水工混凝土的老化、破坏及处理措施

水工混凝土的老化、破坏及处理措施

【摘 要】水工混凝土的老化、破坏，影响水工建筑物的正常运行和安全。本文分析了其产生老化、破坏的成因，对当前几种处理措施进行了比较，提出了渗透型有机硅混凝土保护剂和SPC聚合物砂浆用于处理水工建筑物效果较好。前者适用于表面老化、破坏较轻，不需大面积剔除填充的情况；后者适用于老化、破坏较重，需大面积剔除填充的情况。

【关键词】混凝土老化;破坏;处理措施

水工混凝土一般都有一个老化、破坏问题。重要的水工混凝土建筑物，要求正常运行100至150年；普通混凝土建筑物要求正常运行50年。但在国内外许多混凝土工程中，尤其是水工、港口、铁道、民用等建筑物，几年或几十年后就出现混凝土的老化、破坏。如冻融、渗漏、碳化（即中性化），引起钢筋锈蚀，形成混凝土裂缝，甚至崩塌；环境水对混凝土的的腐蚀，水流冲刷、磨损、气蚀；碱骨料反应引起混凝土膨胀破坏等。混凝土的老化、破坏直接影响水工建筑物的正常运行，甚至危及工程的安全，因此研究混凝土的老化、破坏并加以合理科学的处理意义重大。

1.混凝土产生老化、破坏的成因

水工混凝土出现老化、破坏问题，其成因是多方面的，主要有以下几点：

1.1设计上受时代的局限，缺乏对混凝土耐久性的全面认识，没有相应的设计指标或设计指标不合理。如对混凝土的抗冻、抗渗性能的指标选取考虑不周，对工业污染认识不足，碳化的问题还缺乏认识等。

1.2施工质量差，工程施工时，使用的水泥标号低，性能不稳，混凝土密实性差，养护不好等，都是造成混凝土提前老化、破坏的重要原因。

1.3工程管理人员对混凝土的老化、破坏问题缺乏认识，未能进行定期检查和测试，发现问题也未能及时采取补救措施，也是混凝土工程容易损坏的原因。

2.混凝土碳化的机理

在混凝土的各种老化、破坏形式中，以混凝土的碳化最为普遍和常见，因此搞清楚混凝土碳化的机理，对选择处理的方式和方法非常重要。混凝土中含有硅酸盐、铝酸盐等水泥水化物及大量氢氧化钙，混凝土孔隙水是饱和氢氧化钙溶液，ph值为12至14，钢在碱性介质中，表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，形成的这层防护膜，使钢材表面钝化，得到保护。空气中的二氧化碳沿孔隙或裂缝渗入混凝土内，与氢氧化钙反应生成碳化钙，形成碳化层，混凝土由强碱性变为中性盐。碳化由表及深，当深度达到或超过保护层，钢筋保护膜破坏而锈蚀。锈蚀后钢筋体积增大，混凝土胀裂，表面混凝土酥碎，又加剧钢筋锈蚀，如此恶性循环，导致混凝土剥落、破坏。

3.混凝土老化、破坏的处理措施及比较

3.1高标号水泥砂浆

高标号水泥砂浆是用来修补建筑物剥蚀破坏的最早也最常规的方法，具有施工简便、成本低的优点，存在的缺点主要有:与老混凝土粘接不牢固、温度变形能力差、抗渗和抗冻能力较差。该方案适合于建筑物标准较低、工程量较大且资金有限的水工混凝土老化、破坏处理。

3.2环氧砂浆

环氧砂浆在六、七十年代大量用于水工混凝土建筑物的修补处理，与高标号砂浆相比与老混凝土的粘接强度较高，但也存在以下问题：在紫外线的照射下易变脆老化、硬度高、弹性差、适应温度变形的能力差、含有大量有机溶剂，对人体有害、材料费较高。

3.3不饱和树脂玻璃钢

在八十年代，我国玻璃钢制品蓬勃发展，用玻璃钢材料对老化、破坏混凝土进行修补得到应用和发展，虽然与老混凝土粘接较好，但受紫外线照射易出现脆裂老化现象是其致命的缺点。该方案可有条件的使用于室内的部分水工混凝土的老化、破坏处理。

3.4渗透型有机硅混凝土保护剂

该材料是一种特殊长链和短链烷基硅烷和它的低聚体嵌段有机硅共聚体，有机硅渗入到混凝土内部（渗透力达3-7mm），与水泥水化产物反映并填塞毛细空隙，使0.2mm以下裂缝自行愈合，防止裂缝的发展，延长混凝土的使用寿命。该种材料适用于以防水、防渗为目的的新建水工建筑物或者建筑物外观质量较好，表面老化、破坏较轻，不需要大面积剔除并填充的混凝土。

3.5 SPC聚合物水泥砂浆

该材料是以少量的有机聚合物乳液掺到水泥砂浆中，借以改善水泥砂浆各项物理力学性能的新型复合材料，其性能指标见下表：

SPC聚合物水泥砂浆与普通砂浆的物理力学性能指标对比表

由性能指标的对比可以看出SPC水泥砂浆具有粘接强度高、弹性模量低、抗裂、抗渗性能高等诸多优点，适合于混凝土老化较为严重，需要剔除并填充部分厚度的水工混凝土建筑物，一般处理厚度不易超过2cm。

下表为某水库溢洪道混凝土用SPC聚合物砂浆修补后实测的物理力学性能指标

说明：1）因龄期问题，11、１２号试件强度指标未在统计范围以内。

2）SPC聚合物砂浆的抗压强度、抗折强度、粘接抗折强度均达到设计指标。

3）随着龄期的延长，SPC聚合物砂浆的抗压、抗折强度有较高的增长。

4.结语

渗透型有机硅混凝土保护剂是一种新型的混凝土抗老化、破坏保护材料，适用于以防水、防渗为目的的新建水工建筑物或者建筑物外观质量较好，表面老化较轻，不需要大面积剔除并填充的混凝土。

SPC聚合物砂浆在混凝土表面形成一个“薄壳”，且具有良好的致密性、弹性、抗渗和抗冻性，即起到表面外观的修补作用，又具有良好封闭防护效果，适用于混凝土老化、破坏较为严重，需要剔除并填充部分厚度的水工混凝土建筑物。