CN106812334A - 混凝土架构补强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝土架构补强方法，包括步骤：打磨混凝土基面；打磨暴露出的钢筋，在钢筋表面涂刷阻锈剂；除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂；在界面处理剂未干时在破损部位涂抹顶立面修补砂浆，直至恢复原有的混凝土基底的轮廓；在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料。本发明提供的混凝土架构补强方法，通过涂抹阻锈剂，能使已经更暴露出的钢筋完全隔绝水分和空气，防止再次被氧化腐蚀，影响钢筋强度；通过涂抹界面处理剂，能增强修补砂浆的附着力，同时防止钢筋及基面的腐蚀；通过涂刷混凝土防护涂料，能够有效提高修补后的基面强度，与修补砂浆结合作用，能够有效提高修补部位的强度。
Description
技术领域
本发明属于电力施工技术领域，更具体地说，是涉及一种混凝土架构补强方法。
背景技术
电力系统是生命线工程的主要组成部分，其重要性不言而喻。变电站在电力系统中起着变压、分流的作用，是整个输配电网络的重要节点，而变电站构架则起着支承电力设备及承受导线拉力等作用，因而对变电站构架的研究有其现实意义。
我国早期建设的变电站中，站内构、支架多采用钢筋混凝土环形杆结构形式。但是,随着老杆塔运行时间的增长和新杆塔特别是高电压大长度钢筋混凝土杆塔的投产、运行，实践中也反映出钢筋混凝土杆塔这一结构形式确实存在一些需要研究和进一步解决的问题。并且随着运行时间的延长，多数架构存在破损现象，表层混凝土剥落、钢筋锈蚀严重，使得承载力明显降低，危及架构的安全使用，对电网运行安全带来较大的隐患。
目前，常用的补强方法主要有混凝土外包防护法、置换混凝土法及环氧玻璃钢法等。混凝土外包防护法由于杆体顶部无法防护加固，受施工现场条件限制，施工繁杂，时间长，劳动强度大，不美观，现场需提供电源、水源、机械设备和原材料堆放场地，需支、拆模板、脚手架；环氧玻璃钢法成品脆性大，耐冲击较差，在紫外线照射下分子之间会产生越迁，分子链断开造成裂纹，成本高施工较难，损坏后不易修补；置换混凝土法虽然结构加固后能恢复原貌，不影响使用空间，但是新旧混凝土的粘结能力较差，且剃凿易伤及原构件的混凝土及钢筋，湿作业期长。综上所述，现有的补强方法一般施工周期长，施工后仍然容易出现质量问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土架构补强方法，旨在解决现有技术中存在的施工周期长，施工后容易出现质量隐患的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种混凝土架构补强方法，包括如下步骤：
打磨原有混凝土基面，清除基层的污染物，直至暴露出清洁坚固的基面；
打磨暴露出的钢筋，直至锈蚀部位全部磨净，随后在暴露出的钢筋表面涂刷阻锈剂；
除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂；
利用高压气泵对所述基面进行再次清理，确保基面清洁，湿润但无明水，在界面处理剂未干时在破损部位涂抹至少一次顶立面修补砂浆，直至基面达到平整，且恢复原有的混凝土基底的轮廓；
利用高压气泵对整个基面进行再次清理，确保整个基面清洁，湿润但无明水，在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料。
进一步地，所述打磨原有混凝土基面，清除基层的污染物，直至暴露出清洁坚固的基面包括：
使用配金刚石磨片的打磨机对原有混凝土基面进行打磨；
使用配钢丝刷刷头的打磨机对表层水泥质已经剥落和/或骨料暴露的部位进行打磨；
打磨干净后，利用高压清洗机喷水冲洗，清除杂物的同时湿润基面。
进一步地，所述打磨暴露出的钢筋，直至锈蚀部位全部磨净，随后在暴露出的钢筋表面涂刷阻锈剂包括：
在基面上用配金刚石切割片的打磨机顺暴露出的钢筋方向切割并剔凿成能包围暴露出的钢筋的槽；
使用配钢丝刷刷头的打磨机打磨钢筋表面，直至露出金属光泽；
在暴露出的钢筋表面涂刷至少两遍阻锈剂，涂刷间隔不少于15分钟。
进一步地，所述除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂包括：
剔去基面的疏松部分，扫去或用水冲洗去除表面浮灰；
当基面上没有明水时，在基面上涂刷至少两遍界面处理剂，涂刷间隔不少于4小时。
进一步地，所述界面处理剂的用量不低于0.2kg/m2。
进一步地，所述在界面处理剂未干时在破损部位涂抹至少一次顶立面修补砂浆，直至基面达到平整，且恢复原有的混凝土基底的轮廓具体为：
一次涂抹顶立面修补砂浆的厚度不超过25mm。
