化工车间混凝土结构发生破损的原因与修复

　　1　概述

　　化工车间建筑结构由于受环境的影响，特别是生产车间的蒸汽、带有盐碱的潮湿空气和酸性腐蚀性介质的影响，车间钢筋混凝土结构和设备钢筋混凝土框架使用一段时间后，混凝土表皮会发生裂纹、表皮破损，维护不及时还会出现混凝土保护层局部脱落，内部钢筋裸露的现象。如不及时维修将严重地影响建筑结构的使用寿命，给建筑结构安全带来隐患。我们可以通过使用树脂填缝剂、树脂水泥砂浆修复，加增强纤维修复，可使钢筋混凝土结构出现的裂缝、脱落的保护层、露筋混凝土结构得以修复，承重结构得以增强。

　　2　化工车间混凝土结构发生破损的原因

　　混凝土结构建筑物在浇筑硬化过程中，由于受环境温度、干燥收缩、基础沉降等因素，混凝土构件表面会产生一些细小的裂缝，这些细微、浅表的裂缝一般不会对建筑物的结构安全产生影响。但如果外部环境恶劣，处于潮湿、酸雾、碱性液体的侵蚀、环境温度短时变化等环境条件下，或是设备结构混凝土构建基础沉降等情况，都会使混凝土表面的细小裂缝、浅表缝隙向周边、向内发展的趋势。

　　经过我们对潮湿、蒸汽泄漏、有酸或盐碱雾气的化工车间建筑结构的定期观测，我们发现化工车间的钢筋混凝土结构，包括设备支架和浇筑的屋面局部等，经过几年后就会发现明显的裂纹，有的保护层破损，还有的出现露筋现象。经分析混凝土的劣化的主要原因是，化工车间潮湿、含盐碱、酸雾环境及温度短时间的变化等情况加速了钢筋混凝土的破损程度。

　　恶劣的车间环境其空气中含有的有害离子如氯离子、硫酸根离子、钠离子和镁离子等通过混凝土表面的细小缝隙和毛细孔侵入混凝土中，再加上沉积的盐碱等其他化学成分产生化学反应，体积膨胀。冬季车间空气潮湿，水蒸气的侵入后的冻融，综合作用使混凝土表面的缝隙逐渐扩大，并向内部扩展逐渐侵入混凝土内部,导致钢筋锈蚀，锈蚀的钢筋体积增大，进一步加剧了混凝土裂缝的膨胀，造成 混 凝 土 表 面 疏松、脱落。使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋进一步锈蚀，从而加速了对化工车间钢筋混凝土结构的破坏过程，如图1所示。

　　化工车间的震动、设备承载产生的应力裂纹，基础沉降不均产生的混凝土裂缝。化工车间施工过程中，混凝土浇筑时的缺陷产生的裂纹、蜂窝、麻面和保护层厚度不均等，也是造成钢筋混凝土破损的原因之一。

　　3　混凝土破损修复一般方法

　　混凝土出现破损后一般的修复以往都是采用水泥砂浆修补或沥青修补，但只要过一季修补的水泥砂浆或沥青又发生开裂、脱落。

　　近年来，使用比较多的修复方法有，树脂填缝剂、树脂砂浆修复，使用纤维增强修复等等，采用哪种修复方法，主要根据混凝土破损情况而定。下面就化工车间钢筋混凝土框架、设备支架及屋面发生裂纹、破损或露筋等情况的修复情况，修复后的效果做一介绍。

　　3.1　使用树脂砂浆抹面修复
　　树脂水泥砂浆一般使用聚乙烯醇缩甲醛、丙烯酸树脂、氯丁胶乳、丁苯胶乳和环氧树脂等。我们在修复混凝土屋面和钢筋混泥土结构的裂纹、破损时，一般使用环氧树脂水泥沙浆抹面修复。环氧树脂水泥沙浆是将环氧树脂用表面活性剂制成水溶性树脂乳液，然后与水泥、砂等一起拌合而成，这种材料市场很容易买到，使用便于工人操作。它是利用混凝土表层微细独立裂缝或网状裂纹的毛细作用，将具有良好渗透性的裂缝封闭修补胶液封闭裂缝通道，提高结构的耐久性。对有盐碱环境的部位，要增加防渗功能，可以在裂缝表面粘贴玻璃纤维布以增强封护抗盐碱腐蚀作用。

　　为了增加修复层的结合牢度，一般我们会将待修复的混凝土表面先凿毛，用钢丝刷、毛刷清洁待修复混凝土表面，可使用压缩空气将混凝土表面、缝隙表面吹扫干净。处理干净后涂刷两边稀释后的环氧树脂浆液，以便稀释后的浆液能进入混凝土缝隙，再进行树脂砂浆抹面。对于混凝土构建上的浅表裂缝，一般只进行树脂浆料涂刷就可以了。
　　
　　3.2　环氧树脂灌浆
　　修复深度裂缝环氧树脂灌浆修复深度混凝土裂缝和孔洞是利用手动或机械动力将环氧树脂材料在压力下灌入缝隙深层，对于裂缝较深，我们采用了间断打注胶孔、缝隙外加临时模板支护的方法进行了深度修补，也取得了很好的效果，如图2所示。

　　对于裂缝深度较大，缝隙间隙又小的地方，我们在进行安全评估的前提下，沿裂缝进行开槽、凿深，以使树脂浆液能够顺利达到裂缝内部，以达到彻底修复裂缝的目的。

　　施工前，对拟修复的混凝土表面进行评估，制定施工方案。包括材料准备、设备、工具准备。基层做清洁处理，晾晒、吹扫、干燥等过程。

　　灌浆修复的优点是以一定的压力将环氧树脂浆料沿混凝土缝隙注射入裂缝内，树脂浆料能进一步渗透到裂缝周围的混凝土毛细缝隙中，形成较宽的加固带，可沿着砼内钢筋走向渗透，既保护钢筋和增加钢筋与混凝土的粘合力，又起到对裂缝修复，对结构局部增强且提高耐久性的作用。

