摘要：由于应力作用、温度差异、水流冲刷等因素，混凝土结构易产生表层剥蚀或结构性损伤，不仅影响建筑的外观和耐久性，甚至对整个结构的安全稳定构成直接威胁。本篇重点介绍了用于工程混凝土修复的新型材料，并从施工条件、材料性能等方面进行探究，以供参考。

关键词：混凝土耐久性;弹性防水材料;系统性能研究

引言

应用于混凝土裂缝的修复材料很多，目前主要分为涂料类、水玻璃、聚合物水泥砂浆、环氧树脂等复合修复材料，本文主要探讨了JS复合弹性防水涂料、粉煤灰基聚合物和微生物胶囊。分别从修复机理、性能特点和实验分析进行了阐述。

1试验方法

针对混凝土修复材料各项参数进行模拟实际工况下的环境后，对混凝土样品进行性能测试。

抗压强度：根据ASTMC39/C39M标准中的推荐方法进行测试。

耐磨蚀试验：以磨损质量作为评定指标，采用钢球磨损，将荷载施加于旋转压头与试件间，并循环水进行磨蚀。

弯曲抗拉强度：该试验根据ASTMC78—94标准在60d龄期的梁上（10cm×10cm×35cm）进行。

加速老化试验：将RefC修复材料在紫外线室中测试1600h，在正常室内测试400h，弯曲强度试验中的机械阻力变化用于验证材料的老化效应。

抗冲磨混凝土试验：进行配合比的抗冲磨试验.根据实验测得试配混凝土的28d抗冲磨强度与质量磨损率，判断HF混凝土各项性能指标。

2大坝水工混凝土结构不同修补材料系统性能研究

2.1 JS复合弹性防水涂料

2.1.1 技术性能

JS复合弹性防水涂料是聚合物改性的双组分水泥基防水浆料，主要为液料和粉料制成。液料采用性能优良的氯丁胶乳液、丙稀酸脂等高分子乳液，粉料则为无机水泥等硬性材料，以硅酸盐、白水泥为主。

2.1.2 修复机理

通过有机聚合物乳液失水与粉料相结合形成弹性防水薄膜，期间水泥吸收乳液中的水硬化，使柔性聚合物与水泥黏结形成防水层，与聚合物结合，既具有高分子材料的高弹性，又具有无机水硬性材料优良的耐久性。该涂料施工便利、适应基层变形能力强，因此多用于民用、工业建筑物防水、防渗。

2.1.3 试验分析

JS复合弹性防水涂料试验是通过调节液料和粉料配比获得不同强度的成品进行比较，试验测试发现将液料、粉料配比2：1～1：2时拉伸强度最佳，若乳液采用外加水会影响其性能，因此需在粉料中加入减水剂。

试验测得拉伸强度达1.3MPa，延伸率≥210%，最大伸长率可达300%，低温柔性≤-30℃。潮湿基面的粘结强度≥1.1MPa，说明其与混凝土具有较好的附着性，在连续伸缩、振动及温度变化下，能保持良好的气密性和防水性。

2.2 粉煤灰基聚合物修复材料

水流冲刷产生的大冲坑（面积大于1㎡、深度大于10cm）会严重影响过流水、导流、泄洪等功能，并最终影响水工建筑物的结构安全，进而影响工程整体结构安全。普通混凝土抗耐磨、和易性较差，水化热大，抗裂性差，无法解决高速水流冲刷、泥沙磨损、伴随空蚀破坏问题，因此不宜选用常用的普通混凝土作为大冲坑修补材料，推荐粉煤灰基聚合物修复材料。

粉煤灰基聚合物修复材料的主要原料是粉煤灰、少量碱活化剂溶液和大量硅酸铝材料，为改善混凝土和易性，需增加HF抗冲耐磨剂（掺量配合比2%），能够激发粉煤灰的活性，提高胶结力与抗压强度。HF混凝土的HF外加剂具有减水及改善混凝土和易性，减少水化热，减少干缩，提高抗裂的作用，一方面能提高混凝土整体强度和均匀性，使混凝土的胶凝产物致密，坚硬、耐磨，另一方面能改善胶材与骨料间的界面性能，使混凝土形成一种较均匀的整体，提高混凝土抵抗高速水流空蚀和脉动压力的能力，提高混凝土耐磨性能。

