使用柔性复合材料对混凝土结构堵漏应用技术研究

摘要：针对镇海炼化分公司吸水池混凝土结构伸缩缝渗漏问题，分析其渗漏原因，决定采用柔性复合材料对吸水池伸缩缝进行堵漏。分析柔性复合材料的性能、质量和使用特点，详细阐述了在堵漏施工工艺流程、合理选择柔性复合材料、混凝土结构表面处理、柔性复合材料封堵步骤、粘贴碳纤维布、柔性复合材料表面防护等方面柔性复合材料堵漏应用技术，从验收资料、验收标准和验收方法等方面，论述堵漏质量验收工作，提出伸缩缝处混凝土表面处理、伸缩缝碳纤维布表层封堵等方面施工要点，为柔性复合材料在伸缩缝堵漏中的应用提供可借鉴经验。

关键词：柔性复合材料；混凝土吸水池；混凝土伸缩缝堵漏；碳纤维布

0" "引言

目前大部分石化装置循环水场吸水池均采用钢筋混凝土结构。为给混凝土变形提供良好的条件，都会为其设置结构伸缩缝。结构伸缩缝比较复杂，任何一个细节控制不当，都会引起渗漏水问题，堵漏难度比较大。

结构伸缩缝堵漏和常规的裂缝处理有很大区别，需要堵漏材料同时满足两个要求，其一密实性比较好，并具有良好的黏结性；其二是具有良好的伸缩性，能够满足伸缩缝正常开合的需求。传统化学灌浆堵漏方法，成本高，难度大。而采取柔性复合材料就可以有效解决这一问题，效果显著。基于此，开展柔性复合材料在结构伸缩缝堵漏中的应用研究就显得非常重要。

1" "案例分析

中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司扩建1500万t/年炼油、120万t/年乙烯项目（乙烯部分）土建工程第一循环水场吸水池，在一次蓄水至设计水位时，发现其伸缩缝有大小不一的渗漏部位。

分析认为，吸水池伸缩缝渗漏可能有以下3个原因：一是地层中杂填土的力学性质大小混杂，差异较大，均匀性差，稳定性差，渗透性较大，局部夹杂着块石；二是存在软土地基，对建（构）筑物能提供的承载力较小，甚至因产生负摩阻力而降低桩基承载力，从而造成建（构）筑物不均匀沉降；三是基础未经强夯或真空堆载预压处理，未经夯实的基础具有流变性，在周边施工引起的动载作用下基础结构受破坏，强度降低，使得基础上部建（构）筑物变形。

如果不及时对伸缩缝进行堵漏处理，可能会危及吸水池的稳定和安全性能。为此决定采用柔性复合材料对吸水池伸缩缝进行修复处理。

2" "柔性复合材料的特点

2.1" "性能特点

与传统聚氨酯化学灌浆材料相比，柔性复合材料具有非常明显的特点，主要体现在以下几个方面：一是具有良好的防渗性，能够有效解决吸水池结构伸缩缝渗漏问题；二是耐水性比较好，即便长期浸泡在水中，其原有的性能也不会发生改变；三是强度比较高，具有良好的耐磨性和抗水流冲击能力；四是柔性比较好，能够满足干湿交替、温度变化引起伸缩缝变形的需求[1]。

2.2" "应用特点

吸水池结构伸缩缝设置条件复杂，如果采取传统的化学灌浆法，需要钻孔注浆，对吸水池原有结构会造成一定的破坏，且施工成本比较高。而采用柔性复合材料对吸水池造成的影响比较小，既不会影响吸水池结构的稳定性，也不会对吸水池的美观性造成影响。柔性复合材料与碳纤维布结合起来使用，与传统的加大混凝土截面、粘贴钢板加固混凝土相比，具有节省空间、施工方便、不增加结构尺寸及自重，且具有耐腐蚀、耐久性、施工质量好等特点。

采用柔性复合材料，可大大提高吸水池的使用寿命，降低加固成本。碳纤维布用于结构件的抗拉、抗剪、抗震加固，该材料与柔性复合材料配套使用，可构成性能卓越的柔性复合材料-碳纤维布加固体系。在房屋结构加固中，柔性复合材料-碳纤维布加固体系，适用于混凝土结构的梁、柱、板、隧道、桥墩、筒体、壳体等，可应用于教学楼抗震加固、别墅改造加固、吸水池加固、商业楼加固。

3" "柔性复合材料堵漏的应用技术

3.1" "堵漏施工工艺流程

虽然柔性复合材料在性能、质量以及应用等方面有显著优势，但在吸水池混凝土结构伸缩缝渗漏修复施工的应用中，需要结合该伸缩缝的实际情况，严格按照施工工艺流程进行操作，才能发挥出柔性复合材料的优势，更好的保证吸水池结构的稳定性。柔性复合材料在吸水池混凝土结构伸缩缝堵漏中的施工工艺流程如图1所示。

