水工混凝土建筑物维修优化措施

6.2.7.1　水工建筑物混凝土表层缺损维修

混凝土建筑物的表层缺损，包括迎水面和非过水面缺损两方面。其成因既有施工方面的也有运行方面的。

混凝土构件表面的缺损，如蜂窝、麻面、露筋、缺棱掉角、腐蚀、保护层胀裂等，维修方法是，在缺损处凿毛并抹水泥砂浆。修补材料和施工工艺同迎水面缺损维修方法。

对非过水面缺损其维修主要是修复和维护性的，目的是使建筑物满足外观使用要求，防止老化、侵蚀、钢筋锈蚀等，以免损害结构构件核心部分，提高建筑物的使用年限和耐久性。对迎水面缺损的维修目的主要是防止构件渗漏，满足抗冲耐磨的要求，保证建筑物安全运行。其处理方法主要是采用环氧砂浆、预缩砂浆在混凝土表面进行修补。

1.环氧砂浆修补

（1）环氧砂浆修补前的准备工作。对于被修补的混凝土表面，要求凿毛清除松散部位，使坚实混凝土露出，表面要求干燥和平整。对于渗水部位应采取不同方法将水堵住或引走，在低温或负温施工时，被涂抹封堵面要预热至15℃以上（且不得高于40℃）。

（2）涂抹环氧基液。为了使老混凝土表面与环氧砂浆保持良好的粘结力，在涂抹环氧砂浆前，应先在表面涂一层环氧基液。在涂刷基液时，力求薄而均匀，对于凹凸不平难于涂刷的地方，应反复多次涂刷，基液厚度应不超过1mm为宜。涂刷基液后须间隔一定时间（一般30～60min），使基液中的气泡消除后，再涂抹环氧砂浆。涂刷方式可用毛刷将基液均匀刷在混凝土面上，或用喷枪将基液直接喷射在混凝土面上。已涂刷基液的混凝土面，应注意保护，防止灰尘落在上面。

（3）涂抹环氧砂浆。平面涂抹时应摊铺均匀，底层厚度应在0.5～1.0cm，上面每层厚度不宜超过1.0～1.5cm，并用铁镘反复压抹，使表面翻出浆液，如有气泡必须刺破压紧；斜、立面涂抹时，由于浆液流淌，应用铁镘不断地压抹，并适当地增加砂浆内的填料，使环氧砂浆稠度增大。环氧砂浆厚度以0.5～1.0cm为宜，如过厚应分层涂抹，超过4cm时，最好立模浇筑。顶面涂抹时极易往下脱，在涂刷底层时，可用粘度较大的基液，并力求均匀，环氧砂浆涂层的厚度以0.5cm为宜，如超过0.5cm时，应分层涂抹，每层厚度可控制在0.3～0.5cm，每次涂抹均需用力压紧。

2.预缩砂浆修补

（1）拌制。将按比例的砂与水泥混合，并反复翻拌3～4次，使之均匀混合，再加水（水中已加入引气剂）翻拌3～4次。砂浆的稠度以手握能成团，手松砂散，手上又潮湿而又无水析出为准。拌好后的砂浆仍为松散体，将其归堆存放30～90min，使砂浆预缩，预缩时的砂浆不得受阳光直射，应搭棚遮阳并以水泥纸袋等覆盖，防止水分蒸发。

（2）修补工艺。先将修补部位已损坏或有缺陷的混凝土清除，边缘最小深度必须大于2cm，进行凿毛、清洗之后，可以铺填预缩砂浆。

在铺填预缩砂浆前，先涂一层厚1mm的浓水泥浆，其水灰比为0.45～0.5，然后分层填补预缩砂浆，分层用木槌捣实，直到表面出现少量浆液为止。每次铺料层厚4～5cm，捣实后2～3cm。层与层之间应用钢丝刷或竹刷刷毛，以加强层间结合，否则会产生层间脱壳现象。对修补厚度大于8cm的，除表层4cm外，内部应填补预缩混凝土，即砂浆中加入直径0.5～2.0cm的小石子。最后一层的表面必须用铁镘反复压实抹光，与原混凝土接头处达到平顺密实。在侧面施工时，要求立模板，分层立模，分层铺填、捣实，同时一次加入量不要过多。捣实工作的好坏，是保证质量的关键，必须认真做好。在铺填完成后的4～8h内应有专人养护，最好用湿草袋覆盖，经常洒水，保持草袋湿润。