　　灌浆法修复应首先对拟修复的混凝土构建进行评估，有条件的应进行裂缝深度测量，一般我们可以对缝隙进行凿坑探查的方式进行，但先要进行安全评估，以免发生危险。现在使用超声波对混凝土裂缝深度进行无损检测技术，已经开始应用，这一技术不断成熟，它将提高我们的检测水平。

　　3.3　使用纤维增强进行加固修复
　　对破损的混凝土构件使用树脂砂浆或树脂浆料进行填缝抹平，然后利用树脂胶将纤维粘贴到砼构件或者砼结构的表面，形成复合材料体，通过纤维与构件协同一致的工作，来提高砼结构或砼构件的强度、承载力的一种加固修复方法。

　　对于结构件的加固修复，我们使用了便于裁剪的碳纤维布，即CFRP(碳纤维复合材料)。碳纤维布材是一种单向碳纤维材料，主要用于车间承重结构、设备砼支架的构件的破损部位的加固修复。该材料与配套胶粘剂共同使用，在裂缝外表面用碳纤维布和环氧树脂复合形成增强层，树脂固化后起到修复破损及加固的双重目的，如图3所示。

　　（1）施工步骤。在正式施工前，我们要做好施工前的各项准备工作：

　　第一步要清除混凝土构件表面松动、破损混凝土，露出结构层，按照要求对裂缝进行灌缝处理并用修复材料将表面修复平整。

　　第二步将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，按照构件剪裁好碳纤维布横向或纵向顺序依次粘贴于构件上，滚涂环氧树脂浸渍胶，用刮板沿碳纤维布的方向反复刮压，挤除气泡，并且使环氧树脂胶充分渗透到碳纤维布中。

　　第三步养护。

　　（2）施工要求及注意事项。确定修补区域，其修补处理范围应比实际破损范围向外扩大80～120mm，切割或剔凿出混凝土修补区域的垂直边缘，要有一定的深度以免修补区域边缘薄片化。

　　要将修补区域内混凝土基层表面浮尘、油污清理干净，并剔除疏松部分。清理修补区域内裸露钢筋表面的锈质和杂物。

　　将清理好的修补区域内混凝土基层进行凿毛处理或用混凝土界面处理剂进行界面处理。

　　可以用压缩空气将处理过的修补区域内混凝土基层表面吹扫干净，不能有明水残留，否则会影响树脂的粘和强度。

　　配置的树脂浆料，树脂胶粘剂要随配随用，以防止树脂浆料的固化，影响使用。

　　对于承载梁柱、楼板的加固修复，应对照原结构设计分析现载荷情况，必要时应进行设计计算，以校核补强的碳纤维材料的抗拉强度满足要求。

　　施工过程中应按照施工方案中规定的安全要求进行，施工人员应按要求穿戴个人防护用品，对进入有毒、有害车间施工人员要配备满足车间要求的护具。由于施工材料特别是树脂要注意防火，施工期间严禁明火。在施工前应与车间生产系统进行协调，以确保施工安全进行。

　　4 修复过程的验收

　　化工车间混凝土构件破损修复，尤其是碳纤维加固，应制定修复方案，明确步骤、验收标准和验收人员，对重要的施工过程监理人员应进行旁站监督，以确保施工质量。

　　（1）待修复混凝土清理后的验收，对拟修复的混凝土构件表面鼓起、松动的表皮应处理彻底，凿毛的表面要均匀。对裸露锈蚀的钢筋应使用钢毛刷进行清理，并测量钢筋截面锈蚀减少量，以为强度计算提供数据。

　　（2）使用的原材料应在进场后进行验收，特别是树脂的牌号、组分构成。如果使用成品混凝土修复填逢剂、树脂粘和剂，在使用前应进行现场实验，以确定其适用性，切不可盲目使用以免浪费材料和人工。

　　（3）修复施工验收，混凝土修复完成后应及时组织施工方、业主和监理进行初步验收，发现问题及时修复。达到养护间隔期后，应按照相关规范进行检测和验收。

　　5 问题与讨论

　　（1）在日常的生产实践中，我们应该杜绝或减少化工物料、中间产品等化学介质的跑、冒、滴、漏，一旦发生泄漏应及时清除。对有可能产生滴漏的设备或工艺过程应进行彻底的治疗，一时无法解决的应放置接收盆，以接收滴漏的化学介质，避免泄漏的物料随意流淌，对混凝土构建产生不利的环境。

　　（2）对于化工车间钢筋混凝土构建、设备支架应定期检查，砼表面发现裂纹、表皮脱落等破损应首先分析产生的原因，定期观察其变化，如果是沉降不均、承载过大等原因应进行沉降观测，承载效核，经确认不会对建筑物产生安全风险后再进行修复处理。

　　（3）近年来，混凝土聚合物添加剂的应用，可有效地改善并提高水泥及混凝土的性能。过去的水泥及混凝土存在的一些缺点妨碍了现代建筑技术的发展，不能适应现代建筑工程的需要，如硬化慢，尤其在气候寒冷时更显着；抗拉及抗弯强度低；干缩性大、致密性及抗渗效果差；对各种介质的抗腐蚀性差等。从而在根本上解决化工车间砼构筑物的开裂、破损问题，从而提高钢筋混凝土建筑物、构筑物的使用年限，减少维护成本。