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表面工程技术论文

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混凝土实体工程表面缺陷及修补技术

【摘要】以1：

2水泥砂浆、环氧胶泥、界面修补剂等为主要修补材料，针对混凝土蜂窝麻面、施工缝结合不好、缺棱掉角、砼板面不平整、砼保护层破坏或砼保护性能不良、砼收缩裂缝等缺陷进行修补和养护。

【关键词】水泥砂浆;环氧胶泥;界面修补剂;修补;养护

1.混凝土表面麻面、露筋、蜂窝、孔洞

1.1现象

（1）砼表面局部缺浆粗糙，有许多小凹坑。

（2）结构内的主筋、副筋或箍筋外露。

（3）砼局部缺浆石子多，形成蜂窝状的孔洞。

（4）砼结构内有空腔，局部无砼，蜂窝特别大。

1.2治理

（1）麻面部位用清水刷洗，充分湿润后用界面修补剂拌以水泥搅拌均匀后抹平。

（2）将外露钢筋上的砼和铁锈清洗干净，再用水泥砂浆（1：

2比例）或界面修补剂抹压平整。

如露筋较深，应将薄弱砼剔除，清理干净，用高一级的豆石砼捣实，认真养护。

（3）小蜂窝可先用水冲洗干净，用1：

2水泥砂浆修补;大蜂窝，先将松动的石子和突出颗粒剔除，并剔成喇叭口，然后用清水冲洗干净湿透，再用高一级豆石砼捣实，认真养护。

（4）需要与设计单位共同研究制定补强方案，然后按批准后的方案进行处理。

在处理梁中孔洞时，应在梁底用支撑支牢，然后再将孔洞处的不密实的砼凿掉，要凿成斜形，以便浇筑砼。

用清水冲刷干净，并保持湿润72小时，然后用高一等级的豆石砼浇筑。

在豆石砼中掺万分之一用量的铝粉。

浇筑后加强养护。

有时因孔洞大需支模板后才浇筑砼。

2.施工缝结合不好

2.1现象

施工缝处砼结合不好，有缝隙或夹有杂物，造成结构整体性不好。

2.2治理

（1）缝隙较细时，可用清水冲洗裂缝，充分湿润后抹水泥浆。

（2）梁柱等在补强前，首先应搭设临时支撑予以加固后方可进行剔凿工作。

清洗干净，充分湿润再灌筑高一等级的豆石砼，捣实并认真养护。

3.缺棱掉角

（1）现象：

梁、板、柱、墙及洞口直角处，砼局部掉落，不规整，棱角有缺陷。

（2）治理：

缺棱掉角较小时，用钢丝刷刷该处，清水冲刷充分湿润后，用1：

2的水泥砂浆抹补齐正。

对较大缺角，将不实的砼凿除，用水冲刷干净湿透，然后支模用高一等级的豆石砼补好，并加强养护。

4.砼板面不平整

4.1现象

砼板厚薄不一致，表面不平整，甚至有凹坑、脚印等。

4.2治理

局部不平整可用豆石砼或1：

2水泥砂浆修补。

5.砼结构构件轴线位移

5.1现象

基础、墙、梁、柱轴线的位移，以及预埋件等的位移超过允许偏差值。

5.2治理

（1）偏差值不影响结构施工质量要求时，可不处理;只需进行少量局部剔凿和修补处理时，应适时整修。

一般可用1：

2或1：

2.5水泥砂浆或提高一等级的豆石砼进行修补。

（2）偏差值影响结构施工质量要求时，应会同有关部门研究处理方案后，再进行处理。

6.砼柱、墙、梁的外形偏差、表面平整差