施工时，要注意预缩砂浆必须在2（夏天）～4h（冬天）内用完，超过时间不得使用，以免影响质量。

（3）质量鉴定。现场鉴定预缩砂浆填补质量，可在砂浆强度超过5.0MPa后进行（一般2～3d），此时用小铁锤轻击砂浆表面，声音清脆者质量好；声音沙哑或者有“咚咚”声音，说明内有层间脱壳或结合不良现象，应凿除重补。

6.2.7.2　混凝土建筑物裂缝补强处理

1.裂缝补强处理时段的确定

裂缝处理时段有两种含义，即裂缝性质确定的时段和季节时段。

由裂缝性质所确定的处理时段主要指：已经稳定不再发展的死缝可随时处理；对尚未稳定的裂缝，应等其稳定后再进行处理或采用特殊方法（如灌注弹性材料等）处理，否则可能将重新拉裂。

季节（气温）时段一般宜选在裂缝开度中等偏大时处理，以避免在裂缝开度最大时灌浆，而当裂缝变小时已凝固的浆材对裂缝尖端将产生劈裂作用，恶化裂缝原有形状和性质。为此，在北疆调水工程地区，裂缝灌浆时间宜选在每年5月、6月和9月，且不影响工程运行。

2.裂缝补强处理方法

（1）表面处理。表面处理的目的是进行缝口封闭，以防止渗漏和钢筋锈蚀。对位于有抗冲耐磨要求的过流面裂缝，表面处理可增强其抗冲耐磨能力。表面处理的方法包括沿缝口凿槽嵌缝、铺设骑缝钢筋、缝口粘贴橡皮板、弹性聚氨酯缝口灌注、缝口贴玻璃丝布、环氧砂浆粘贴紫铜片、嵌补环氧橡皮粉胶泥防渗等。

缝口凿槽嵌缝是对平面上的表面浅层裂缝常用凿槽法处理，即在裂缝两侧用风镐、风钻或人工将混凝土凿除至看不到裂缝为止，对深度小于10cm的裂缝，填筑高强水泥砂浆，压光并养护，可不再采用其他措施；当缝深超过10cm，可在槽内铺涂砂浆压平，近表面处再视情况铺设钢筋。缝口凿槽嵌缝方法，因其能消除缝端的应力集中，因此是一种防止裂缝延伸的较好方法。缝口凿槽嵌缝的具体方法如图6.9所示。

裂缝表面铺设骑缝钢筋，是历来沿用的技术措施之一，也是一种简易的裂缝处理方法。钢筋除了用于处理裂缝和防止裂缝发展外，还用在认为可能产生裂缝的部位以预防裂缝的发生。在已发生裂缝处铺设钢筋，一般放置一层φ12～20mm的钢筋，长度50～80cm，间距20cm左右，重要部位也有铺设两层钢筋的。钢筋的直径和长度最好按照裂缝的实际情况配备，这样既符合实际，又不会造成浪费，不过会给施工带来麻烦。裂缝表面铺设骑缝钢筋，对建筑物运行时的传力和完整性是有利的。

缝口粘贴橡皮板主要用于处理迎水面裂缝，防渗效果好。由于橡皮弹性好和抗渗性能优越，用以修补尚未稳定的缝尤为适宜。常用橡皮板有氯丁橡胶片及氯化丁基橡胶片两种，橡皮板厚5mm，为了粘贴牢固，橡皮表面应先用钢丝刷刷毛或以浓硫酸浸泡腐蚀，进行表面凿毛。沿缝将混凝土凿槽，槽深25～30mm，垂直裂缝方向宽350～400mm。然后在槽底铺一层环氧砂浆，将已刷毛的橡皮板贴于砂浆上，最后用环氧砂浆找平并压光。其施工方法和结构如图6.10所示。

