聞寶聯(lián)^1，2，劉凱利²，王寶來²，劉榮³，林文波³
(1.天津大學(xué)，天津 300072；2.天津市匯聚慎實混凝土維護工程技術(shù)有限公司，天津 300211；3.天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保股份有限公司，天津 300120)

　　摘要：針對鋼筋混凝土池破損嚴(yán)重，傳娩修補材料和方法難以奏效的狀況，采用了聚合物滲透非結(jié)晶水泥基防水材料，對破損的混凝土構(gòu)筑物進行了修復(fù)和防腐處理，解決了高污染混凝土表面的粘合問題和移動裂縫的修補問題，延長了鋼筋混凝土的壽命。
　　關(guān)鍵詞：污水處理廠；腐蝕；鋼筋混凝土
　　中圖分類號：X505　　 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)04—0058—03

　　調(diào)查表明，工業(yè)污水和生活污水是造成混凝土腐蝕的最主要介質(zhì)。污水處理系統(tǒng)混凝土構(gòu)筑物常年受各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度下降，達(dá)不到設(shè)計壽命，造成資源的浪費^[1-3]。因此，研究污水環(huán)境下混凝土的耐久性，有針對性的對現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)進行維護，延長其使用壽命具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文中，結(jié)合天津某污水處理廠具體情況，研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)維修與保護。

1 情況簡介

　　該污水處理廠始建于上世紀(jì)80年代初期，附屬于某石化企業(yè)，主要承擔(dān)著處理工業(yè)污水的任務(wù)。污水中含有大量乳化脂肪酸和芳香烴系高分子化合物，固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10％-15％之間，整個污水處理廠有多個鋼筋混凝土的污水處理池。由于池內(nèi)壁、池底常年受高濃度、多成分的污水侵蝕、固體顆粒的磨蝕、微生物腐蝕以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身老化，出現(xiàn)裂縫，在這些裂縫以及施工縫、伸縮縫處發(fā)生滲漏。在混凝土密實度較差和安裝設(shè)備的錨固件處也發(fā)生成片的滲漏。這些滲漏給周圍的環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。除了裂縫外，某些混凝土保護層較薄處，鋼筋銹蝕而引起較大的局部破損(如圖1)，本文中針對該污水處理廠實際情況，采用最優(yōu)的材料及修復(fù)方案，使修復(fù)后的構(gòu)筑物從外觀、性能恢復(fù)到原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求的水平，延長鋼筋混凝土的壽命。