6.1现象

柱、墙、梁等砼外形竖向偏差、表面平整超过允许偏差值。

6.2治理

（1）偏差值较小，不影响结构工程施工质量时，一般可不处理;如只需少量剔除，就可满足装饰施工质量时，一般可在装饰前进行处理。

（2）竖向偏差值超过允许值较大，影响结构工程质量要求时，应在拆模后，把偏差值较大的砼剔除，返工重做。

7.砼强度偏低、匀质性差

7.1现象

（1）同批砼试块的抗压强度的平均值低于0.85或0.90设计强度等级。

（2）同批砼中最低一组试块强度值低于0.9设计强度等级。

（3）同批砼中个别试块强度值过高过低，出现异常。

（4）冬期施工时，同条件养护试块达不到冬施方案预期的拆模或拆除保温时的强度要求。

7.2治理

（1）当试压结果与要求相差悬殊时，或试块合格而对砼结构实际强度有怀疑，或有试块丢失、编号搞乱、忘记制作试块等情况，可采用回弹仪、超声波等方法来测定砼的强度。

（2）如砼强度不合格，可从砼结构中凿取试块，仔细摩平，通过试验机测定砼的实际强度。

凿取的试块要具有代表性，且不影响结构使用和安全。

（3）当砼强度偏低，不能满足要求时，可按实际强度校核结构的安全度，并经有关设计单位研究提出处理方案，如推迟承受荷载的时间，减小荷载值或采取加固补强措施。

（4）冬期施工，如发现早期砼强度增长太慢，应及时采取加强保温以及采取通蒸气、热砂、电热毯覆盖加温或生火炉加温等措施。

8.砼保护层破坏或砼保护性能不良

8.1现象

当结构的保护层砼遭破坏或保护性能不良时，钢筋会锈蚀、铁锈膨胀导致砼开裂。

8.2治理

（1）砼裂缝可用环氧树脂灌缝。

（2）对已锈蚀的钢筋，应清除铁锈，凿除与钢筋结合不良的砼，用清水冲刷干净充分湿润后，用高一等级的豆石砼填实，加强养护。

（3）大面积钢筋锈蚀引起砼裂缝，应与设计单位研究制定处理方案，经批准后再行处理。

9.砼收缩裂缝

9.1现象

裂纹多在于新浇或暴露于空气中的结构构件表面出现，有素态收缩、沉陷收缩、干燥收缩、碳化收缩、凝结收缩等收缩裂缝，这种裂缝不深也不宽。

9.2治理

（1）如砼仍有塑性，可采取压抹一遍或重新振捣的办法，并加强养护。

（2）如砼已硬化，可向裂缝内散入干水泥粉，然后加水润湿，或在表面抹薄层水泥砂浆。

（3）也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

10.砼温度裂缝

10.1现象

温度裂缝走向无规律，大面积结构温度裂缝往往是纵横交错;梁板类温度裂缝多平行于短边。

贯穿的温度裂缝，一般与短边平行或接近平行。

裂缝宽度一般在0.5mm以下。

表面温度裂缝多在施工期间出现，贯穿的温度裂缝在浇筑经2～3个月或更长时间发生，缝宽是冬季宽夏季变细。

沿截面高度，裂缝呈上宽下窄多数，个别也有下宽上窄，遇顶部和底部配筋较多的结构，也有中间宽两端窄的梭形裂缝。

10.2治理

对表面裂缝，可采取涂两遍环氧胶泥或贴环氧玻璃布，以及抹、喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理。

