摘要针对水工混凝土的老化病害，介绍了不同类型修补材料的特点、性能、适用范围，以及修补技术应用中的一些实例和经验。
关键词混凝土老化病害修补材料TK KJ JH 修补技术
中图分类号TV431 文献标识码A 文章编号1007-6980（2006）02-0046-03
随着水工建筑物运行时间的增长，混凝土的各项力学性能、耐久性能逐渐退化，或者在外界荷载及环境条件等因素下产生老化病害，主要现象为裂缝、渗漏、冻融、磨蚀、剥蚀、化学侵蚀等。针对这些老化病害，采用适宜的修补材料及修补技术，达到防渗、堵漏、修补加固之目的，以改善建筑物的使用性能及延长其使用寿命。
中水北方勘测设计研究有限责任公司工程技术研究院经过多年来的试验研究，成功研制不同类型的修补材料、防渗材料，并且成功应用于多个水利工程项目中，积累了许多水工混凝土老化病害防治方面的技术经验。
1 性能与特点
根据水工混凝土建筑物老化病害的不同，我们研制了TK、KJ、JH 三个系列的产品，分别用于混凝土修补加固、止水堵漏、防渗和防碳化涂层、化学灌浆等方面。
1.1 修补加固材料
1.1.1 TK 聚合物砂浆
TK 聚合物砂浆是将TK 聚合物掺入新拌水泥砂浆中，使砂浆的性能得到明显改善而制成的一种有机- 无机复合材料，具有强度高、粘结好、收缩较小、耐久性好的特点，同时因改性之后的砂浆呈碱性状态，还具有保护钢筋的作用。适用于水工、港工等混凝土建筑物因碳化、空蚀、冻融或化学侵蚀等原因引起的混凝土表面开裂、起鼓、剥落等破坏形式的修补，其主要性能指标列于表1。
1.1.2 TK 锚固剂
TK 锚固剂用于混凝土或岩基中插筋、植筋的锚固，能在几小时内产生一定的锚固力，具有早强、无收缩、握裹力大等特点，将其灌注成锚杆，可以解决建筑物顶部垂直与水平施工的技术难题。该种锚固剂可以在水下进行施工，能够大大简化施工程序，加快施工进度。TK 锚固剂根据凝结时间和拉拔力的不同，分为普通型、早强型和水下型，可以满足工程的不同需要。该锚固剂具有微膨胀效应，对钢筋无锈蚀，对人体无毒害，主要性能指标列于表2。
1.1.3 TK 建筑结构胶
TK 建筑结构胶是双组分、高性能、反应型的粘结材料，具有强度高、粘结力强、抗剪性能好、弹性模量高、线膨胀系数小、耐久性能好、施工简便等特点，可用于混凝土建筑物结构加固与改造工程的粘贴钢板或锚固钢筋，其主要性能指标列于表3。
1.2 止水堵漏材料
TK 堵漏剂是申请水利部水利科技开发基金项目研制的产品，分为普通型和快凝型两种，均为单组分灰色粉状材料，普通型主要用于防潮防渗，快凝型主要用于止水堵漏，尤其可用于水下堵漏。TK 堵漏剂的主要特点是：无毒、无味、无污染，粘结力强，抗压强度高，凝结时间可调，可带水快速堵漏，迎背水面均能使用，施工简单方便，其主要性能指标列于表4。
1.3 防渗和防碳化涂层材料
1.3.1 KJ 防水涂料
KJ 防水涂料是聚氨酯类防水材料，具有抗拉强度、粘
结强度、撕裂强度和剥离强度优良，粘度较小，浸润性能好等特点，能够充分渗透到界面的空隙和凹坑内，并且被界面充分接触，产生吸附、扩散。作为优良的防渗涂层材料，可以人工刷涂，也可以机械喷涂。尤其适用于防止内水外渗的混凝土输水建筑物中做防渗涂层，既可降低渗水引起的安全隐患，又可减少渗水带来的经济损失，还可起到减糙作用，提高输水效率。主要性能指标列于表5。
1.3.2 TK 防水涂料和TK 防碳化涂料
TK 防水涂料和TK 防碳化涂料均是双组分复合材料，是在水泥基材料中掺加TK 高分子聚合物，使水泥基材料的性能得到改善，具有粘结强度高，抗裂、抗渗性能好，并有一定的延展性等特点，是良好的混凝土防渗、防碳化、耐侵蚀的涂层材料，其主要性能指标列于表6。
1.4 化学灌浆材料
JH 化学灌浆材料是环氧树脂类的灌浆材料，由环氧树脂和改性固化剂加增韧剂、促进剂等聚合组成。该材料粘度小、稳定性好；流动性、可灌性好；固化时间可调；凝胶或固化时收缩率小或不收缩；固结体有良好的力学性能，抗压、抗拉强度高，与被灌体有良好的粘结强度；凝胶体或固结体的耐久性好；柔韧性好， 具有一定的变形能力。
