水工混凝土建筑物的病害检测与防治

一、概述

　　水工混凝土建筑物因所受水荷载及温度变化等条件的不利影响，建成后往往带病运行，运行后又有一个老化过程，因此需要精心检查、维护和修理才能保证其安全运行。否则，一定期限后就会发生严重事故。许多预防老化病害的措施，在规划设计和施工阶段就应认真考虑并实施，结合运行中对建筑物进行定期检验或检查，则可以避免或缓解某些严重事故的发生。目前，我国相关单位围绕着水工建筑物病害研究这一课题，进行了大量科研工作和工程实践，并取得了很大的进步。

二、病害检测与评估

　　水工混凝土建筑物的各种病害、缺陷大多始发于或显露于结构外表面，如裂缝、破损、磨蚀、渗漏、钢筋锈蚀以及结构外观变形等。有些病害的起因比较简单，仅根据现场仔细检查、测绘病害的形态、范围和程度，就可以分析清楚和做出判断。实际上，许多严重病害，大部分是可以用目测发现的，但目测必须系统化，由经验丰富的技术人员进行。但有一些病害的情况却很复杂，病因亦很多，需要结合具体工程条件进行多方面检测、试验或调查工程的设计、施工资料，经过综合分析后，才能得出比较清楚的认识并做出恰当的评估。

　　对建筑物的病害做出正确评估，一方面应重视原形观测资料的分析，在实测数据可靠的情况下，如位移、变形、渗水量、扬压力、裂缝扩展等，主要根据它们的变化趋势来评价建筑物的安全与否，这种方法简单易行，目前多以效应量的变化趋势作为评估依据；另一方面是离不开有经验的专业人员和专家相结合进行现场观察检查，以及对实测资料的全面综合分析并做出安全评价。这是因为对建筑物的安全评价，还没有达到做出规范的可能，也不可能有不变的统一标准。所以主要还是靠有丰富经验的工程技术人员，凭他们的实践经验，对各种资料做出正确的解释，并依靠从类似工程或处理类似情况得来的经验审慎地做出安全评价。

　　裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一，可以说，所有混凝土建筑物都有裂缝存在，只是裂缝数量的多少及危害程度有所不同而已。裂缝大体上可分为两类：一是施工期出现的裂缝，主要是湿度、干缩引起的；二是运行期出现的裂缝，其原因比较复杂，包括荷载、温度、地震、基础变形及化学反应等。有些裂缝仅从外观形态、工程特征及环境条件上就可找到原因。例如，钢筋锈蚀后的沿筋裂缝，外观上容易判别；若从混凝土密实度、保护层厚度、碳化深度等方面进行检测，将有助于深入认识并制定合理的处理方案。

　　对于混凝土内部缺陷，如蜂窝、孔洞、溶蚀及混凝土疏松部位等，可采用回弹仪测强法、超声法或超声——回弹综合法、射钉法等来检测评估。近年来国内在这方面有较大发展，逐步应用了面波仪、探地雷达进行缺陷检测。

　　各种类型的病害缺陷需要有与之相应的检查诊断手段，需要有经验的专业人员进行检测评估。大多数病害检测仍需要检测混凝土实际强度，最直观、最有效的手段乃是钻芯取样，同时可检查内部缺陷，当怀疑有碱骨料反应时，对芯样进行膨胀试验、切面观察、含碱量测定等，有助于综合分析和做出合理评价。

三、采用新材料、新技术、新工艺进行修补

　　针对水工混凝土建筑物各种病害、缺陷，国内外研究出了相应的修补措施，如聚合物水泥砂浆类材料、环氧树脂和聚氨酯新型化学灌浆材料等。

　　聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料已在水工混凝土建筑物修补工程中得到广泛应用。这种以少量胶乳材料对水泥砂浆或混凝土改性后，增强其抗渗性、抗碳化和抗冻性，经过近20年的工程实践证明，是一种性能可靠、经济、施工方便的修补材料。

　　利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料，该材料综合了环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点，浆材粘度低、凝结时间可调、强度高、变形性和可灌性都很好，是一种性能优良、适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。信阳市香山水库引水洞防渗漏加固处理就采用了此种材料，效果良好。

　　此外，在新技术、新工艺领域的探索研究也进行得如火如荼，中国水科院及南京水科院分别研制出适于水下修补施工的嵌缝材料GBW遇水膨胀止水条、水下快凝堵漏材料、PU/EP、IPN水下灌浆材料、水下伸缩缝弹性灌浆材料、水下弹性快速封堵材料等，经过现场应用试验，效果良好。混凝土裂缝注浆技术已经成为仅次于钢材和水泥的第三种材料被广泛应用。钢板及碳纤维补强加固新技术目前已成为国内外适用面较广的加固技术。

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四、老化病害的预防

　　虽然水工混凝土建筑物受各种外界环境的影响，病害很不易避免，但我们可以优先考虑采用新材料、新工艺、新技术维修带病运行的建筑物和把不断更新的专门技术应用于新建筑。近年来，高性能混凝土技术取得了长足进步，大量研究和工程实践表明，科学地选择材料和配合比，混凝土的性能改善还有巨大的潜力。采用优选的火山灰粒料，特别是冷凝微硅粉，其粒径仅为水泥粒径的1/100量级，它能够填充在水泥颗粒之间，同时能够将水泥水化产生的Ca(OH)2转化为凝胶，从而提高了混凝土的强度和抗渗性。同时采用超效外加剂，不仅显著减少用水量，而且还大大改善混凝土的和易性。由于多功能外加剂中的特殊活性物质的作用，使混凝土的性能得到改善或提高，这种混凝土非常耐用，几乎完全不渗透，而且非常耐磨蚀和抗冻融，减少收缩裂纹，保护钢筋不受锈蚀。

　　由于规划设计阶段未能预知环境条件和使用情况的变化，建筑物可能潜伏严重事故，这种情况我们在适当时间是可以认识和防止的，即定期对建筑物的工作质量进行检验或检查，使尚处于萌芽状态中的危险得以解除。