对防水防渗的结构，大于0.1mm宽度的贯穿性裂缝，采用灌水泥浆或环氧浆液进行裂缝修补，或者灌浆与表面封闭同时采用。

小于0.1mm的裂缝，可不处理或只作表面处理。

11.砼沉陷裂缝

11.1现象

沉陷裂缝多属深度或贯穿性裂缝，有的上部，有的在下部，一般与地面垂直或呈30°～45°角方向发展。

较大的贯穿性沉陷裂缝，往往上下或左右有一定的错距，裂缝宽度与荷载大小及不均匀沉降值有关，而与温度变化关系不大。

11.2治理

会同设计等有关部门对结构进行适当的加固处理。

12.砼张抗裂缝

12.1现象

常在预应力大型屋面板、墙板、槽形板的上表面或端头出现裂缝。

预应力吊车梁、桁架等多在端头出现裂缝。

板面多为横向裂缝，在板角部位呈45°角度;端横肋靠近纵肋部位的裂缝，基本平行于肋高;纵肋端头裂缝呈斜向。

此外，预应力吊车梁、桁架等构件的端头锚固区，常出现沿预应力筋方向的纵向裂缝，并断续延伸一定长度，矩形梁有时贯通全梁。

桁架端头有时还出现垂直裂缝，其中拱形桁架上弦往往产生横向裂缝。

12.2治理

轻微的张拉裂缝，可不作任何处理或采取涂刷环氧胶泥、粘贴环氧玻璃布等方法进行封闭处理。

严重的裂缝将明显降低结构刚度，采取预应力加固或用钢筋砼围套、钢套箍等方法处理。

13.砼化学裂缝

13.1现象

（1）在梁、柱表面与钢筋平行的纵向裂缝;板式构件的板底沿钢筋位置出现裂缝，缝隙中还夹有斑黄色锈迹。

（2）砼表面呈现块状崩裂，裂缝无规律性。

（3）在浇筑砼后半年或更长时间发生不规则的崩裂，裂缝呈大网格状，中心突起，向四周扩散。

（4）在浇筑砼后两个月左右出现大小不等的园形或类园形崩裂、剥落，类似“出豆子”，内有白黄色颗粒。

13.2治理

钢筋锈蚀膨胀裂缝，应凿除主筋周围含盐砼，铁锈用喷砂法清除，然后用喷浆或加围套方法修补。

14.砼冻胀裂缝

14.1现象

在结构构件表面沿主筋、箍筋方向出现宽窄不一的裂缝，深度一般到主筋。

后张法应力构件，沿预应力筋孔道方向出现纵向裂缝。

14.2治理

对一般裂缝可用环氧胶泥封闭;对较宽较深裂缝，用环氧砂浆补缝或再加贴环氧玻璃布处理;对较严重的裂缝，将剥落疏松砼凿去，加焊钢丝后，再重新浇筑一层细石砼并加强养护。

15.砼构件制作、运输、安装裂缝

15.1现象

砼结构构件在制作、起模、运输、拼装、堆放、吊装过程中，产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进或贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构构件更容易开裂。

裂缝的深度、部位和走向都随产生的原因而异，裂缝宽度、深度和长度不一，无规律性。

15.2治理

纵向裂缝一般可采取水泥浆或环氧胶泥进行修补，当裂缝较宽，应先沿裂缝凿成八字形凹槽，再用水泥砂浆或环氧胶泥嵌补。

构件边角纵向裂缝处的松散砼应剔除，然后用水泥砂浆或细石砼修补。

对于表面较细的横向裂缝，可先将裂缝处清洗干净，等干燥后用环氧胶泥进行表面涂刷或粘贴环氧玻璃布封闭。

当裂缝较深时，采用灌注环氧或甲凝浆液、包钢丝网水泥或钢板套箍等方法处理。

裂缝贯穿整个断面的构件，应与设计单位研究处理方案，待批准后再行处理。

【参考文献】

[1]蒋正武，龙广成，孙振平.混凝土修补技术标准.化学工业出版社，2010.

[2]李昕，陈翠仙.混凝土结构裂缝常见的修补方法.

[3]卢经扬.建筑材料与检测.中国建筑工业出版社，2010.

[4]韦琴.建筑材料试验手册.建筑工业出版社，2011.