图6.9　缝口凿槽回填示意图（单位：mm）

图6.10　缝口贴橡皮示意图（单位：mm）

弹性聚氨酯缝口灌注适用于“活缝防渗封闭”。一般施工程序是：先在缝口凿槽，然后以弹性聚氨酯浆液填灌。

缝口贴玻璃丝布除用于缝口保护外，还用于嵌缝止漏。一般采用“三液两布”（即三层环氧基液、两层玻璃丝布）的“玻璃钢”，也可采用“两液一布”的，主要决定于要求的高低。

环氧砂浆粘贴紫铜片方法。首先沿裂缝两侧凿浅槽，然后以环氧砂浆粘贴紫铜片，形成防渗层。

嵌补环氧橡皮粉胶泥防渗是在环氧砂浆中加入粒径小于1.2mm的橡皮粉制成胶泥，用于缝口凿槽后嵌补。由于此材料弹模低、弹性好、抗冲磨强度高，不但能适应裂缝随季节的变化，尤其适用于抗冲磨区的缝口修补。

（2）裂缝内部补强。灌浆是混凝土裂缝内部补强最主要的方法，应用范围最广，主要用于深层及贯穿裂缝修补。通过灌浆，旨在恢复结构的整体性和设计应力状态。实践证明，只要选材得当，工艺合理，灌浆除了能填塞裂缝达到防渗目的外，还可恢复结构的整体性。灌浆补强的目的不同，对灌浆材料的要求也不同。以堵漏为目的，常选用丙凝、水玻璃、水溶性聚氨酯等材料。这些材料的抗渗性能很好，有的还具有失水干缩、遇水膨胀等特性，能在静水中和动水中凝固；有的能在极短的时间里凝结。有的弹性好，能适应裂缝活动和变化。以恢复结构整体性为目的的，则常选用粘结强度高的环氧、甲凝类浆材。

常用的灌浆处理方法有水泥灌浆和化学灌浆，由于化学灌浆具有水泥灌浆所无法比拟的优越性，水泥灌浆已较少应用，而化学灌浆应用日益广泛，浆材品种也逐渐增多。

水泥灌浆水泥浆仅用于灌注宽度不小于2mm的裂缝。水泥浆的起始水灰比一般采用1∶1～3∶1，不宜过稀，以防其干缩后产生的较大缝隙。水泥灌浆较适用于“死缝”，但由于水泥自身强度较低，灌入裂缝后，在温度应力作用下，反复承受拉力和压力，会发生解体和被渗水溶蚀。

化学灌浆（简称化灌）材料品种很多，其中环氧材料是用得最多的补强加固灌浆材料。化灌布孔方式分为骑缝孔和穿缝斜孔两种，前者用于浅层裂缝，后者适用于深层裂缝。

裂缝化学灌浆的主要工艺流程是：钻孔—清缝—埋管（或贴灌浆嘴、灌浆盒）—嵌缝—试漏（用风、水或浆）—灌浆—拔管封孔—效果检查。

裂缝化学灌浆方法要点是：一般采用手掀泵；骑缝孔可采用手持式电钻钻孔，孔径φ20mm，孔深10～15cm，孔距80～100cm；对深层裂缝化灌，经常两种钻孔并用，此时，骑缝孔先作排水、排气用，待穿缝斜孔灌浆后，再灌骑缝孔。一般斜孔单孔控制面积4～6m2。清缝中必须注意吹净孔内粉末。骑缝埋管应避免钻孔底部偏离缝面，管底距孔底要保留1/3孔深距离，即灌浆管仅埋入孔深的2/3左右，并防止砂浆堵孔。进浆程序由低到高，由一侧向另一侧依次推进。一般宜选用两泵同时灌注。当第一孔进浆时，邻孔作排水、排气孔，待该孔水、气排尽出浆后，接上另一泵，两泵同时灌注。依此类推，直至最后一孔。若邻孔不出浆，则表明其中至少一孔与裂缝不通，此时则按标准结束灌浆。结束灌浆的标准是：本孔或不出浆孔在15～30min内连续吸浆率小于10ml/min且压力不下降。为使浆液在有压下固化，提高固化物密实度及其与缝面的粘结强度，灌浆结束前，将孔口皮管反握并用铁丝绑扎。