在灌浆处理中，它能充分渗透到缝隙深层，与界面充分接触，产生吸附、扩散，从而达到补强加固的目的。JH 化学灌浆材料的主要性能指标列于表7。
2 修补技术应用
根据水工混凝土建筑物不同的老化病害类型，对其进行调查、检测及成因分析后，选择适宜的修补材料，使用不同的处理方法进行修补、防渗、止水、堵漏、化学灌浆、结构补强加固等技术应用。
2.1 补强加固技术应用
2.1.1 TK 聚合物砂浆修补
TK 聚合物砂浆最早在20 世纪80 年代末应用于河北省岳城水库溢流坝面的修补中，在20 世纪90 年代中后期开始较多应用，主要应用于天津蓟运河防潮闸、海河二道闸、宁车沽防潮闸、秦皇岛大汤河闸、北京延庆白河堡水库溢洪道、潘家口水库溢流坝面、海河三岔口堤岸板桩改造等修补或除险加固工程。
T K 聚合物砂浆修补的基本工艺流程为：凿毛→清理基面→湿润基面→配料拌和→抹面→养护→涂刷防碳化剂。修补施工是比较细致的工作，需要技术人员将每道施工工序都做到位，衔接配合要好，这样才能保证施工质量。比如：凿毛和清理基面必须彻底；湿润基面必须充分；拌和砂浆应采用机械方法，尽量不使用人工拌和；抹面操作应尽量朝一个方向使用抹刀，避免反复抹面，保证砂浆密实，减少气泡；养护必须达到龄期等。另外在立面施工时，最好增加钢丝网，对砂浆起到加筋、防裂的作用；对于大面积修补时，宜切割分块预留收缩缝；当修补厚度较大时，宜配制成聚合物豆石混凝土使用等等。
2.1.2 TK 锚固剂施工
TK 锚固剂在四川省大邑县虎跳河水电站压力引水隧洞、天津海河改造工程护坡加固、岳城水库海漫和溢流堰、永定新河护坡、山东四女寺闸、福建官蟹水电站前池护坡和厂房边坡、江苏宿迁闸改造等加固工程中应用，并且在四川映秀湾水电站闸底板、富春江水电站、蓟运河防潮闸（码头）、海上石油平台等水下锚固工程中应用。
TK 锚固剂的施工方法简便，其工艺流程为：先将锚杆浸水30 ～ 40 s，达到浸水时间后， 尽快插入锚筋孔中，然后再将钢筋插入孔内，达到拉拔力设计要求后，进行下一道工序的施工。施工中需要注意的是：如果环境气温低于4 ℃，必须使用40 ～ 60 ℃的温水浸泡锚固剂。
2.1.3 TK 建筑结构胶施工
TK 建筑结构胶在山西引黄入晋工程西坪沟渡槽、天津海河二道闸闸墩等粘贴钢板工程中应用。粘贴钢板法是将钢板粘贴在混凝土受拉部位的表面，使构件与钢板结为一体，将钢板作为承受构件一部分拉力的结构补强加固方法，其工艺流程为：表面处理→卸荷→配胶→粘贴→固定→固化→防腐处理。
粘贴钢板法中的卸荷是必需的，以减轻后粘钢板的应力、应变滞后现象。如在西坪沟渡槽补强加固施工中，钢板要粘贴在有裂缝段的渡槽底部，选择渡槽不过水的时候进行施工，此时，渡槽底部混凝土荷载最小，裂缝宽度最小，此种工况下施工，对封闭裂缝和结构补强效果最好。
粘贴钢板法中对混凝土和钢板的表面处理要干燥、平整，且使钢板具有一定的粗糙度，以利于发挥TK 结构胶的粘结性能。胶液涂抹不宜太厚，以粘贴钢板加压使胶液从边缘均匀挤出为度，并防止粘贴面有漏胶、敲击出现空洞声的现象发生。施工中使用膨胀螺栓作为永久锚固措施，但钻孔、焊接时需注意不能破坏TK 结构胶的胶层。
2.2 止水堵漏技术应用
2000 年9 月，TK 堵漏剂在万家寨引黄入晋工程南干线2 # 、3 # 洞现场试验成功后，在南干线1 # ～ 3 # 洞大面积推广，解决了现浇混凝土衬砌渗水点和有压地下水渗冒问题。
之后，在南干线一出水洞及国际Ⅱ、Ⅲ标段，岳城水库，汾河水库大量应用，进行渗漏水封堵，均取得了较好效果。另外，天津海王星海上工程有限公司进行检修海面下8 m深的一条天然气管道时，在水下采用TK 堵漏剂对工作仓排气孔实施封堵，也取得圆满成功。
TK 堵漏剂的施工工艺流程为：基面处理→配料→封堵→保湿养护。无渗水面宜选用普通型，渗水面、漏水口须选用快凝型。TK 堵漏剂的施工，基面处理干净、牢固、充分湿润，以及掌握配料料团封堵的时机是保证其防渗堵漏效果的关键，封堵成功后，再选用防水材料做防护层。
2.3 防渗和防碳化涂层技术应用
2.3.1 KJ 防水涂料施工
