盐水泥。水泥质量应满足 G B 2 0 0 -2 0 0 3 中热硅酸盐 水泥低热硅酸盐水 泥低热矿 渣硅 酸盐 水泥 的各 项 指标要求，且新鲜无结块；砂采用无杂质、坚硬河沙， 并经 1 6 mm ( 或 2 5 r m n )孔径筛，细度模数为 1 8 2 0 mm；预缩砂 浆力学控制指标 ：抗压强度4 0 MP a ， 过流面 4 5 MP a ；抗 拉强 度 2 0 0 MP a ；与 混 凝土 的 黏 结强度1 5 0 MP a 。 拌制出预缩砂浆应 以手握成团、手上湿痕而无水膜 为宜，拌制好的砂浆应用塑料布遮盖存放 0 5 1 h后使 用，使其体积预缩一部分，以减少修补后 的体积收缩与 基材脱开，夏天应在 2 h应 内使用完毕，冬天应在 4 h内 使用完毕 。 填补工艺 流程：基面凿 毛一清污一 冲洗+湿 润 ( 处于饱和面干状态)一刷一遍浓水泥浆 ( 水灰比为 0 4 0 4 5 ) 一分层填补预缩砂浆 ( 每层厚 4 5 c m)一用木锤 锤平 ( 直至泛浆) 。对修补厚 度大于 8 c m 的，除表层 4 c m 外，内部应填补预缩砂浆混凝土，即砂浆中加入直径为 0 5 2 0 c m的小石，填补完成后，保湿养护 7天，期满 后 ，对修补部位进行磨光处理，涂刷一道环氧基液。 4 2 环氧砂浆 环氧砂浆材料性能控制指标 ：应选用 NE一 双组分 、 KS F双组分、E 4 4三种，其修补厚度控制在 5 2 5 mm； 环氧砂浆应选用 1 4 3 8号胶材与水泥或粉煤灰拌合配制。 环氧砂浆力学控制指标 ：抗压强度6 0 MP a ；与混凝土 的黏结强度2 5 MP a 。环氧胶泥力学控制指标 ：抗压强 度4 5 MP a ；与混凝土面的黏结强度2 5 MP a 。 环氧砂浆、环氧胶泥修补工艺流程：首先，凿除松 裂混凝 土残体，用高压水 ( 1 5 0 3 0 0 k g f c m2 )冲洗洁 净，并保持干燥 ，将修补基面涂刷一层环氧基液，待基 液用手触摸 时不粘手并能拔丝 时 ( 约 3 0 rai n )再填补环 氧 砂浆；修补立面时，要特别注意混凝土结合面的结合质 量 ，防止脱空下坠。当修补面厚度超过 2 0 mm时，应分 层嵌补 ，每层控制在 1 0 t 5 mm，一次修补面积控制不大 于 1 5 3 m。 。修补完毕后，夏天遮阳防晒，冬天保温， 养护温度控制在 2 0 5 C，养护期为 5 7天，修补部 位在养护的前 3 天内，确保不受水渗泡或其他冲击。 环氧胶泥修补时，基面必须清理洁净并保持干燥； 修补分多次进行 ，来回刮和挤压 ，将修补气泡孔内的气 体排出，以保证孔内填充密实和胶泥与混凝土面黏结牢 靠。待胶泥材料完成收缩后，再进行一次涂刷处理，最 后进行局部填补和表面收光。 4 3 化学灌浆 化学灌浆材料性能控制指标：化灌材料应采取亲水 性环氧系列，灌浆浆液与缝面黏结强度应大 于或等于 1 0 MP a 。化灌工艺流程施工标准：化灌应控制在低温季 节采用骑缝钻孑 L 方法进行，孔深控制在 0 1 5 O 4 m、孔 径为 1 0 2 0 mm、孔距为 0 2 0 4 m。灌前对裂缝面用环 氧玻璃丝布贴嵌 ( 三液二布) ，然后进行灌浆，灌完 2天 后剥 掉嵌缝材 料 ，进行 表 面处 理 ；灌浆 时 由低 向高 ，由 一 侧 向另一 侧逐 孔 依次 灌注 。压力 采用 0 8 1 0 MP a ， 当缝面吸浆率趋近于零，继续灌 3 0 mi n且压力不下降时， 结束该孔灌浆。 5 参考配合比 缺陷处理材料配合 比参照下列配合比进行施工，并 根据现场实际情况进行调整。 5 1 细石混凝土配合比 l m 3细骨料混凝土 配合 比见 表 1 。 