2 污水處理池維修方案研究

　　著名混凝土專家Mehta對微觀結(jié)構(gòu)與混凝土久性之間的關(guān)系有如下論述： “從長遠(yuǎn)角度看，混凝土的可穿透性或可滲水性是唯一與耐久性直接相關(guān)的特性。有大量的事實證明，如果混凝土結(jié)構(gòu)完全不可穿透或完全不滲水，則那些病害，包括鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)和凍融破壞根本就不會發(fā)生。”
　　由于大量的維修在很短的時間內(nèi)就失效，因此壽命更長的維修材料、方法具有很大的吸引力。而施工方法、表面準(zhǔn)備和檢測方法等同樣重要^[4]。
2.1 維修材料的選擇
　　該污水處理廠曾經(jīng)采用過一些辦法針對滲漏問題進行維修，這些方法包括使用聚合物襯層、涂刷聚氨酯和環(huán)氧樹脂類涂料等，但效果都不理想。聚合物襯層失敗的主要原因是由于水進入襯層與混凝土壁之間，冬季時水結(jié)冰膨脹而破壞襯層。涂料類失敗的主要原因是由于聚氨酯類和環(huán)氧類涂料的膨脹系數(shù)與混凝土差別較大，溫度變化時會影響涂層與基層的粘合強度，從而導(dǎo)致涂層與基層剝離，造成在結(jié)構(gòu)干縮裂縫處和施工縫處發(fā)生滲漏。為此，我們反復(fù)論證、調(diào)研后，決定選用聚合物水泥基非結(jié)晶滲透系列防水材料，該材料是以高強度水泥為載體，經(jīng)聚合物和微硅粉改性而成，是一種可呼吸的水泥基高強度防水材料，能滲入墻體的微孔和縫隙中，通過生成非晶態(tài)CSH堵塞毛細(xì)孔，克服了(滲透結(jié)晶材料)在水位變化時因毛細(xì)孔內(nèi)晶體收縮而影響防水效果的弱點，同時在墻體表面形成附著力極強的密實、堅硬涂層，進一步起到防水作用，此外還能保證墻體的呼吸，使墻體內(nèi)的潮氣可以正常地散發(fā)出來。
2.2 修補方案
　　作為準(zhǔn)備工作的一部分，正式施工前廠方對整個污水處理池進行了嚴(yán)格的目測檢查，詳細(xì)標(biāo)明各污水處理池裂縫和破損的位置及嚴(yán)重程度。所使用的維修材料也進行了嚴(yán)格的耐油腐蝕和抗?jié)B檢測。解決辦法主要包括：
　?、儆萌嵝詢?yōu)止水修補裂縫；
　?、谟脙?yōu)止水進行結(jié)構(gòu)防水；
　?、塾肬P2000進行缺陷修補；
　?、苡肍P阻銹劑(粘合劑)解決修補材料與嚴(yán)重污染的混凝土基層粘合問題。
2.3 工程所用材料簡介
　　FP阻銹劑(也作為粘合劑)，一種雙組分混凝土加強筋阻銹材料，也可用于加強界面粘合，含有MCI(遷移型銹蝕抑制劑)成分，能有效地抑制混凝土中加強鋼筋銹蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。
　　亞克力增強劑，一種特殊的丙烯酸聚合物的改性材料，專門用于改善硅酸鹽水泥、砂漿、硅酸鹽水泥基防水材料的物理性能。
　　UP2000結(jié)構(gòu)修補劑，一種經(jīng)聚合物改性的水泥基快干、不下垂的結(jié)構(gòu)修補材料。
　 “優(yōu)止水”高效防水劑，干粉狀，用水和外加劑調(diào)勻后使用，用于迎水面和背水面的防水。
　 “立止水”，以硅酸鹽水泥和硅砂為載體，由多種化學(xué)物質(zhì)組成的干粉狀材料，遇水后迅速膨脹并變硬，與墻體形成一體堵住漏洞。
　　 柔性“優(yōu)止水”高效防水劑，一種柔韌性良好的可呼吸水泥基防水材料。
　　 SP防水裝飾劑，外墻用水泥基涂料，用于結(jié)構(gòu)的防水和防碳化。
2.4 修補程序
2.4.1 表面準(zhǔn)備
　　首先用涂層銑刨機將結(jié)構(gòu)表面的污漬去除，然后用高壓水槍(25 MPa左右)清洗表面。清洗分兩步進行，首先用高壓水槍將工業(yè)用專門清洗汽油和柴油的洗滌劑噴在結(jié)構(gòu)表面并留置30min，然后用高壓水槍噴清水徹底清洗表面。(如果結(jié)構(gòu)的氯離子污染較嚴(yán)重，應(yīng)延長清洗時間，這樣有助于清除結(jié)構(gòu)內(nèi)的氯離子。)此程序進行了2次。清洗后表面狀況應(yīng)符合如下條件：
　　①表面條件1
　　清洗后，如果混凝土表面干凈沒有油污，則馬上進行修補材料和防水材料的粘合試驗。選擇若干個50cmX 50cm的區(qū)域，涂刷優(yōu)止水和柔性優(yōu)止水，養(yǎng)護24h后檢測其與基層的粘合狀況，如果粘合情況良好，則開始大面積施工。