KJ 防水涂料适用于混凝土基面干燥的防渗涂层施工，在引黄入晋工程总干线一、二级泵站出水岔管，南干线一、二级泵站出水压力平洞、出水消力池，偏关河渡槽等防渗工程中得到应用。KJ 防水涂料施工的工艺流程为：喷砂（或打磨）处理→基面清洗→配料→喷涂。该涂料在施工中，应优先选择喷砂处理，使基面有均匀的粗糙度，增加涂料的粘结强度；应优先选择机械搅拌和机械喷涂，充分保证施工质量。涂料需要多次喷涂才能达到要求的厚度，每次喷涂需要等上一遍的涂层实干后再进行。另外，涂料在施工过程中气味较大，需要协调安排好施工时间和做好施工人员的劳动保护措施。
2.3.2 TK 防水涂料和TK 防碳化涂料施工
TK 防水涂料适用于混凝土基材面无明流的防渗涂层施工，在引黄入晋南干线国际Ⅱ、Ⅲ标段的4 # ～ 7 # 洞缺陷处理工程中应用，达14 000 余m2。TK 防碳化涂料在天津蓟运河防潮闸、海河二道闸、阿富汗帕尔旺水利工程修复项目等防碳化工程中应用10 000 多m2。这两种涂料的工艺流程相近：基面处理→清洗湿润基面→配料拌和→涂刷→养护。与KJ 防水涂料相比，TK 防水涂料对水潮湿条件下的混凝土防渗是更好的解决方案。KJ 防水涂料要求基面必须干燥，TK 防水涂料则要求基面必须充分湿润。从施工中得到的经验，TK 防水涂料的基面处理至关重要，否则会大大降低涂层的粘结强度，涂层如若起皮或脱落也是因为粘掉基面未处理干净的东西所致。另外，TK 防水涂层的厚度在1.0 ～ 1.2 mm 就可达到满意的防渗效果，超过此厚度，不仅会增加施工的劳动作业强度，更不利的结果是，涂层的粘结作用反而降低，容易出现翘起、脱落现象。
2.4 化学灌浆技术应用
JH 系列化学灌浆材料先后在岳城水库（泄洪洞廊道），引黄入晋工程南干线一级泵站（出水压力平洞），北京滞洪水库退水闸和连通闸（铺盖、消力池、护坦、闸墩、翼墙），海河二道闸（闸墩和翼墙），西河闸（上游铺盖）等混凝土裂缝补强加固工程中应用，其基本工艺流程为：灌浆孔布设→开槽→钻孔→封缝→埋设灌浆嘴→灌浆→检查验收。化学灌浆施工中的技术经验与责任心非常关键，每个工程都是个案，需要技术经验判断；化学灌浆是隐蔽性工程，责任心要强，确保施工质量。针对工程具体情况，化学灌浆材料品种的选择、单一灌浆还是复合灌浆、灌浆孔的布设方式、灌浆的递进次序、灌浆效果的检查都是施工中重要的环节。另外，现在的工程越来越对其外观有要求，在滞洪水库两个闸和西河闸的化学灌浆施工中，使用改进配方的TK 聚合物砂浆进行封槽，兼顾了性能与外观，获得了业主认可。
化学灌浆是化学材料与工程的结合，是现代工程不可或缺的一项加固基础、防水堵漏、修复混凝土缺陷的先进技术。化学灌浆施工走过了一段从无到有、从单一到多样的发展之路。这期间，化学灌浆材料种类增加，性能提高；化学灌浆工艺逐渐完善；化学灌浆机具由最初的手压泵更新为便携式电动机械泵；培养和培训了一些专业技术人员。目前，化学灌浆在国内很有活力地发展，化学灌浆材料更注重环保，向高弹性、高渗透性、互穿网络性等方向开发。
3 结语
中水北方勘测设计研究有限责任公司工程技术研究院研制的TK、KJ、JH 三大系列的水工混凝土修补材料，几乎涉及到了混凝土老化病害防治的各个方面。经过多年的试验研究与开发应用，已经在众多工程实践中取得成功，产生了一定的经济效益和社会效益。如将这三大系列的修补材料结合使用，充分发挥各自的材料特性，更能起到事半功倍的效果。水工混凝土建筑物的老化病害是一个需要长期研究的课题，已经越来越得到主管部门和业内人士的重视。对老化病害防治的修补材料和修补技术将进一步进行研发和应用，致力于此，服务于此，也必将有一个更为广阔的发展空间。
作者简介
郭宏盛男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222
杨天生男教授级高工中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222
王大实女高工中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222
