钢板砂浆砖复合结构及其对混凝土结构渗漏的修复方法与流程

2021-01-17 12:01:39|

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本发明属于结构防水工程领域，是一种钢板砂浆砖复合结构及其对混凝土结构渗漏的修复方法。

背景技术：

地下结构工程具有建筑面积大、范围广、埋置深度大、施工技术要求高等特点，其结构渗漏问题最难根治。研究表明，建筑物防水失效及渗漏水现象普遍存在，且地下结构防水一旦失败，很难补救，如何解决建筑物地下结构渗漏水问题是建筑业的难题。目前，一般采用涂料、卷材等各类防水材料进行防水处理，而施工现场条件复杂，加上混凝土结构本身具有抗压强度高，抗拉强度低的特点，浇筑过程中，极易引发结构收缩裂缝，伴随防水材料的破坏或不连续，施工缝、变形缝处理不当，发生渗漏在所难免，后期堵漏难，甚至陷入“屡次堵漏、屡次漏水”的困境，不能很好解决时，往往采用“防、排、截、堵”相结合的方式进行引排，但这将会对建筑物设计使用寿命和功能产生严重影响。

引起地下结构渗漏原因很多，具体体现在如下几方面：

1）结构混凝土施工过程中材料、振捣、温差、养护、拆模等控制问题，引发结构裂缝而渗漏；

2）后浇带(伸缩缝、沉降缝、防震缝)及施工缝的凿毛不到位、垃圾清理不干等造成渗漏；

3）差异沉降过大引发结构变形破坏而出现渗漏；

4）后期使用过程中超过设计要求的荷载，造成结构性裂缝。

参考目前相关文献资料，对于地下结构渗漏，现有技术很难完全根除，一般通过如下几方面的措施来进行引水或堵漏：

1）常规处理。对于结构蜂窝麻面造成的渗漏，往往对渗漏点范围进行清理，找到渗漏点，将其凿成八字形，并用快凝防水材料抹平。

2）注浆，是目前最常规采用的方法。混凝土表面裂纹，一般采用注浆法进行加固，利用注浆机将堵漏浆液，如环氧树脂、聚氨酯以及水泥浆或双液浆压入注浆孔。注浆孔距裂缝110mm左右，错开空位，间距250mm斜孔，倾角约60°，孔深约250mm、孔径12mm，利用压力水冲洗注浆孔，埋设注浆嘴，并用上述材料进行注浆封堵。

3）止水带或大的裂缝渗漏处理。将渗漏区域裂缝两侧15mm凿出凹槽，深度在30mm左右，长度长于裂缝两端约200-300mm，冲洗干净，将快硬水泥加水制作成条状，迅速填入凹槽中，确保快硬水泥胶条塞满沟槽；若渗漏范围较长，分段进行封堵。

4)芳纶纤维布粘贴加固。将界面进行清洁，去除油污、腐蚀性杂质，将底胶抹在裂缝结构面上，刮腻子打磨至光滑，用芳纶专用胶对裂缝进行加固修复。

上述堵漏方法中，对于注浆堵漏，多数结构渗漏是因混凝土结构裂缝引起，其往往宽度较小，一般小于0.2mm，压注水泥浆或双液浆较为困难，效果差，封堵困难，多采用环氧树脂灌浆料或聚氨酯灌浆料。聚氨酯属柔性材料，无强度，耐久性差，环氧树脂的耐久性略强于聚氨酯，但两到三年后，甚至时间更短，便恢复渗漏；

利用钢碟片切槽，后抹快干水泥，能够加固处理的深度极浅，一般在10~30mm，遇结构钢筋后，不能进一步凿深处理，表面封堵快干水泥，易出现龟裂会引起渗漏，其修复效果并不是非常好，因此，地下结构渗漏中，真正采用切槽方法进行地下结构的渗漏修复并未得到广泛应用。

对于表面铺贴柔性材料进行裂缝加固补强，先采用嵌缝刮腻子打磨，再用芳纶纤维布铺贴，一般在防水的迎水面处理效果较好，结构施工完成，在内部表面处理，受嵌缝材料与铺贴胶的耐久性、强度等影响，结构内部处理的防渗效果均较差。

因此，目前，地下结构施工完成，并发生渗漏，总体上采用注浆修复的方式较多，但较短时间内会发生重复渗漏，往往通过设置截水沟的方式，进行引流，对于防渗的根治，国际上仍无好的实施方法。