　?、诒砻鏃l件2
　　清洗后，如果10-15min后有乳化油污從混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)滲出并在表面形成一層油膜(這類油膜很容易用手感覺到)，則應(yīng)先涂刷FP粘合劑。涂刷FP粘合劑的關(guān)鍵是在清洗后馬上用干布將表面擦干，然后立即涂刷，養(yǎng)護24h后檢查粘合劑與基層的粘合狀況。如果粘合情況良好，則用高壓水槍清洗阻銹劑(粘合劑)表面，再進行下一步施工。
　　如果在條件1的情況下，經(jīng)檢測優(yōu)止水或柔性優(yōu)止水與基層的粘合強度不好，也要先涂刷PP粘合劑。
　　有些情況下，乳化油污會從結(jié)構(gòu)表面的孔洞中流出來，這時應(yīng)首先用立止水堵塞孔洞。
2.4.2 裂縫修補
　　清洗后，用開槽設(shè)備將所有的表面裂縫剃鑿成4cm寬、4cm深的凹槽，在凹槽內(nèi)涂刷FP粘合劑，然后立即(粘合劑還沒有硬化前)用UP2000(無明水)或立止水(有明水)填堵凹槽。這樣做的目的一是修補裂縫處的受損混凝土結(jié)構(gòu)，二是將裂縫的移動重新分布在一個較大的范圍內(nèi)，為柔性優(yōu)止水提供一個更好的工作環(huán)境。最后在凹槽處涂刷2mm厚，20em寬的柔性優(yōu)止水，必要時應(yīng)使用加強型。如果裂縫較大，應(yīng)使用聚丙烯增強纖維網(wǎng)。
2.4.3 墻角(立面與地面的結(jié)合部)的修補
　　墻角處首先涂刷FP粘合劑，在其還沒有硬化前，用UP2000進行補強并形成一個凸面。然后在其上用柔性優(yōu)止水加增強網(wǎng)進行防水處理。
2.4.4 破損處修補
　　如果鋼筋外露，則先用FP阻銹劑對鋼筋進行防銹處理。在清理干凈的破損處涂刷FP阻銹劑，然后用UP2000進行修補，恢復(fù)原有輪廓。
2.4.5 防水施工
　　①表面條件1
　　用清水噴濕施工表面，使其達(dá)到飽和面干狀態(tài)，然后涂刷兩遍優(yōu)止水高效防水劑，每平方米的涂刷量不應(yīng)小于1.5 kg。涂刷后噴水養(yǎng)護24h，然后在空氣中自然養(yǎng)護7d后即可投入正常使用。如果結(jié)構(gòu)還可能出現(xiàn)新的裂縫，應(yīng)考慮使用柔性優(yōu)止水。
　?、诒砻鏃l件2
　　涂刷FP粘合劑24h后，檢測粘合劑與基層的粘合情況，如果粘合情況良好，則用高壓水槍(14MPa)徹底清洗粘合劑表面，自然干燥后再用清水濕潤，達(dá)到飽和面干狀態(tài)。然后按表面條件1涂刷優(yōu)止水并養(yǎng)護。如果結(jié)構(gòu)還可能出現(xiàn)新的裂縫，應(yīng)考慮使用柔性優(yōu)止水。
2.4.6 伸縮縫的處理
　　結(jié)構(gòu)原有的伸縮縫大約為15 mm寬，僅僅用預(yù)埋在結(jié)構(gòu)中的橡膠止水板進行防水。使用這些年后，伸縮縫已經(jīng)喪失了其原有的水密性，同時受凍融破壞也比較嚴(yán)重。修補時，首先用UP2000和FP粘合劑一同修補破損處；然后用增強型柔性優(yōu)止水填充伸縮縫；接著用FP粘合劑將邊緣帶有孔洞的預(yù)制橡膠帶(10em寬)固定在伸縮縫處；最后在伸縮縫處(橡膠帶上)涂刷2mm厚20cm寬的增強型柔性優(yōu)止水并加裝增強纖維。
2.4.7 外墻面處理
　　外墻面上的裂縫同樣用柔性優(yōu)止水加增強纖糾網(wǎng)進行修補，然后按每平方米1 kg量分兩遍涂肩優(yōu)止水或涂刷兩遍SP防水裝飾劑。值得注意的是，處理池結(jié)構(gòu)頂部平面處的裂縫也一定要用柔性優(yōu)止水進行修補，防止外界水分進入造成凍融破壞，同時整體要涂刷保護。

3 結(jié)論

　　選擇合理的防水體系和制定相應(yīng)的施工工藝是混凝土維護的關(guān)鍵，直接影響著混凝土構(gòu)筑物的壽命。該修復(fù)工程于2000年至2001年進行，到目前為止污水處理廠對維修效果(如圖2)非常滿意。主要技術(shù)問題，如高污染結(jié)構(gòu)表面的粘合問題和移動裂縫的修補問題都得到了成功的解決。

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作者簡介：聞寶聯(lián)(1968—)，男，天津薊縣人，天津大學(xué)環(huán)境學(xué) 院博士研究生，wenbaolian@sohu。com。