3.2" "合理选择柔性复合材料

吸水池结构伸缩缝会随着外界温度的变化，引起开合变化，这就对柔性复合材料的性能有严格要求。既要保证密实度比较高，黏结性能比较好，也要具有良好的伸缩性。对吸水池结构伸缩缝堵漏，采取“结构胶+碳纤维布+聚合物水泥砂浆”复合而成的柔性复合材料。此种柔性复合材料的粘贴厚度在2～5mm之间，可满足吸水池结构伸缩缝堵漏的要求。碳纤维布的抗拉强度较高，其抗拉强度值≥3500N/mm2。

如果将高抗拉强度的碳纤维布用环氧树脂浸泡，可形成复合增强碳纤维布。使用复合增强碳纤维布，从受拉或垂直方向粘贴在结构伸缩缝表面，可形成一个新的复合体。复合增强碳纤维布与原有钢筋混凝土共同受力，可增大吸水池混凝土结构的抗裂、抗剪切能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。

3.3" "混凝土结构表面处理

表面处理是柔性复合材料在吸水池混凝土结构伸缩缝堵漏处理中应用的关键。混凝土结构伸缩缝表面存在很多杂物，需要进行表面处理。

表面处理的步骤如下：一是清理结构伸缩缝表面杂物；二是凿除其表面松散的灰浆、砂粒；三是用高压风机吹扫，保证结构伸缩缝干净；四是在结构伸缩缝两边各打磨出250mm的宽度，作为粘贴碳纤维布的基础。在混凝土结构伸缩缝表面处理中，混凝土打磨深度要控制在1～2mm之间，保证能够露出崭新的混凝土面，方可保证混凝土与封堵材料的粘结效果。

3.4" "柔性复合材料封堵步骤

在混凝土结构伸缩缝表面处理完成后，先沿着其两侧对混凝土进行凿毛处理，凿毛宽度控制在200mm，深度控制在1～5mm之间；再对凿毛部位进行洒水润湿处理；最后使用柔性复合材料进行封堵。

在封堵柔性复合材料之前，对凿毛部位进行洒水润湿处理。其作用是为了提升防水材料与混凝土表面的黏结力，获得更好的堵漏效果[2]。在采用柔性复合材料封堵时，需要做到全面覆盖，无漏水、无渗水，达到表面相对干燥的标准。封堵完成之后，要及时进行找平操作，保证表面相对平整、美观，为碳纤维布的粘贴提供良好条件。

3.5" "粘贴碳纤维布

粘贴碳纤维布是柔性复合材料在结构伸缩缝堵漏中应用的关键工序，其施工质量直接关系到结构伸缩缝堵漏效果，为保证碳纤维布粘贴质量，需依次实施以下步骤。

3.5.1" "基底处理

通过测量放线的方法，精确控制碳纤维布的粘贴区域。如果结构伸缩缝位置存在混凝土松散、剥落、蜂窝、腐蚀等问题，先进行清理，再使用聚合物水泥砂浆进行修补，然后使用角磨机或者是砂轮将吸水池聚合物水泥砂浆表面打磨平整。

如果吸水池混凝土表面或者封堵材料在施工中存在凹凸不平现象，要使用角磨机或者是砂轮将凸出部位磨削平整，并使用聚合物水泥砂浆填平凹坑，并将其表面打磨平整。对转角位置要精细处理，将转角位置修补成半径不小于10mm的圆弧状。

3.5.2" "涂抹底层胶

按照底层胶配制说明书的要求，先将一定量的主剂和固化剂置入容器中，再用搅拌机充分搅拌，搅拌均匀后及时使用，随搅拌随使用。用毛刷或者滚刷蘸取配制好的底层胶，均匀涂刷在经过基底处理后的结构伸缩缝两侧表面上，控制涂刷厚度不超过0.4mm，保证涂刷的均匀性和全面性，决不可发生漏涂、漏刷。待底层胶固化之后，再进行下一道工序施工。

3.5.3" "粘贴碳纤维布

按照设计配合比配制粘结胶（浸渍胶），使用滚筒蘸取粘结胶，均匀涂抹在碳纤维布粘结位置。在转角位置、搭接位置以及其他特殊位置，可适当多涂抹一些粘结胶。

将碳纤维布铺设就位后，随即使用特制的光滑滚在碳纤维布表面沿着相同的方向进行反复滚压，将多余的粘结胶挤出碳纤维布外表面，以此去除粘结胶气泡，促使碳纤维布与粘结胶充分结合，以提升结构伸缩缝堵漏效果。如果铺设一层碳纤维布不能满足堵漏需求，重复上述步骤，多粘结几层碳纤维布，但需要等上一层碳纤维布表面干燥后，方可进行下一层碳纤维布粘结。