灌浆质量检查：浆液现场抽样，重要裂缝每条不少于3组，每组3件，分别测定固化物弹性模量、抗压和抗拉强度、粘结强度。

压水测试：通过压水测定缝面漏水率，与灌前进行比较，从而检查灌浆质量。

超声波测试：通过超声波检测，将灌浆前后的波形予以对比，从而定性地判定灌浆效果和质量。

钻孔取芯检查：通过钻孔取芯观察浆液结石在缝中的充填情况并测定结石和缝面的粘结强度。

6.2.7.3　对混凝土局部架空及不密实的补强处理方法

对混凝土局部架空及不密实的处理，主要目的是恢复混凝土的密实性、抗渗性、力学强度和止水要求。因此，对混凝土架空的处理，一般都采用水泥灌浆来补强，以满足设计强度和抗渗要求；对于发生在止水系统下的不密实和局部架空、门槽的金属埋件的脱空和不密实，常用化学灌浆处理；对于高速水流区的架空，通常采取凿除后回填干硬性预缩砂浆或补浇高标号混凝土；对于有抗冲耐磨要求的重要部位可用氯偏聚合及改性水泥砂浆或环氧砂浆回填；对于护坡、护岸、挡墙或没有外观要求且处理面积较大的架空，为了快速和经济，可使用喷射混凝土进行修补。在施工现场进行混凝土架空或不密实处理时，应根据设计要求和工地的具体条件，优先选用既保证质量，又快速价廉的方法，切忌生搬硬套。

1.水泥灌浆

水泥灌浆工作应考虑以下问题。

（1）布孔原则：布置灌浆孔时，应坚持由稀到密、少打孔的原则，切忌遍地开花。一般是在发现架空后，经分析判断发展趋势，先在附近加密钻孔，以达到准确查明架空范围的目的。同时，要尽量使用检查孔进行灌浆，做到一孔多用。

（2）起始水灰比：由于架空体的空隙一般都比较大，故起始水灰比要小，起始水灰比可选用1∶1，而结束水灰比可控制在0.6∶1。

（3）灌浆压力：在结构允许的条件下，应尽量提高灌浆压力，以增加浆液的扩散范围，提高补强效果。但是，不同的结构，不同的部位，其允许的最大灌浆压力是不同的。因此，对不同结构、部位的灌浆压力，应由设计单位提出，以免造成事故，破坏结构的安全稳定性。

（4）灌注方式：对于多孔互串的架空（即Ⅰ型，并联编组）应采用并联灌注；对于不串的架空（即Ⅱ型，单孔灌浆）应采取单孔灌注。在确定灌浆编组时，应根据灌浆前对检查孔进行注水或压水试验的资料编组。分组后多组串通时，应将与在灌组相串的各孔，用阻塞器封塞后，再进行灌浆，以提高灌浆效果。

（5）灌浆结束标准：末序灌浆孔可选在设计规定的压力下，在30min内吸浆率小于0.2～0.4L/min。(www.xing528.com)

（6）封孔：灌浆完毕，清除孔口疏松结石，用干硬性预缩砂浆封填。在高速水流区，孔口封填深度应适当加深，砂浆强度不得低于同部位混凝土强度。

（7）补强灌浆孔质量合格的评定标准为：末序孔灌浆压力为0.2～0.25MPa时，平均单孔吸浆量小于6L/min；检查孔0.2kPa压力下，压水30min，单孔总进水量不大于6L（扣除孔容）。

（8）灌浆质量鉴定：主要是用机钻孔取混凝土芯样，观察水泥结合充填情况；进行抗渗、力学性能试验；用鉴定孔压水等。对经质量检查确认不能满足设计要求的钻孔，必须加密钻孔补强，即进行第三序和第四序灌浆，直至合格为止。

2.化学灌浆

金属结构埋件浇筑二期混凝土时，由于混凝土中的水、气很难排除，滞留在金属结构表面，形成局部的水、气室，使埋件与混凝土脱空，而且会随着时间的推移而扩大。金属结构埋件浇筑二期混凝土都是采用和易性很好的细骨料混凝土回填，但由于施工条件很差，稍有不慎也会发生骨料堆集和水汽无法排除的不密实缺陷。这类混凝土不密实或脱空的处理，由于环境的限制，一般只能用化学灌浆补强。