表 1 l m3细骨料混凝土配合 比 外加剂 材料用量 ( k g ) 膨胀剂 水泥品种及标号 水灰 比 品种 掺量 ( ) 水泥 砂 小石 减水剂 ( k g ) 5 2 5号硅酸盐 O 2 7 减水剂 N F 0 7 5 5 0 0 6 2 5 1 2 4 4 3 7 5 5 2 5号硅酸盐 0 2 9 4 减水剂 F D N 1 0 5 0 0 6 0 0 1 3 0 0 5 0 2 8 5 2干硬性水泥预缩砂浆配合比 l m3干硬性水泥预缩砂浆配合比见表 2 。 高寒地 区常见混凝土施工质量缺陷产生原 因剖析及处理 技术 5 3 环氧砂 浆 配方 不 同部位要求 的环氧材料 配方 见表 3 。 表 2 1 m3干硬性水泥预缩砂浆配合 比 序号 水灰 比 灰砂比 水泥 ( k g ) 水 ( k g ) 砂 ( k g ) 木钙 ( ) 备注 1 o 4 0 1： 2 6 5 5 0 2 2 0 1 4 3 o 采用 5 2 5 号普通硅酸盐水泥 2 O 3 6 1： 2 5 5 7 5 2 0 7 1 4 4 0 O 2 采用 4 2 5 号普通硅酸盐水泥 表 3 不 同部位要 求的环氧材料配方 配方编 号 L 1 2 3 4 5 6 材料名称 备注 适用于 干燥 适用于潮湿部位 适用于水下部位 部位 6 1 8 主剂 环氧树脂 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 6 1 O1 5 9 0 号( 改性 间苯 二胺 ) 1 6 5 9 3( 改性乙二胺) 5 酮亚胺 2 5 5 9 0号液体可直接掺用，无须加温溶解， 固化剂 苯二甲胺 1 8 是间苯二胺的改性剂，毒性减小 8 1 0号 3 2 3 5 MA 1 0 聚硫橡胶 2 0 6 5 0号 8 0 4 0 6 5 0号或 6 5 1 号系聚酰胺树脂； 增塑剂 3 0 4号 4 0 3 0 4 号系不饱和聚酵树脂，活性增塑剂； 二丁醇 1 5 1 O 二丁醇系邻苯二 甲酸二 丁醇，非 活性增 塑剂 煤焦油 5 O 1 0 0 1 0 5 0 1 号 2 0 5 0 1 号系环氧丙烷丁基醚，活性稀释剂 ； 稀释剂 6 6 1 号 1 5 6 6 1 号系丁基多缩水甘油醚 K H一5 6 0 2 KH一 5 6 0 系 Y一 缩水甘油氧化丙基三甲氧 偶联剂 南大一4 2 2 5 基硅烷；南大一 4 2 系苯胺甲基三乙氧基硅烷 促进剂 D 一 3 O 1 3 水 泥 1 5 0 石英粉 7 0 1 4 O 2 o O 砂子 4 8 8 7 0 0 适量 4 2 0 6 o o 5 0 0 7 0 0 填料 生石灰 2 0 0 7 5 2 0 3 O 铸石粉 2 1 2 石棉绒或玻璃纤维 1 0 5 4 化学灌浆配方 环氧浆材 配方见表 4 。 表 4 环 氧 浆 材 配 方 不 同配方用量 ( g ) 不同配方用量 ( g ) 名称 作用 名称 作用 I I 环氧树脂 主剂 l O O l O O 乙二胺 固化剂 1 5 1 8 1 5 糠醛 稀释剂 3 o 5 o 5 o 8 o 7 0 3 号 固化剂 2 0 丙酮 稀释剂 3 o 5 o 5 O 8 O K5 4 促进剂 3 5 苯酚 促凝剂 1 0 1 5 K H一 5 6 0 偶联剂 O 6 6 结束语 通过对已建和在建高寒地区水电站工程的缺陷处理， 不仅能够消除混凝土外观质量缺陷，美化混凝土外表，还 能消除混凝土内部质量隐患。尤其对过水表面质量缺陷的 处理 ，可防止因缺陷处理而形成二次缺陷，避免因高速水 流而形成空蚀、冻融破坏等现象，杜绝安全事故发生。 2 9