水工結構混凝土老化的檢測與評估

可雅標

摘要：本文針對國內大量水工建筑老化病害嚴重的問題，建議這些建筑進行全面的耐久性評估，并對老化嚴重的建筑進行處理，提高這些水工建筑的安全性和耐久性。主要總結了常見的水工建筑的老化病害評估和處理方法，給出自己的意見。

關鍵詞：水工結構；混凝土老虎；檢測；評估

水工建筑的老化是指水工建筑在使用的過程中，隨使用時間的變長，受各種自然因素的影響，導致結構的安全性、耐久性和適用性降低的現象。導致水工建筑混凝土老化的因素有很多，包括二氧化碳的侵入會造成的混凝土碳化，空氣和混凝土中的酸性離子導致鋼筋銹蝕，土壤的凍融、冰蝕會導致表層混凝土的剝落等。在這些破壞中，由于各種因素導致的混凝土的裂縫起到了很大的作用。裂縫形成的原因包括加載、溫度變化、混凝土體積收縮等，混凝土表面裂縫越多，寬度越大，這些老化因素的作用會大大加強，且大幅加快，嚴重減少水工建筑的使用壽命，影響構筑物的正常使用。

一、混凝土老化評價

1.水工混凝土老化評價體系內容

1.1工程環境調查

結構物所處的環境條件是影響結構耐久性的重要因素之一。由于工程所處環境不同，在對水工混凝土劣化情況進行檢測與評價時，必須對工程所處的環境進行詳細調查，初步分析可能造成混凝土耐久性侵蝕的各種不利因素，調查內容包括空氣質量、水質情況、凍融條件及使用狀況等。

1.2混凝土外觀檢查及現場試驗

外觀檢查和現場試驗是檢驗混凝土質量和評價其耐久性的最直觀有效的手段。外觀檢查主要是對混凝土的裂縫開展情況、腐蝕狀態、特征、部位等進行詳細描述；現場試驗的項目包括混凝土強度檢測、混凝土保護層厚度和碳化深度測試、裂縫檢測與分析及混凝土化學成分變化、水質和生物分析等。

1.3混凝土劣化機理研究及耐久性試驗

根據工程環境調查及現場試驗結果，選擇其中的若干主要因素（如混凝土碳化、氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕等），分析混凝土耐久性的劣化主因，模擬現場環境，研究多因素作用下混凝土耐久性劣化規律。

1.4混凝土結構的耐久性評估

混凝土結構的耐久性損傷，如鋼筋銹脹截面損失、混凝土裂縫、混凝土表面磨損剝落等，對構件本身以及整體結構安全都有一定的影響。目前，已有一些較成熟的混凝土結構耐久性評估模型，其中較為值得關注的是混凝土劣化整體模型。

2.水工建筑老化病害的評估方法

對水工建筑混凝土老化的評估建立在檢測的基礎上。對混凝土的質量檢測包括了外觀檢查、表面混凝土質量檢測和內部混凝土質量檢測。其宗外觀檢測通常都是通過目測或者鋼尺等簡單工具，來測量結構構件的外形尺寸，表面蜂窩、孔洞、混凝土表面的裂縫、滲漏、剝落、鋼筋出露等狀態。而混凝土表面質量的檢測可用表面硬度法、微破損法或幾種方法綜合的綜合法等，得出表面混凝土的抗壓強度。

除此之外，還要詳細記錄結構各部位的裂縫狀態，檢測混凝土的碳化深度、氯離子濃度，鋼筋的銹蝕狀態等條件。在得到詳實的檢測記錄的基礎上，可以對建筑物進行老化病害評價?，F在對水工建筑的老化的評價常通過三種方法進行。一種是請經驗豐富的專家，進行現場勘測，對建筑物的耐久性進行估計。這種方法在系統的評估方式尚未建立起來之前曾是主流，在現在的工程實踐中也起著重要的參考作用。