（1）处理标准：当金属结构埋件与混凝土之间脱空，脱空的范围大于30mm×10mm时，应作化学灌浆处理。

（2）处理方法：对准脱空或不密实区钻孔，将灌浆管固定于孔口，采用一孔进浆，一孔回浆的方式灌注，以利排气和填充密实。灌浆前先用风吹净孔内粉尘，然后按设计提供的材料配方，在现场按预计容积定量配制，灌满为止，待24h后再敲击检查，达到填充密实结束。如果脱空区较大，为经济考虑，可用水泥灌浆进行补强处理。灌浆过程要严格控制压力，防止金属结构产生“鼓包”现象。灌浆检查合格后，埋件上的灌浆管要仔细拆除，留下的孔口要用环氧砂浆（或其他材料和方式）封口，并加压抹平。

3.局部凿除并回填砂浆或混凝土

对重要部位，尤其是高速水流区的混凝土架空或不密实部分，一般应凿除、冲洗干净，待风干或吹干后，用干硬性预缩砂浆回填密实，表面应加压抹平。如果架空或不密实区较大，又是处于平面位置时，则可用同标号或提高一级标号的二级配混凝土回填，也可视工作条件，采用氯偏聚合物改性水泥砂浆或环氧砂浆回填，同样可以达到理想的效果。氯偏聚合物改性水泥砂浆是在普通水泥砂浆中加入水泥用量10％～20％的氯偏乳液配制而成的水泥改性砂浆。

由于氯偏砂浆是以水泥为主的修补材料，其最小修补厚度为2cm。该材料的特点是早强（3d龄期强度为28d的80％左右），具有速凝和亲水性，可用于潮湿面修补，从而弥补了水泥类和普通环氧材料的不足。

4.喷射混凝土或砂浆

在一般部位，如没有外观要求且面积较大，厚度较薄的不密实或粗骨料堆集区，经凿除后用水冲洗干净，可以采用喷射混凝土处理。用于修补的喷射混凝土标号应等于或大于原混凝土标号，其配合比经过试验确定。喷射混凝土结束后，应加强洒水养护，养护时间不少于14d。

喷混凝土（砂浆）可用于顶面或其他特殊作业部位，以及常规施工方法不方便的地方，具有施工速度快、节约工时和费用的优点。

喷混凝土（砂浆）工艺流程主要有：基面处理—插筋埋设—挂钢丝网—冲洗湿润修补面—喷混凝土（砂浆）—养护和质量鉴定。

6.2.7.4　混凝土建筑物迎水面止水渗漏处理方法

水工混凝土迎水面止水渗漏主要是指伸缩缝和结构缝止水渗漏。伸缩缝和结构缝止水渗漏的处理方法主要有：补灌沥青、钻孔灌浆、加镶铜片（或镀锌铁片）、加止水橡皮等止水设施。

1.补灌沥青

对于沥青井止水结构，应先采用加热补灌沥青恢复沥青井止水。

2.钻孔灌浆

当采用加热补灌沥青有困难或无效时，可对结构缝进行钻孔灌浆处理。根据渗漏情况，进行全缝或局部缝面钻孔灌浆。钻孔，可钻口径大的骑缝孔，亦可钻口径小的斜口。灌浆材料，可以采用聚氨酯、聚氨树酯或丙凝等具有一定弹性的高分子化学材料。

3.加镶铜片（镀锌铁片或橡皮）补作止水设施

伸缩缝加镶铜片（或镀锌铁片）的方法。沿伸缩缝中心线两边各凿一条槽，槽宽3cm，深4cm，两条槽中心距20cm，槽口尽量做到齐整顺直；沿伸缩缝凿一条宽3cm、深3.5cm的槽，并将槽内清扫干净，如图6.11所示。将石棉绳放在盛有60#石油沥青的锅内，加热至170～190℃，并浸煮1h左右，使石棉绳内全部浸透沥青；用毛刷向缝内小槽薄薄刷上一层沥青与汽油比为6∶4的沥青漆，然后用手锤、扁凿把沥青石棉绳嵌入槽缝内，表面基本平整，沥青石棉绳距槽口面保持2.0～2.5cm；把紫铜片或镀锌铁皮按照图6.12所示形状加工。紫铜片厚度不宜小于0.5mm，紫铜片长度不够时，可以搭接并用铆钉铆固。铆钉头附近如有孔隙，应同时补焊；用毛刷将配好的环氧基液在两边槽内各刷一层，然后在槽内填入环氧砂浆，并将紫铜片嵌入填满环氧砂浆的槽内，如图6.13所示。将紫铜片压紧后，使环氧砂浆与紫铜片紧密结合，然后加支撑，将紫铜片顶紧，待固化后再拆除支撑。在紫铜片面上和两边槽口的环氧砂浆上各刷一层环氧基液，待固化后再涂上一层沥青漆，经15～30min后再涂一层冷沥青胶泥，作为保护面。所有涂层不能有气泡产生，涂刷应均匀。