2.3微生物混凝土修复

2.3.1微生物修复机理

微生物修复是使用胶囊封装活性微生物细菌和生长所需的原料，并将其制成混凝土。混凝土加压时载体断裂，会产生裂缝，活性微生物在混凝土材料周围代谢，产生CaCO3降水，能够填充和修复裂缝。在一些实验中，硅胶和多孔粘土颗粒用于封装混凝土结构中预先制备的微生物。混凝土损坏时，包装材料断裂，微生物流出，代谢成混凝土裂缝，脱落粘连，达到修复的目的。

2.3.2应用示例

包装好的胶囊里装满了土壤中常见的细菌、乳头状芽孢杆菌等。混凝土受外力作用时，胶囊破裂致内部结构发生变化，微生物流出，细菌引起的尿素水解尿素产生氨水和二氧化碳，氨水的释放增加了环境pH值，导致不溶性CaCO3积累，进而实现混凝土裂缝的粘结修复效果。

2.4结构缝修补材料选择

为避免温度胀缩、地基沉降和地震碰撞等因素需在相邻两建筑物或建筑物两部分之间设置结构缝。一般选用沥青麻丝、沥青杉板等填筑材料，存在易老化，回弹性差，与混凝土黏结性也较差，因此结构缝常出现渗漏现象，传统方法无法解决高速水流冲刷、泥沙磨损、空蚀破坏问题，建议采用柔性材料嵌缝。聚氨酯密封胶具有高强高弹特点，适用于循环变形较大的结构缝密封修补。

聚氨酯密封胶以含有氢酸基的聚氨酯预聚体为A组份，含有活泼氢为填料的固化剂为B组份，构成双组份反应型嵌缝材料，双组份均匀混合后，达到密封止水作用，同时，在混凝土表面铺设防水弹性层，可以适应此裂缝的伸缩变形，达到防渗补强、适应变形伸缩的目的。产品主要特点有常温下冷作业，操作简便，与混凝土黏结性好，回弹性优良，耐老化性良好，高温不流淌，低温不脆裂。

2.5混凝土快速检测技术

混凝土试验技术可分为破坏试验和无损试验两类。破坏性测试主要包括核心抽样和切割等测试方法。由于这些检查对混凝土设计具有一定的破坏性影响，并且检查过程复杂，因此很少使用。随着无损检测技术的不断发展，无损检测技术已成为混凝土设计中最常用、最快的检测方法。当前混凝土无损检测技术主要包括回弹法、超声回弹综合法、超声波脉冲法、冲击冲击法、红外热成像法、地面拟合法等。回弹法和超声回弹综合法可以快速检测和评价混凝土强度。超声波脉冲法采用声速、振幅和频率等声波参数的相对变化，在混凝土中传播，对混凝土的缺陷，包括裂缝、非固结区域和空洞、混凝土表面损伤和均匀性等进行研究。快速判断。冲击回波法和红外热成像法可用于快速检测混凝土内部缺陷。gpr（探地雷达）方法常用于地下管线和电缆检测、混凝土结构检测、无损检测等，采用高频（10 ～ 10 ～ 10 ～ 1000 MHz）短波，通过传输在地下传播的天线进行定向传输，并检测地下地质体反射或通过地质体传输的信号，以检测地质目标。

2.6材料抗冲磨性能检测

为验证各修补材料抗冲磨性能，试验在薄层抗拉拔检测完成后采用高压冲毛机对修补层模拟进行了高压冲磨。模拟冲磨方案为：将高压冲毛机压机力值分别调至28MPa、20MPa对修补层边角及表面进行冲磨，高压冲毛机压机孔口距离固定为5cm、冲刷时间为5min。由于设计条件下抗冲磨性难以实际模拟，28MPa压力下冲毛机孔口流速约170m/s、20MPa压力下冲毛机孔口流速约100m/s，冲刷距离为冲刷点距孔口5cm，且水泥基类材料强度增长慢、而环氧类材料7d基本达到设计强度，本项试验主要作相对性横向比较，同时对水泥基类材料28d强度时再进行一次冲刷。

作用：抗化学侵蚀性、高耐磨性、高耐久性，良好的黏结、变形适应性，且能改善混凝土的表面强度与微观结构;（2）高水密性、高抗渗防水性;（3）高抗钢筋锈蚀性，即高抗二氧化碳渗透性;（4）良好的水汽渗透性。

结束语

水工建筑物裂缝修补是一项长期且复杂的工程，需要针对实际情况选择合理的材料与可靠技术方案，近年来我国在混凝土修补与防护方面取得了巨大进展，新型材料层出不穷，但与国外先进技术还有很大，对此，笔者结合国内外先进经验，对以上几种修复材料性能与适用性进行了分析，以期能为业内水工混凝土的裂缝修补提供参考。

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