进一步地，所述在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料具体为：
在修补砂浆未干时，涂刷至少两遍混凝土防护涂料，前次涂刷至少6小时后，湿润基面，再次进行涂刷。
进一步地，所述涂刷至少两遍混凝土防护涂料具体为：
相邻两次的涂刷方向垂直。
进一步地，所述混凝土防护涂料为期柔性水泥防护涂料。
进一步地，所述混凝土防护涂料的用量不低于2kg/m2，涂层总厚度为1mm-2mm。
本发明提供的混凝土架构补强方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明混凝土架构补强方法，通过在经过清洁的钢筋表面涂抹阻锈剂，能使已经更暴露出的钢筋完全隔绝水分和空气，防止再次被氧化腐蚀，影响钢筋强度；通过在清洁湿润的基面上涂抹界面处理剂，能增强修补砂浆的附着力，同时防止钢筋及基面的腐蚀；通过涂刷混凝土防护涂料，能够有效提高修补后的基面强度，与修补砂浆结合作用，能够有效提高修补部位的强度。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现对本发明提供的混凝土架构补强方法进行说明。所述混凝土架构补强方法，包括如下步骤：
打磨原有混凝土基面，清除基层的污染物，直至暴露出清洁坚固的基面；
打磨暴露出的钢筋，直至锈蚀部位全部磨净，随后在暴露出的钢筋表面涂刷阻锈剂；
除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂；
利用高压气泵对所述基面进行再次清理，确保基面清洁，湿润但无明水，在界面处理剂未干时在破损部位涂抹至少一次顶立面修补砂浆，直至基面达到平整，且恢复原有的混凝土基底的轮廓；
利用高压气泵对整个基面进行再次清理，确保整个基面清洁，湿润但无明水，在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料。
目前来说引起混凝土架构病害的原因主要有以下几个方面：
(1)结构自身原因：由于我国的电线杆多建于上世纪七、八十年代，施工水平参差不齐，且当时整体施工水平偏低，造成混凝土质量偏低、强度低下、密实度不够、质地较为疏松等诸多问题。且由于多采用钢筋混凝土环形杆结构形式，因此造成了部分钢筋保护层过薄，不能有效保护钢筋免受侵蚀破坏。
(2)自然环境侵蚀：混凝土电线杆暴露于自然环境中，经受风吹日晒雨淋及大气中有害气体的侵蚀(如二氧化碳造成的混凝土碳化问题)，存在自身老化的问题。
(3)冻融破坏：疏松的混凝土表层容易吸附空气中存在的水分以及雨水、雪水等。在冬季气温低于零下四摄氏度时，混凝土结构内的水开始结冰并产生体积膨胀(大约11％)，结冰后造成混凝土内部压力骤升，导致混凝土由表层向里层的破损或者破碎——这就是冻融破坏。冻融破坏的严重程度和混凝土的孔隙率、密实度及冻融循环的次数密切相关。
(4)钢筋锈蚀：钢筋锈蚀是一个电化学反应的过程。对钢筋锈蚀起催化剂作用的氯离子以水为介质渗透到结构钢筋处，破坏钢筋表面钝化膜并使铁以二价铁离子的形式出现。于是出现了钢筋锈蚀情况。钢筋锈蚀的危害有两个：
(a)钢筋锈蚀，有效截面积减少，造成结构承载力下降，严重危及结构安全；(b)钢筋锈蚀后的生成物三氧化二铁和四氧化三铁的体积分别是原来的两倍和四倍。体积膨胀造成内部压力增大，使得混凝土保护层破损甚至破碎，导致水分、氯离子、二氧化碳和其他有害介质更容易进入到结构内部，造成钢筋进一步锈蚀，形成恶性循环并对混凝土保护层产生严重损坏。
(5)碳化反应：碳化反应的速度大约是每年1mm。碳化反应消耗掉了混凝土中的氢氧根，降低了混凝土结构的碱性(PH值)，从而造成钢筋钝化膜的破坏进而造成钢筋锈蚀。碳化反应的另外一个危害是混凝土中游离的钙离子变成了碳酸钙沉淀。如果此时恰好有外部水流，碳酸钙在水的作用下流失，则会使得混凝土内钙离子的大量流失，从而导致混凝土强度降低。
(6)碱骨料反应：碱骨料反应被称为是混凝土的癌症。混凝土所使用的骨料中含有的某些化学成分与水泥中的氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾等成分发生化学反应，在骨料表面生成一种胶状物质。这种胶状物质本身无害，但遇水或潮湿气体后膨胀，产生张力并作用于周围的混凝土结构上，导致骨料和水泥质剥离，同时造成结构破损甚至破碎。碱骨料反应只能在混凝土制备之初，通过筛选骨料、控制水泥中的碱含量来预防。
(7)环境中酸雨对混凝土结构的腐蚀等。