表面工程技术的发展与应用

摘要：

表面工程是由多个学科交叉、综合、复合，以系统为特色，逐步发展起来的新兴学科。

它以“表面”及“界面”为研究核心，在有关学科理论的基础上，根据材料表面的失效机制，以应用各种表面技术及其复合表面技术为特点，逐步形成了与其他学科密切相关的表面工程基础理论。

本文主要分析了表面工程技术在电站中的应用与发展。

关键词：

表面工程;技术发展;应用;

表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变物体表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。

一、表面工程技术的重要性

1.材料的疲劳断裂、磨损、腐蚀、氧化、烧损以及辐射损伤等。

一般都是从表面开始的，由此带来的破坏和损失也是很惊人的。

据世界摩擦学会统计，摩擦损失了世界性一次能源的1/3―1/2，据有关资料介绍，磨损给工业国家带来的损失可达国民生产总值的2%-8%。

我国机械工业每年所用的钢材，约有一半是消耗在备件的生产上，而备件中的大部分是由于磨损寿命不高而失效的。

2.随着经济和科学技术的迅速发展，人们对各种产品抵御环境作用的能力和长期运行的可靠性、稳定性提出了越来越高的要求。

在许多情况下，构件、零部件和元器件的性能和质量主要取决于材料的表面性能和质量。

例如：

由于表面工程技术有了很大的改进，材料表面成分和结构可得到严格的控制，同时又能进行高精度的微细加工，因而许多电子元器件不仅可做得越来越小，大大缩小了产品的体积和减轻了质量，而且生产的重复性、成品率和产品可靠性、稳定性都获得显著提高。

4.许多产品的性能主要取决于表面的特性和状态，而表面（层）很薄，用材少，因此表面技术可大幅度节材、节能、节省资源。

5.应用表面工程技术，有可能在广阔的领域中生产各种新材料和新器件。

目前表面技术已在制备高（临界温度）、超导膜、金刚石膜、纳米镀层膜、纳米粉末、纳米晶体材料、多孔硅、碳-6O等新型材料上起着关键作用。

同时也是许多光学、光电子、微电子、磁性、量子、热工、声学、化学、生物等功能器件的研究和生产上最重要的基础之一。

二、表面工程技术在钢结构工程的应用

1.激光表面处理。

激光表面处理技术是把传统的表面处理与焊接技术相结合的一门新技术，与其它传统的表面工艺和热喷涂等相比，突出特点在于能够得到其它表面工程技术很难达到或不能达到的效果。

激光处理主要有以下几种工艺。

（1）激光相变硬化。

用高能激光束扫过可硬化材料表面，使表面温度达到相变点以上，当激光束移开后，表面由于快速冷却而硬化。

对一选定钢种，激光加热区域的组织主要取决于该区域达到的最高温度和此温度停留时间。

研究表明：

该工艺是改善高碳钢和铸铁耐磨性的有效方法。

（2）激光冲击硬化。

高功率、短脉冲强激光和材料相互作用，在表面形成高压应力冲击波，当冲击波峰值压力超过被冲击金属材料的动态屈服强度时，金属材料表层发生塑性变形，形成的残余应力为压应力的冷硬层，其微观上表现为高密度位错和共格细化等。

