聞寶聯^1，2，劉凱利²，王寶來²，劉榮³，林文波³
(1.天津大學，天津 300072；2.天津市匯聚慎實混凝土維護工程技術有限公司，天津 300211；3.天津創業環保股份有限公司，天津 300120)

　　摘要：針對鋼筋混凝土池破損嚴重，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晶水泥基防水材料，對破損的混凝土構筑物進行了修復和防腐處理，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。
　　關鍵詞：污水處理廠；腐蝕；鋼筋混凝土
　　中圖分類號：X505　　 文獻標識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)04—0058—03

　　調查表明，工業污水和生活污水是造成混凝土腐蝕的最主要介質。污水處理系統混凝土構筑物常年受各種腐蝕介質的侵蝕，導致結構強度下降，達不到設計壽命，造成資源的浪費^[1-3]。因此，研究污水環境下混凝土的耐久性，有針對性的對現有的混凝土結構進行維護，延長其使用壽命具有十分重要的現實意義。本文中，結合天津某污水處理廠具體情況，研究鋼筋混凝土結構維修與保護。

1 情況簡介

　　該污水處理廠始建于上世紀80年代初期，附屬于某石化企業，主要承擔著處理工業污水的任務。污水中含有大量乳化脂肪酸和芳香烴系高分子化合物，固體的質量分數在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構自身老化，出現裂縫，在這些裂縫以及施工縫、伸縮縫處發生滲漏。在混凝土密實度較差和安裝設備的錨固件處也發生成片的滲漏。這些滲漏給周圍的環境帶來了嚴重的污染。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，采用最優的材料及修復方案，使修復后的構筑物從外觀、性能恢復到原設計標準要求的水平，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對微觀結構與混凝土久性之間的關系有如下論述： “從長遠角度看，混凝土的可穿透性或可滲水性是唯一與耐久性直接相關的特性。有大量的事實證明，如果混凝土結構完全不可穿透或完全不滲水，則那些病害，包括鋼筋銹蝕、堿骨料反應和凍融破壞根本就不會發生。”
　　由于大量的維修在很短的時間內就失效，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氧類涂料的膨脹系數與混凝土差別較大，溫度變化時會影響涂層與基層的粘合強度，從而導致涂層與基層剝離，造成在結構干縮裂縫處和施工縫處發生滲漏。為此，我們反復論證、調研后，決定選用聚合物水泥基非結晶滲透系列防水材料，該材料是以高強度水泥為載體，經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CSH堵塞毛細孔，克服了(滲透結晶材料)在水位變化時因毛細孔內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，使墻體內的潮氣可以正常地散發出來。
2.2 修補方案
　　作為準備工作的一部分，正式施工前廠方對整個污水處理池進行了嚴格的目測檢查，詳細標明各污水處理池裂縫和破損的位置及嚴重程度。所使用的維修材料也進行了嚴格的耐油腐蝕和抗滲檢測。解決辦法主要包括：
　　①用柔性優止水修補裂縫；
　　②用優止水進行結構防水；
　　③用UP2000進行缺陷修補；
　　④用FP阻銹劑(粘合劑)解決修補材料與嚴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象的產生。
　　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結構修補劑，一種經聚合物改性的水泥基快干、不下垂的結構修補材料。
　 “優止水”高效防水劑，干粉狀，用水和外加劑調勻后使用，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，由多種化學物質組成的干粉狀材料，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，用于結構的防水和防碳化。
2.4 修補程序
2.4.1 表面準備
　　首先用涂層銑刨機將結構表面的污漬去除，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用專門清洗汽油和柴油的洗滌劑噴在結構表面并留置30min，然后用高壓水槍噴清水徹底清洗表面。(如果結構的氯離子污染較嚴重，應延長清洗時間，這樣有助于清除結構內的氯離子。)此程序進行了2次。清洗后表面狀況應符合如下條件：
　　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的區域，涂刷優止水和柔性優止水，養護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。
　　②表面條件2
　　清洗后，如果10-15min后有乳化油污從混凝土結構內滲出并在表面形成一層油膜(這類油膜很容易用手感覺到)，則應先涂刷FP粘合劑。涂刷FP粘合劑的關鍵是在清洗后馬上用干布將表面擦干，然后立即涂刷，養護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，經檢測優止水或柔性優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，乳化油污會從結構表面的孔洞中流出來，這時應首先用立止水堵塞孔洞。
2.4.2 裂縫修補
　　清洗后，用開槽設備將所有的表面裂縫剃鑿成4cm寬、4cm深的凹槽，在凹槽內涂刷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構，二是將裂縫的移動重新分布在一個較大的范圍內，為柔性優止水提供一個更好的工作環境。最后在凹槽處涂刷2mm厚，20em寬的柔性優止水，必要時應使用加強型。如果裂縫較大，應使用聚丙烯增強纖維網。
2.4.3 墻角(立面與地面的結合部)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止水加增強網進行防水處理。
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，使其達到飽和面干狀態，然后涂刷兩遍優止水高效防水劑，每平方米的涂刷量不應小于1.5 kg。涂刷后噴水養護24h，然后在空氣中自然養護7d后即可投入正常使用。如果結構還可能出現新的裂縫，應考慮使用柔性優止水。
　　②表面條件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，達到飽和面干狀態。然后按表面條件1涂刷優止水并養護。如果結構還可能出現新的裂縫，應考慮使用柔性優止水。
2.4.6 伸縮縫的處理
　　結構原有的伸縮縫大約為15 mm寬，僅僅用預埋在結構中的橡膠止水板進行防水。使用這些年后，伸縮縫已經喪失了其原有的水密性，同時受凍融破壞也比較嚴重。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止水填充伸縮縫；接著用FP粘合劑將邊緣帶有孔洞的預制橡膠帶(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止水加增強纖糾網進行修補，然后按每平方米1 kg量分兩遍涂肩優止水或涂刷兩遍SP防水裝飾劑。值得注意的是，處理池結構頂部平面處的裂縫也一定要用柔性優止水進行修補，防止外界水分進入造成凍融破壞，同時整體要涂刷保護。

3 結論

　　選擇合理的防水體系和制定相應的施工工藝是混凝土維護的關鍵，直接影響著混凝土構筑物的壽命。該修復工程于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。主要技術問題，如高污染結構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。

參考文獻：
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[4]聞寶聯，涂光備，劉凱利，等.鋼筋混凝土橋梁病害調查與維護研究[J].橋梁建設，2004，(1)：78—81.

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