综合考虑上述常见的混凝土架构病害的原因及导致的病害，设计出比较通用的补强方法。本发明提供的混凝土架构补强方法，与现有技术相比，通过在经过清洁的钢筋表面涂抹阻锈剂，能使已经更暴露出的钢筋完全隔绝水分和空气，防止再次被氧化腐蚀，影响钢筋强度；通过在清洁湿润的基面上涂抹界面处理剂，能增强修补砂浆的附着力，同时防止钢筋及基面的腐蚀；通过涂刷混凝土防护涂料，能够有效提高修补后的基面强度，与修补砂浆结合作用，能够有效提高修补部位的强度。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，打磨原有混凝土基面，清除基层的污染物，直至暴露出清洁坚固的基面包括：
使用配金刚石磨片的打磨机对原有混凝土基面进行打磨，暴露出清洁、坚固的基层混凝土；
使用配钢丝刷刷头的打磨机对表层水泥质已经剥落和/或骨料暴露的部位进行打磨，可以对各骨料间缝隙进行彻底的打磨清理，将基面的浮灰、杂物等冲洗干净，确保基层清洁、坚固；
打磨干净后，利用高压清洗机喷水冲洗，清除杂物的同时湿润基面。
任何界面处理剂都需要清洁、坚固的基面，如果基层混凝土有浮灰、油污、水垢、苔藓、污泥、原有防腐涂层、疏松的基层混凝土等任何杂质，必将影响防腐材料与基层混凝土的结合，势必影响粘结强度，导致不良后果。基面打磨的目的就是清除基面上影响粘结的一切障碍，确保基层清洁、坚固。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，打磨暴露出的钢筋，直至锈蚀部位全部磨净，随后在暴露出的钢筋表面涂刷阻锈剂包括：
在基面上用配金刚石切割片的打磨机顺暴露出的钢筋方向切割，并用电锤、钢钎等剔凿成能包围暴露出的钢筋的槽，使钢筋的锈蚀部位尽可能多的暴露出来，切割时避免切到钢筋；
使用配钢丝刷刷头的打磨机打磨钢筋表面，要保证彻底打磨干净，直至露出金属光泽；
在暴露出的钢筋表面涂刷至少两遍阻锈剂，涂刷间隔不少于15分钟，保证无漏涂。
钢筋锈蚀的危害有两个：第一，钢筋锈蚀后截面积减小，导致结构承载力下降，危及结构安全；第二，钢筋锈蚀后，其锈蚀产物是铁单质的4-6倍，锈蚀膨胀产生的张力导致钢筋保护层混凝土开裂、脱落。对锈蚀钢筋进行阻锈处理的目的，就是为了防止钢筋继续锈蚀，避免上述两个危害。
优选的，涂刷两遍阻锈剂就能达到很好的阻锈效果。
优选的，阻锈剂选用复合型防腐阻锈剂。复合型防腐阻锈剂是一种具有多功能的复合型混凝土外加剂，相比于其他种类的钢筋阻锈剂，克服了单一型阻锈剂的不足，对于产生钢筋锈蚀的阴极和阳极反映均有良好的抑制作用，可以阻止和延缓钢筋锈蚀，从而达到提高混凝土耐久性，延长结构使用寿命的目的。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂包括：
剔去基面的疏松部分，扫去或用水冲洗去除表面浮灰，允许混凝土基面潮湿或有模板上的脱模剂存在，但不得有明水或大量油污堆积；
当基面上没有明水时，在基面上涂刷至少两遍界面处理剂，涂刷间隔不少于4小时。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，界面处理剂的用量不低于0.2kg/m2。
优选地，界面处理剂采用混凝土封闭液。作为一种水性环氧树脂材料，其能与多种基材牢固粘结，在处理结构改造新老混凝土连接时，与传统材料相比其压剪强度提高三倍多。且经试验表明混凝土封闭液配合水泥类材料形成的涂层具有良好的抗腐蚀性和抗渗性，能够有效保护钢筋混凝土免遭腐蚀介质浸蚀。因此，无论从粘结效果还是防腐抗渗性能上，可以提高混凝土杆塔的修复效果。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，在界面处理剂未干时在破损部位涂抹至少一次顶立面修补砂浆，直至基面达到平整，且恢复原有的混凝土基底的轮廓具体为：
一次涂抹顶立面修补砂浆的厚度不超过25mm。
可选地，受损部位较深的时候，可采用模具配合灌注修补砂浆。
优选的，骨料大面积暴露的部分，用聚合物顶立面修补砂浆整体涂抹，恢复平整基面。
聚合物顶立面修补砂浆是一种由聚合物和多种功能助剂改性的水泥基快干、不下垂的快速修补材料，用于混凝土及砖石结构的修补，形成耐久性良好的修补层。该材料在立面和顶面施工时不用模板，单次施工厚度可达25mm，在保证力学性能良好的情况下有效克服了常规修复材料的施工弊端。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料具体为：
在修补砂浆未干时，涂刷至少两遍混凝土防护涂料，前次涂刷至少6小时后，湿润基面，再次进行涂刷。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，涂刷至少两遍混凝土防护涂料具体为：
相邻两次的涂刷方向垂直，无漏涂、漏刷、流挂、皱折、鼓泡、露基底等缺陷。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，混凝土防护涂料为期柔性水泥防护涂料。