该工艺能改善金属材料的力学性能，特别是抗疲劳断裂性能。

在提高抗疲劳断裂性能方面，可完全取代喷丸处理。

（3）激光表面熔覆。

用一定功率激光扫描工件表面涂覆材料，使其熔化形成功能结合层。

可获得较厚的覆层，易实现济上和覆层质量都优于传统的堆焊和热喷涂工艺。

适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化腐蚀及要求特殊性能（局部光敏、热敏等）的零部件。

（4）激光表面合金化。

与激光表面熔覆类似，不同的是激光功率更大一些，基体表面熔化与合金充分混合形成堆焊层。

由于合金元素完全熔于表层，薄层成分均匀，对开裂和剥落等倾向不敏感。

稀释率比激光表面熔覆要高。

（5）发展。

第一，合金化熔覆材料的研究。

利用激光的快速加热和冷却可以在非平衡态的情况下制出不受常规相图限制的新合金，乃至性能优异的非晶体。

而现在的激光熔覆材料大部分是沿用热喷涂材料，不能充分发挥激光处理的特性。

第二，建立适当的数学模型。

激光和材料的交互作用是一个非常复杂的过程，建模尚处于试验和近似阶段。

建立正确反映激光和材料交互作用及基体的热传导模型，对于实施现场控制，制定工艺参数都很有帮助。

2.焊接技术。

堆焊在使基体表面获得耐磨性能的同时，覆层材料与基体形成牢固的冶金结合，因此，在一些要求表面不仅具有抗磨、抗蚀等性能而且还需承受强载荷作用的条件下，堆焊具有绝对优势。

（1）堆焊方法。

采用每种堆焊方法都希望获得尽可能小的稀释率、好的堆焊层质量和经济效益。

近年来堆焊工艺方法都是围绕“优质、高效、低稀释率”来进行的。

埋弧焊是应用最广泛的堆焊方法。

焊材从最初的单丝发展到多丝、带极。

焊机也从单机头到多机头。

熔敷效率从单丝的4.5-11.3kg/h提高到多带极堆焊的22-68kg/h，而稀释率则由30%-60%降到10%-25%。

（2）堆焊材料。

按使用形式可分为焊丝、焊带、焊条、焊剂等。

焊条堆焊适用于工作量比较小或用其他自动化焊接方法难以处理的场合。

堆焊质量依赖焊工的水平，质量不稳定。

由于我国自动化水平比较低，焊条堆焊占的比重不大。

与焊条相比，利用焊丝、焊带堆焊可获得较高的工作效率，稳定的质量，焊材的消耗量也低。

药芯焊丝近几年发展很快，具有合金成分自由可调、燃弧稳定、经济高效等优点，尤其适合硬度高、冷作硬化严重、轧制拉拔困难的合金材料的堆焊。

3.在钢结构构件喷涂方面，我国已利用喷焊技术解决了油泵柱塞、阀门等的耐磨问题。

上海电力学院对宝钢电厂进口设备上的大型阀杆、石洞口一厂的给水泵大轴、吴泾热电厂磨煤机大轴进行了喷熔和喷涂修补，使废旧的部件重新投入使用。

总的来看，国内在热喷涂材料及工艺研究方面取得了很多成果，如在设备方面，国内已研制成功适于大型零部件的等离子喷涂整套设备和电弧喷涂设备，等离子粉末喷涂技术应用于修复、强化汽车零部件，使其寿命提高了4-10倍，用于耐磨、热障、密封、高温、防腐等多种陶瓷材料的喷涂工艺技术已基本解决。

三、开拓表面工程，迎接新世纪的挑战

目前，许多发达国家都在努力研究和应用各种提高零件表面性能的新技术、新工艺，使得诸多表面工程技术不仅成为了先进制造技术中的重要工艺方法，而且在设备的技术改造和维修方面发挥了重要作用。

我国的表面工程在过去的十几年中，已获得了重大发展，在国民经济中发挥了重要作用。

在研究水平与规模方面，可与国际水平相比，并有自己的独创和特色，在重大工程中的部分应用已达到国际先进水平。

随着表面工程学科和技术的发展及其向现实生产力的转化，各种表面工程技术将促进我国先进制造技术的发展，并有力地推动产品制造和设备维修技术的进步，从而全面提高我国经济增长质量和我国产品在国际市场上的竞争能力，并建立起具有我国特色的表面工程学科体系。

参考文献：

[1]蒋百灵，文晓斌，栾亚，等.非平衡度和闭合状态对磁控溅射离子镀过程的影响[J].材料热处理学报，2009，3O

（2）：

115―120.

[2]李茂林.我国金属耐磨材料的发展和应用[J].铸造，2010，（9）：

525―529.

[3]马世宁，毕志夫，王保田.表面工程，2008，（4）：

7）10