本发明拟在裂缝表面，通过铺贴钢板砂浆砖的形式，形成一层高强度钢板砂浆薄层复合结构，对混凝土结构体裂缝、施工缝、变形缝及蜂窝等结构补强的同时，延长了渗流路径，从而实现对渗漏的根治，具有极其重要的推广应用价值。

技术实现要素：

【具体实施方式】

本发明钢板砂浆砖复合结构及其对混凝土结构渗漏的修复方法，其对混凝土结构的裂缝、施工缝、变形缝、结构蜂窝等引起的渗漏永久修复总体分两阶段，第一阶段进行渗漏的临时封堵，第二阶段进行裂缝、施工缝、蜂窝等渗漏的表面修复，具体方式如下：

1.渗漏临时封堵。可视裂缝或施工缝渗漏流量的大小，在渗漏区域先进行一定深度和间排距的钻孔，再综合选用水泥与水玻璃双液浆、环氧树脂或聚氨酯等进行压注，确保结构表面无渗水，起到临时封堵的作用。

2.裂缝、施工缝及蜂窝等渗漏表面砂浆钢板砖高强度修复。

钢板砖主材表面粗糙化处理。正常钢板非常平整，其与砂浆、混凝土等材料的粘结力较弱，易在该区域引发结合面渗漏。为此，拟选用一定长度、宽度和厚度的钢板，借助抛丸、打磨、锻压等技术，先对表面进行粗糙化凹凸处理，以加强砂浆与钢板的粘结力；

(2)板材成形加工。对经粗糙处理过的钢板，借助压弯、折弯、锻压等设备，加工成适应不同结构形式裂缝、施工缝、蜂窝等修复的长度、宽度、角度等形状与不同规格的尺寸；

(3)焊接锚固栓钉。为进一步加强钢板与砂浆间的粘结力，可在钢板表面焊接短的锚固栓钉或钢筋，实现砂浆与钢板的高强咬合；

(4)钢板砖表面防腐处理。对钢板砖的临空面，可借助环氧涂料或喷锌等工艺，进行防腐处理，确保其在结构使用期间不会发生锈蚀破坏；

(5)裂缝及渗漏施工缝表面凿毛处理。对混凝土表面进行凿毛，以提高混凝土表面对砂浆的粘结力；

(6)砂浆制备。将水泥、粉煤灰、黄沙、矿粉、碳纤维、钢纤维等，按一定的比例，加入适量的水及外加剂，制备成水泥砂浆备用，配合比适当，可配制成高强柔性的水泥砂浆材料；

(7)钢板砖铺设固定。将砂浆均匀铺布于经粗糙化凹凸处理的钢板砖上，并铺贴于裂缝、施工缝及蜂窝渗漏表面，铺设时，应确保裂缝及渗漏区域两侧有一定宽度的钢板及砂浆覆盖，以延长其渗流路径；

(8)接缝的处理。钢板砖块接缝之间，可能存在接缝，应对其进行焊接或者压接防水材料、玻璃胶等，确保接缝之间无渗漏。

这样，砂浆凝固形成强度后，将在混凝土裂缝或施工缝渗漏表面形成一薄层、高强柔性、致密的砂浆钢板砖防渗覆盖面复合结构，并在混凝土结构的表面实现永久修复而不再渗漏。

【发明特色】

本发明钢板砂浆砖复合结构及其对混凝土结构渗漏的修复方法具有如下几方面的特点：

(1)修复后裂缝、施工缝、变形缝、结构蜂窝等将不再渗漏。形成的高强致密砂浆，外覆薄层钢板，如果配合比恰当，其强度较高，甚至接近于c60混凝土的强度，高于大多数结构工程的板面、侧墙等混凝土的强度。同时，其主要成分不会与水、大气等发生反应，一旦修复完成，将永久密封整个渗流路径，不再渗漏。

(2)修复层的厚度薄，对结构净空影响小。选用的板材厚度，以及覆盖的砂浆层的厚度等均较薄，其复合结构的厚度在10~20mm，即能起到永久封堵的作用，该尺度范围对结构的净空影响非常小，从而对整个建筑的功能影响极小。

(3)适用范围广。选用适当宽度的薄层钢板砖，进行高强柔性砂浆的铺贴，可实现对混凝土裂缝、结构施工缝、变形缝、结构蜂窝，甚至装配式结构，如隧道管片、顶管衬砌接缝等的渗漏永久封堵与修复。