柔性水泥防护涂料是一种既具有高分子材料的柔性，又具有无机材料的耐久性等优点的新型混凝土保护料。同时其柔性、抗裂、耐候的保护层也是一种阻止防腐蚀液渗透的涂层，对混凝土起保护作用，提高混凝土使用寿命。
进一步地，作为本发明提供的混凝土架构补强方法的一种具体实施方式，混凝土防护涂料的用量不低于2kg/m2，涂层总厚度为1mm-2mm。
采用上述技术方案后,混凝土杆塔加固可达到以下指标：
(1)维修与保护体系能够对原有的钢筋及混凝土结构起到有效地保护作用，隔绝水、二氧化碳等侵蚀性物质；(2)钢筋阻锈材料与钢筋有良好的握裹力，且阻锈材料表面粗糙，从而可以为后续的修补材料提供良好的结合面；(3)修补材料收缩率极低，与基层湿基面粘结强度达到1.5MPa以上，强度在40MPa以上，与混凝土变形系数趋于一致，且凝结时间短，有利于户外作业；(4)在温度应力作用下，保护涂层和基层混凝土不会产生相对位移，不会出现起壳、脱落的问题，且能保证结构内的潮气可以正常的向外散出，而不会鼓泡，导致防腐层的破坏；(5)修补过程及所用修补材料无毒、环保、不燃，有利于施工安全，材料强度较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.混凝土架构补强方法，其特征在于，包括如下步骤：
打磨原有混凝土基面，清除基层的污染物，直至暴露出清洁坚固的基面；
打磨暴露出的钢筋，直至锈蚀部位全部磨净，随后在暴露出的钢筋表面涂刷阻锈剂；
除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂；
利用高压气泵对所述基面进行再次清理，确保基面清洁，湿润但无明水，在界面处理剂未干时在破损部位涂抹至少一次顶立面修补砂浆，直至基面达到平整，且恢复原有的混凝土基底的轮廓；
利用高压气泵对整个基面进行再次清理，确保整个基面清洁，湿润但无明水，在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料。
2.如权利要求1所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述打磨原有混凝土基面，清除基层的污染物，直至暴露出清洁坚固的基面包括：
使用配金刚石磨片的打磨机对原有混凝土基面进行打磨；
使用配钢丝刷刷头的打磨机对表层水泥质已经剥落和/或骨料暴露的部位进行打磨；
打磨干净后，利用高压清洗机喷水冲洗，清除杂物的同时湿润基面。
3.如权利要求1所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述打磨暴露出的钢筋，直至锈蚀部位全部磨净，随后在暴露出的钢筋表面涂刷阻锈剂包括：
在基面上用配金刚石切割片的打磨机顺暴露出的钢筋方向切割并剔凿成能包围暴露出的钢筋的槽；
使用配钢丝刷刷头的打磨机打磨钢筋表面，直至露出金属光泽；
在暴露出的钢筋表面涂刷至少两遍阻锈剂，涂刷间隔不少于15分钟。
4.如权利要求1所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述除去基面的疏松部分，在基面上涂刷底层界面处理剂包括：
剔去基面的疏松部分，扫去或用水冲洗去除表面浮灰；
当基面上没有明水时，在基面上涂刷至少两遍界面处理剂，涂刷间隔不少于4小时。
5.如权利要求4所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述界面处理剂的用量不低于0.2kg/m2。
6.如权利要求1所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述在界面处理剂未干时在破损部位涂抹至少一次顶立面修补砂浆，直至基面达到平整，且恢复原有的混凝土基底的轮廓具体为：
一次涂抹顶立面修补砂浆的厚度不超过25mm。
7.如权利要求1所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述在顶立面修补砂浆未干时在整个基面涂刷混凝土防护涂料具体为：
在修补砂浆未干时，涂刷至少两遍混凝土防护涂料，前次涂刷至少6小时后，湿润基面，再次进行涂刷。
8.如权利要求7所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述涂刷至少两遍混凝土防护涂料具体为：
相邻两次的涂刷方向垂直。
9.如权利要求7所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述混凝土防护涂料为期柔性水泥防护涂料。
10.如权利要求9所述的混凝土架构补强方法，其特征在于，所述混凝土防护涂料的用量不低于2kg/m2，涂层总厚度为1mm-2mm。
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