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【摘 要】随着我国的水利工程建设的发展，越来越多的具有多种功能的现代混凝土建筑物被应用在水利工程建设中。然而经过长时间的运行，水工混凝土建筑物在气候、温度、水流以及其他因素的侵蚀影响下，其表面结构都会发生不同程度的损伤，这些损伤若不及时修护就会加快对建筑物结构的侵蚀。因此，必须加强对水工混凝土建筑物的维修力度，尤其是要使用合适而有效的修护材料进行表面修护，若材料使用不当，就达不到保护建筑物，延长其使用寿命的目的。本文就通过对修护材料的基本性能进行分析，介绍了几种新型的混凝土表面修护材料。
【关键词】水利工程；混凝土；建筑物；修护材料
据有关部门的统计，我国有近一半的水利工程混凝土建筑物都已经使用了很长一段时间，其结构都存在着一定的病害。引起这些病害的因素除了自然因素以外，还有些是因为建筑施工中因技术操作方法不当而引起的，并且在长期的运行中，损害越来越严重，必须对这些有着病害的建筑物进行修护。由于各种混凝土建筑物受损伤的情况不一，比较复杂，传统的修护材料已经不能满足需求，新型高效的水工混凝土建筑物表面修护材料的开发和应用就显得非常重要。
一、表面修复材料的基本性能
水工混凝土建筑物各种病害、缺陷，大多始发于或显露于结构外表面，如裂缝、破损、磨蚀、渗漏、钢筋锈蚀以及结构外观变形等。在对水工混凝土建筑物的病害进行评估分析后，发现钢筋混凝土结构的建筑物所遭受的各种病害主要可以分为两种情况，一种是建筑物结构中的钢筋或混凝土直接与病害因素主要物质接触，并发生化学反应，致使建筑物结构遭受破坏。另一种情况是侵蚀介质等病害因素主要物质通过渗透作用进入建筑物结构内部，并与建筑物内部物质结构发生物理或化学反应，致使建筑物内部体积发生变化，破坏建筑物的整体结构。而大多数建筑物都是在这两种情况相互促进的作用下，产生了严重的病害现象。为此，在水工混凝土建筑物表面修复工作中，必须要采用耐久性能强的材料，增强混凝土建筑物结构的密实度，这样才能使混凝土建筑物承受住各种自然侵蚀，表现出良好的耐久性。
笔者在对相关资料的研究中发现，尽管不同地区自然环境下的不同建筑物结构对于修复材料的要求不尽相同，但整体来讲，一般水工混凝土建筑物对于表面修护材料的性能要求都包括以下几点：耐久性強，抗腐蚀性高，具有很大的耐磨性且适应能力强，具有一定的变形能力和优质的黏结力，最重要的是要能够有效提高混凝土表面的强度以及对混凝土结构的微观结构起到一定的改善作用。另外，由于水工建筑物不可避免的要长期接受水流的冲击侵蚀，因此修复材料还必须具有较高的水密性和抗渗防水性。有时候修复材料还需要具备高抗钢筋锈蚀性和良好的水汽渗透性等等。
二、水工混凝土建筑物表面修护新型材料
在科技的推动下，各种新型的修护材料不断被开发和利用。在经过试验和实践后，一些具有优良性能的高效修护材料逐渐被广泛应用。以下就为大家介绍几种应用较为广泛的新型修护材料。
1、水泥基渗透结晶型防水材料
近年来，由于多种原因导致混凝土材料抗渗性降低的情况日趋严重，引起国内外工程界的极大关注。水泥基渗透结晶防水材料是波特兰水泥、硅沙和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。这种材料的作用机理是特有的活性化学物质利用水泥混凝土本身固有的化学特性和多孔性，以水为载体，借助于渗透作用，在混凝土微孔及毛细管中传输，再次发生水化作用，形成不溶性的结晶并与混凝土结合成为一整体。由于结晶体填塞了微孔及毛细管孔道，从而使混凝土致密，达到永久性防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。
水泥基渗透结晶型防水材料分为混凝土表面处理用的防水材料和内掺的混凝土本体防水剂，分别适用于混凝土表面处理防水体系和混凝土本体自防水体系。一般情况下混凝土表面处理防渗漏，按比例与水拌合成浆，可以涂刷或喷涂在混凝土表面。试验表明，当表面裂缝宽度在0.3～0.5mm以内时，不必灌浆，只需用这种材料表面涂刷一层，由于活性物质渗入再次水化作用生成结晶体堵塞了裂缝，因而裂缝将逐渐自动修复。由于以上特点，可以预计，水泥基渗透结晶型防水材料将在水工混凝土建筑物防渗和补强方面得到广泛应用。同类产品还有KRYSTOL T1/T2系统防水材料等。
2、聚合物水泥砂浆类材料
聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料已在水工混凝土建筑物修补工程中得到广泛应用。这种以少量胶乳材料对水泥砂浆或混凝土改性后，增强其抗渗性、抗碳化和抗冻性，经过多年的工程实践证明，是一种性能可靠、经济、施工方便的修补材料，目前已列入有关设计规范和施工规程，施工方法有人工涂刷，喷涂及灰浆机湿喷，大大提高了施工速度及施工质量。推荐采用丙烯酸聚合物改性水泥砂浆，因为它的机械性能和化学性能均优于其他胶乳。
3、新型灌浆材料
利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料（PU/EP-IPN）。该化灌材料综合了环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点，浆材粘度低、凝结时间可调、强度高、变形性和可灌性都很。水下混凝土灌浆试块的粘接抗拉强度能达1.05MPa。是一种性能优良、适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。
选用具有高弹性及水下固化的聚氨酯材料与具有极低粘度良好可灌性的甲凝材料相互改性，利用交叉渗透交联工艺制备出PU/PMMA互穿聚合物网络弹性体灌浆材料，其浆液粘度适当，可灌性良好，具有优良的水下固结及固结后弹性体要求的延伸率。试验表明，该浆液在不添加任何溶剂，含固量100%条件下的初始粘度在280cp以下，浆液水下与混凝土表面固结后的弹性延伸率达150%以上仍与混凝土表面具有良好粘结而不脱落。
传统的灌浆方法是靠人工控制用泵将树脂浆液注入裂缝内。也可采用“壁可”注浆技术，可通过橡胶管的弹性收缩压力自动完成注浆，缓慢均匀的灌浆压力可将缝隙中的空气压入混凝土毛细管中，并通过混凝土的自然呼吸作用排出，有效地避免了气阻现象，从而保证了灌浆质量。尽管采用低压、低速注浆，却节省了大量人力和时间。
4、碳纤维材料
碳纤维材料是利用碳纤维补强加固技术来实现的，即是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载，就降低了钢筋混凝土的结构的应力，从而使结构得到补强加固。由于耐久性好，施工简便，不增大截面，不增加重量，不改变外形等优点，日渐受到国内外工程界重视。
三、结语
水工混凝土建筑物的修护对于我国水利工程建设以及其发挥的巨大效益来讲都有着重要的意义，而修护材料的优劣又是直接影响修护效果的关键。现有的新型修复材料虽然具有一定的优良特性，但仍有很大的发展空间。在科技的不断发展下，相信会有更多的新型水工混凝土建筑物表面修护材料被研发应用。
【关键词】水利工程；混凝土；建筑物；修护材料
据有关部门的统计，我国有近一半的水利工程混凝土建筑物都已经使用了很长一段时间，其结构都存在着一定的病害。引起这些病害的因素除了自然因素以外，还有些是因为建筑施工中因技术操作方法不当而引起的，并且在长期的运行中，损害越来越严重，必须对这些有着病害的建筑物进行修护。由于各种混凝土建筑物受损伤的情况不一，比较复杂，传统的修护材料已经不能满足需求，新型高效的水工混凝土建筑物表面修护材料的开发和应用就显得非常重要。
一、表面修复材料的基本性能
水工混凝土建筑物各种病害、缺陷，大多始发于或显露于结构外表面，如裂缝、破损、磨蚀、渗漏、钢筋锈蚀以及结构外观变形等。在对水工混凝土建筑物的病害进行评估分析后，发现钢筋混凝土结构的建筑物所遭受的各种病害主要可以分为两种情况，一种是建筑物结构中的钢筋或混凝土直接与病害因素主要物质接触，并发生化学反应，致使建筑物结构遭受破坏。另一种情况是侵蚀介质等病害因素主要物质通过渗透作用进入建筑物结构内部，并与建筑物内部物质结构发生物理或化学反应，致使建筑物内部体积发生变化，破坏建筑物的整体结构。而大多数建筑物都是在这两种情况相互促进的作用下，产生了严重的病害现象。为此，在水工混凝土建筑物表面修复工作中，必须要采用耐久性能强的材料，增强混凝土建筑物结构的密实度，这样才能使混凝土建筑物承受住各种自然侵蚀，表现出良好的耐久性。
笔者在对相关资料的研究中发现，尽管不同地区自然环境下的不同建筑物结构对于修复材料的要求不尽相同，但整体来讲，一般水工混凝土建筑物对于表面修护材料的性能要求都包括以下几点：耐久性強，抗腐蚀性高，具有很大的耐磨性且适应能力强，具有一定的变形能力和优质的黏结力，最重要的是要能够有效提高混凝土表面的强度以及对混凝土结构的微观结构起到一定的改善作用。另外，由于水工建筑物不可避免的要长期接受水流的冲击侵蚀，因此修复材料还必须具有较高的水密性和抗渗防水性。有时候修复材料还需要具备高抗钢筋锈蚀性和良好的水汽渗透性等等。