(4)可适应一定裂缝或施工缝的进一步微小变形。对砂浆材料的配合比进行适当调整，参配适量的碳纤维、钢纤维等，形成的砂浆钢板砖复合结构，具有一定的韧性和延展性，可适应一定量的结构变形。

(5)可以阻止结构裂缝的进一步发展。砂浆钢板砖中，钢板结构与砂浆中的碳纤维、钢纤维等，具有较大的抗拉强度，可对混凝土裂缝的进一步发展起到阻止作用。

(6)使用的材料相对较少。裂缝、施工缝等的修复，仅须少量的薄层钢板、栓钉、砂浆等，辅以少量的临时渗漏封堵材料，材料的整体用量较少。

(7)修复速度快。材料准备齐全，2~3小时内，可完成渗漏的永久修复。

【具体实施例】

下面以地铁盾构隧道管片接缝渗漏修复为例，来具体说明本发明钢板砂浆砖复合结构及其对混凝土结构渗漏的修复方法：

引发地铁盾构隧道管片的渗漏可能有多方面的原因，例如管片拼装过程中，弹性橡胶止水带的破坏，管片碎裂，橡胶老化等，传统修复过程中，对于橡胶破损或管片结构破坏严重时，一般是外侧压注水泥浆，对于裂缝宽度较小，一般压注环氧树脂或者聚氨酯，但一段时间后，由于行使列车的振动，以及环氧树脂、聚氨酯等自身无强度，并逐渐溶化于水中，而使得整个渗漏封堵失效，整个结构重新渗漏。其引发的后果非常严重，一是流水状态下，将进一步加剧混凝土钢筋的锈蚀破坏，缩短整个结构的使用周期；二是管片周围的水土流失，引发周近地层变形，加剧隧道结构的不均匀沉降，并有可能导致结构的破坏。对于如何进行结构的有效修复，目前仍然是国际难题，本发明填补了该方面的空白。下面以隧道弹性橡胶密封垫老化失效引发隧道渗漏为例，具体说明本发明的修复方法，具体实施如下：

1.管片拼装缝渗漏临时封堵。在拼缝位置，钻孔刺穿弹性橡胶密封垫，安装针头式注浆管，本处假设发生在橡胶老化初期，引发渗流量相对较小，因此，通过压注环氧树脂进行堵漏，以确保管片拼装缝的表面暂时无渗水，实现临时封堵。

2.管片拼缝表面砂浆钢板砖高强度永久修复。

钢板主材表面粗糙化处理。选用长度为1000mm、宽度为200mm和厚度为5mm的普通a3钢板，对其表面进行抛丸粗糙化处理；

(2)板材成形加工。借助卷板机，将钢板弯曲成隧道内弧面等曲率半径的弧形，比如，上海地铁隧道环缝内径为2950mm；

(3)焊接锚固栓钉。在钢板外弧表面焊接两排短的锚固栓钉，栓钉长度6mm左右，间距150mm；

(4)钢板砖内表面防腐处理。对钢板砖的内表面，喷涂环氧油漆，进行防腐处理，确保其在结构使用期间不会发生锈蚀破坏。这样，弧形钢板砖并制作完成

(5)对管片拼装缝表面凿毛处理。对管片位置100mm范围内的表面进行凿毛，凿毛深度3~5mm；

(6)砂浆制备。将水泥、粉煤灰、黄沙、矿粉、碳纤维、钢纤维等，按室内试验确定的配合比，加入适量的水及减水剂，制备成水泥砂浆，其凝固后，将形成高强柔性砂浆；

(7)钢板砖铺设固定。将砂浆均匀铺布于经粗糙化处理的弧形钢板砖上，砂浆布设的厚度在6~10mm，将钢板砖铺贴于管片拼装缝表面，拼缝位于钢板砖的中央；

(8)砂浆钢板砖接缝的处理。由于整条隧道的纵环缝非常多且长，需要由多块砖进行拼接，对于砖块的拼缝，本处选用焊接方式进行连接，焊接完成后，宜增设适量的膨胀螺栓或锚固钢筋，伸入到管片内部，以确保砂浆钢板砖不会发生脱落而引发事故，最后，喷涂环氧涂料进行防腐。

这样，砂浆凝固形成强度后，将在隧道拼缝的内弧面，形成一薄层、高强柔性、致密的砂浆钢板砖防渗覆盖面，进行结构的永久修复而不再渗漏。

对于一般结构的裂缝、施工缝或蜂窝等引发的渗漏，可采用同样的方式，进行砂浆钢板砖的铺贴、对接，从而实现结构的永久修复而不再渗漏。