二、水工混凝土修復技術

1.加大截面加固法

在周圍空間尺寸允許的情況下，在結構外側包鋼筋混凝土圍套，并使其與基體起到協同作用以增大截面，提高承載力，適用于混凝土梁、板、柱等一般陸基混凝土裂縫修補。加固時，原混凝土表面應鑿毛清基或鑿出主筋；若鋼筋銹蝕嚴重，應鑿除保護層，鋼筋除銹。對于增配的鋼筋和錨植筋應根據裂縫程度和外包鋼筋混凝土的體積計算確定。澆筑圍套混凝土前，模板與原結構均應充分濕潤，然后用細石混凝土澆搗密實并養護。加大截面加固法工藝簡單，適用面廣，但在一定程度上會減小建筑物的使用空間，增加結構自重，而且在加固鋼筋混凝土構件時，現場鑿除作業的工程量較大，養護期較長，施工期內對建筑物的使用有一定影響。

2.表面處理法

采用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏及滲透性防水劑等，將其涂刷于裂縫表面，恢復其防水性和耐久性，適用于對結構的強度影響不大，但會使鋼筋銹蝕且有損美觀的表面及深進微細裂縫的治理（裂縫寬度小于0.2 mm）。對于稀而少的裂縫，可騎縫涂覆修補；對于細而密的裂縫，應采用全部涂覆修補。由于其涂層較薄，涂覆材料應選用粘力強且不宜老化的材料。對于活動性裂縫應采用延伸率較大的彈性材料。表面處理法施工簡單，但涂料無法深入到裂縫內部，而且我國還缺少耐久性和防水性可靠、價格適中的涂抹材料。

3.灌漿法

將樹脂漿液、水泥漿液或聚合物漿液等灌入裂縫內部，以達到恢復結構整體性、耐久性和防水性的目的，適用于寬度較大（大于3 mm）、深度較深的裂縫，尤其是受力裂縫。灌漿法按灌漿材料可以分為水泥灌漿法和化學灌漿法。當裂縫寬度

大于2 mm時常采用水泥灌漿法；裂縫寬度小于2mm時采用化學灌漿法，其中化學灌漿法具有粘度低、可灌性好、收縮小、粘結強度高及恢復效果好等優點。灌漿法不損傷原有結構，補后防水性和耐久性可靠，修補質量良好，但是國內目前尚無定型的化學灌漿設備，在一定程度上影響了該技術的推廣與普及。

4.粘鋼加固法

在混凝土構件表面用特制的粘結劑（建筑結構膠）粘貼鋼板，以防止裂縫繼續擴大，提高結構的承載力，適用于處理正常情況下一般受彎、受拉及中輕級作面的吊車梁等產生的裂縫。加固時，必須使用強度高、粘結力強、耐老化等性能良好的結構膠，而且要重視粘結施工質量。粘鋼加固法工藝簡便，加固施工所需的場地、空間都不很大，而且鋼板粘貼到構件上一般3d即可受力使用，對生產和生活影響很??；粘鋼加固所用的鋼板厚度一般為2～6mm，加固后不影響結構外觀，重量增加也不多，加固效果比較明顯，不僅補充了原構件的鋼筋不足，而且還通過大面積的鋼板粘貼，有效保護了原構件的混凝土不再產生裂縫或使己有的裂縫得到控制而不繼續擴展，從而加強了結構的整體性，提高了原構件的承載能力。

三、結束語

總之，須加強對混凝土壩老化性狀的檢查監測"尤其要重視大壩水下和壩基隱蔽部位的檢查分析"從設計、施工、運行全過程"探討混凝土壩的老化機理"研究防止或延緩老化的措施"針對老化病害程度及時進行修補或加固"保證安全運行"延長混凝土壩正常使用年限。

參考文獻：

[1]JGJ145-2004，混凝土結構后錨固技術規程[S].

[2]邢林生.佛子嶺連拱壩耐久性分析[J].水力發電，2006.