二、水工混凝土建筑物表面修护新型材料
在科技的推动下，各种新型的修护材料不断被开发和利用。在经过试验和实践后，一些具有优良性能的高效修护材料逐渐被广泛应用。以下就为大家介绍几种应用较为广泛的新型修护材料。
1、水泥基渗透结晶型防水材料
近年来，由于多种原因导致混凝土材料抗渗性降低的情况日趋严重，引起国内外工程界的极大关注。水泥基渗透结晶防水材料是波特兰水泥、硅沙和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。这种材料的作用机理是特有的活性化学物质利用水泥混凝土本身固有的化学特性和多孔性，以水为载体，借助于渗透作用，在混凝土微孔及毛细管中传输，再次发生水化作用，形成不溶性的结晶并与混凝土结合成为一整体。由于结晶体填塞了微孔及毛细管孔道，从而使混凝土致密，达到永久性防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。
水泥基渗透结晶型防水材料分为混凝土表面处理用的防水材料和内掺的混凝土本体防水剂，分别适用于混凝土表面处理防水体系和混凝土本体自防水体系。一般情况下混凝土表面处理防渗漏，按比例与水拌合成浆，可以涂刷或喷涂在混凝土表面。试验表明，当表面裂缝宽度在0.3～0.5mm以内时，不必灌浆，只需用这种材料表面涂刷一层，由于活性物质渗入再次水化作用生成结晶体堵塞了裂缝，因而裂缝将逐渐自动修复。由于以上特点，可以预计，水泥基渗透结晶型防水材料将在水工混凝土建筑物防渗和补强方面得到广泛应用。同类产品还有KRYSTOL T1/T2系统防水材料等。
2、聚合物水泥砂浆类材料
聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料已在水工混凝土建筑物修补工程中得到广泛应用。这种以少量胶乳材料对水泥砂浆或混凝土改性后，增强其抗渗性、抗碳化和抗冻性，经过多年的工程实践证明，是一种性能可靠、经济、施工方便的修补材料，目前已列入有关设计规范和施工规程，施工方法有人工涂刷，喷涂及灰浆机湿喷，大大提高了施工速度及施工质量。推荐采用丙烯酸聚合物改性水泥砂浆，因为它的机械性能和化学性能均优于其他胶乳。
3、新型灌浆材料
利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料（PU/EP-IPN）。该化灌材料综合了环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点，浆材粘度低、凝结时间可调、强度高、变形性和可灌性都很。水下混凝土灌浆试块的粘接抗拉强度能达1.05MPa。是一种性能优良、适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。
选用具有高弹性及水下固化的聚氨酯材料与具有极低粘度良好可灌性的甲凝材料相互改性，利用交叉渗透交联工艺制备出PU/PMMA互穿聚合物网络弹性体灌浆材料，其浆液粘度适当，可灌性良好，具有优良的水下固结及固结后弹性体要求的延伸率。试验表明，该浆液在不添加任何溶剂，含固量100%条件下的初始粘度在280cp以下，浆液水下与混凝土表面固结后的弹性延伸率达150%以上仍与混凝土表面具有良好粘结而不脱落。
传统的灌浆方法是靠人工控制用泵将树脂浆液注入裂缝内。也可采用“壁可”注浆技术，可通过橡胶管的弹性收缩压力自动完成注浆，缓慢均匀的灌浆压力可将缝隙中的空气压入混凝土毛细管中，并通过混凝土的自然呼吸作用排出，有效地避免了气阻现象，从而保证了灌浆质量。尽管采用低压、低速注浆，却节省了大量人力和时间。
4、碳纤维材料
碳纤维材料是利用碳纤维补强加固技术来实现的，即是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载，就降低了钢筋混凝土的结构的应力，从而使结构得到补强加固。由于耐久性好，施工简便，不增大截面，不增加重量，不改变外形等优点，日渐受到国内外工程界重视。
三、结语
水工混凝土建筑物的修护对于我国水利工程建设以及其发挥的巨大效益来讲都有着重要的意义，而修护材料的优劣又是直接影响修护效果的关键。现有的新型修复材料虽然具有一定的优良特性，但仍有很大的发展空间。在科技的不断发展下，相信会有更多的新型水工混凝土建筑物表面修护材料被研发应用。