在最外一层碳纤维布上的外表面上涂抹一层粘结胶，以保证碳纤维布能够与结构伸缩缝的混凝土表面充分结合，不能存在气泡、空鼓等问题。碳纤维布全部施工完成之后，用小木锤轻轻敲击碳纤维布表面，通过回声来判断粘结效果。如果存在空鼓要及时处理。

本工程空鼓通过针管注胶的方法进行补救，效果显著[3]。如果碳纤维布的粘结面积小于95%，则可判定为粘结不达标，需要重新粘结。

3.6" "柔性复合材料表面防护

在结构伸缩缝使用柔性复合材料密封堵漏完成之后，需要在柔性复合材料的表面涂刷一层聚合物水泥砂浆和面漆，以便对结构伸缩缝进行全面防护，在提升防渗漏效果的同时提升结构伸缩缝的观感。

4" "堵漏质量验收

4.1" "验收资料

为检验使用柔性复合材料的密封堵漏效果是否满足设计要求，需要对施工质量进行逐步验收。验收时必须有碳纤维布和粘接材料生产厂家提供的材料检验证明。每道工序施工完成之后，都需要按照施工工艺和结构伸缩缝堵漏的要求进行全面检查验收。每项验收都需要做详细记录，以便后期质量评定查询。

4.2" "验收标准和验收方法

现场验收需要以评定碳纤维布和混凝土之间的粘结质量为主要标准，保证稳定牢固粘结面不少于总粘结面积的95%，如果低于95%则可以直接判断施工无效，需要重新施工。在案例工程质量验收中，使用木锤敲击结构伸缩缝堵漏处碳纤维布的表面，通过聆听回音的方法来判断其粘结效果。如果发现结构伸缩缝处碳纤维布小于总粘结面积面5%的空鼓问题，可及时通过针管注胶的方法进行修补。

5" "提升柔性复合材料应用效果的要点

5.1" "做好伸缩缝处混凝土表面处理

在应用柔性复合材料进行结构伸缩缝封堵，其施工机理与钢筋混凝土的施工机理类似。涉及结构伸缩缝封堵质量的问题，可借助混凝土的施工方法。在粘贴碳纤维布之前，需要先对吸水池结构伸缩缝表面进行打磨处理，可选择砂轮或者是其他打磨工具对粘贴位置进行打毛处理，以提升粘结效果。

完成打毛之后，按照主体胶与硬化剂2：1的比例配制打底胶，均匀涂抹在伸缩缝位置，静置2.5h后，再配制浸渍胶涂抹在打底胶之上，将裁剪好的碳纤维布粘贴到表面上，并用刮板挤出气泡，保证碳纤维布能与结构伸缩缝两侧混凝土表面充分接触。

5.2" "做好伸缩缝碳纤维布表层封堵

在表面处理完成之后，等最后一层碳纤维布粘贴好且表面浸渍胶快干时，用白水泥、黑水泥、砂子、107胶和水按规定的配合比搅拌均匀形成聚合物水泥砂浆，涂抹在碳纤维布表面作为封层。

此种做法既能有效保护碳纤维布不被破坏，也可调整结构伸缩缝的颜色，提升美观性和质量。结构伸缩缝碳纤维布表层封堵完成之后，不能立即投入使用，而是需要静待4～6d，观察缝隙是否全部完成封堵，并作闭水试验，达到要求后，方可投入使用。

6" "结束语

综上所述，本文通过工程实例结合理论实践的方法，研究了柔性复合材料在混凝土结构伸缩缝堵漏中的应用问题。引起伸缩缝渗漏的原因较多，堵漏难度较大。如果采用化学灌浆法进行堵漏，其成本较高、处理时间较长，对伸缩缝破坏严重。而采用柔性复合材料进行堵漏，可实现对结构伸缩缝的无损施工，而且施工周期短、堵漏效果好。

在具体应用中，要结合结构伸缩缝的特点，严格按照相关工艺进行施工，并对每道工序的施工质量严格控制，才能发挥出柔性复合材料的优势，提升结构伸缩缝堵漏效果，保证结构的稳定性和安全性。

参考文献

[1] 苏慧敏，李娟，刘博，等.浅析伸缩缝结构在箱型梁轨道中的应用[J].现代机械，2019，214（6）：97-99.

[2] 黎秀.伸缩缝施工技术在桥梁施工中的具体应用[J].黑龙江交通科技，2020，43（1）：130-131.

[3] 夏立鹏，张黎飞，郑愚.CFRP增强工程水泥基复合材料桥面连接板的结构和性能[J].复合材料学报，2019，36（4）：84-95.

（浙江金汇建设有限公司，浙江台州" "318000）