图6.11　伸缩缝加镶铜片凿槽图（单位：cm）

图6.12　紫铜片尺寸加工图（单位：cm）

图6.13　伸缩缝加镶铜片示意图（单位：cm）

6.2.7.5　混凝土抗渗标号低于设计标准的处理方法

混凝土抗渗标号低于设计标准的处理方法是在混凝土迎水面喷涂氯丁砂浆。氯丁砂浆属聚合物水泥砂浆，简称PCC，是一种有机和无机材料复合而成的建材，既有水泥吸水固化的性能，又有高分子化学材料粘结强度高、适应变形能力强的特点，因而具有良好的抗渗、粘结、抗冲耐磨等性能。当过水建筑物抗渗标号达不到设计运行要求时，可在迎水面进行全面的喷涂氯丁砂浆防渗层。具体施工方法介绍如下。

1.氯丁砂浆喷涂前的准备工作

搭设脚手架。以便于喷涂操作，脚手架每层控制在2m左右，分层铺设通跳；对上游迎水面存在的缺陷进行处理，对冷缝、麻面、裂缝等质量缺陷采用环氧砂浆、水泥灌浆和预缩砂浆等措施修补；对上游迎水面表面（如水泥浆皮）进行清理，特别是注意对个别油污点的清洗，保持要喷涂氯丁砂浆的混凝土基面清洁、干净。

2.施工程序

施工程序为：刷毛—冲洗—喷涂—抹光—养护。

3.喷涂工艺

采用移动式空压机为动力源，为喷枪供风，压力控制根据实验而定；氯丁砂浆采用人工拌制，拌制方式与拌普通水泥砂浆相同；采用手提式筒形喷枪，喷嘴直径不大于5mm。操作人员应平端喷枪，使喷嘴和喷涂面垂直，喷嘴和喷涂面距离50cm左右，第一次喷涂层厚度2～3mm，第二次喷涂和第三次喷涂层厚度各为2mm左右。最终喷涂厚度7mm左右。第三次喷涂后，人工用抹子压实并抹光。

4.注意事项

为确保喷涂质量，一般应选择在晴天白班作业；因氯丁砂浆是以水泥作为胶凝剂，因此喷涂和抹光必须在水泥初凝前完成，初凝后不得扰动；氯丁砂浆涂层，必须在潮湿的条件下养护1～2d，进行充分的水化反应。

6.2.7.6　混凝土冻融剥蚀加固

对混凝土冻融剥蚀破坏采用丙乳砂浆对破坏部位进行加固。

1.丙乳砂浆原料及其配比

原材料：丙烯酸酯共聚乳液（简称丙乳）；砂为过2.5mm筛的河砂；425#普通硅酸盐水泥。

丙乳净浆配比为：丙乳/水（重量比）=1/2。丙乳砂浆配比为：水泥/砂/丙乳（重量比）=1/1/0.25，加水量根据砂的含水量及当地气温确定，每次拌制的砂浆要在30～45min内用完。

2.处理面凿毛

将冻融破坏区铲除松散层并凿毛。修补边缘部位凿成深为3～5cm的齿槽，以增加修补面内丙乳砂浆与老混凝土的结合。凿毛完毕，用清水冲洗，但不能有积水。

3.抹丙乳砂浆并养护

在已凿毛的混凝土基面上，先用丙乳净浆刷一遍，在净浆未硬化时，即抹丙乳砂浆。对仰面和立面，一次抹厚要小于7mm，超过7mm时，要分层抹压，以免垂直脱落，要只向一个方向用力压实，待表面抹平后，用塑料薄膜密封，养护10d。

4.质量控制及质量鉴定

在施工中，按照确定的配合比及技术要求严格控制施工质量，每道工序由质检员严格把关，验收合格后方可进行下道工序。

质量鉴定方法，用小铁锤轻击砂浆表面，声音清脆者质量好，声音沙哑或者有“咚咚”声音，说明内有层间脱壳或结合不良现象，应凿除重补。