水工高性能材料在水閘除險加固中的應用

【摘要】無論是水閘防滲系統的完整與否是水閘安全的關鍵。水閘防滲系統的失效通常是由結構縫和建筑結構裂縫引起的。水閘防滲系統損壞，水的滲流作用下，土體的滲透，容易變形，尤其是粉、細砂地基，容易出現冒水現象在鑄造后的門，在門的基礎和嚴重的交叉隧道，水閘造成的不穩定和崩潰；同時損傷會影響滲流控制系統的水閘能正常蓄水能力，造成損失的水泄漏，無法發揮灌溉。

【關鍵詞】水工；高性能材料；水閘；除險加固；應用

1、高性能混凝土的特性

1.1高體積穩定性

高體積穩定性是高性能混凝土表現出來的最大特征，高體積穩定性對水利水電工程結構的受力性能有著直接的影響，對結構的安全性能也有著直接的影響。高性能混凝土的高體積穩定性主要可以分為以下幾類：第一類是在溫度作用下產生的體積形變，即所謂的溫度變形。第二類是高性能混凝土受到一定的壓力后產生的體積形變，比如徐變變形、彈性變形等。還有一類就是高性能混凝土在凝結的過程中會產生的體積形變，被稱為收縮變形。目前國際上對于體積穩定性還沒有一個明確的標準，通常來說，要求混凝土的溫度膨脹系數盡可能保持與鋼筋一致，同時還要具有較高的彈性模量，并且徐變變形和收縮變形小，而高性能混凝土能夠滿足上述這些要求，由此可見，高性能混凝土具有高體積穩定性。

1.2高耐久性

混凝土長期以來一直被人們視為耐久性的堅固材料，但實際上，普通的混凝土并不像人們所認為的那樣非常的堅固耐久，一些使用混凝土建造基礎設施的國家，隨著時間的推移，這些混凝土設施都已經進入了老化階段。比如美國，很多的大壩都在老化，為了防止出現安全事故，美國已經在對這些進入老化期的大壩進行拆除、更新和修復，耗費巨額資金，這對人們的生活秩序和社會生產都造成了嚴重的影響。同樣的問題在我國也表現的非常突出。而高性能混凝土的應用則有效改善了這一點，提高了混凝土的耐久性。對于我國道路、橋梁和水利等諸多工程和基礎設施而言，混凝土耐久性的重要性遠遠高于混凝土的強度。高性能混凝土具有較高的密實度，而且很難會產生原聲裂縫。混凝土在凝結之后，體積具有較高的穩定性，而且很難產生收縮裂縫，對于混凝土內部會造成侵蝕的組分也有所降低。

1.3高強度

對于水利水電工程結構而言，混凝土的強度是其最根本的性能要求，不同結構對混凝土強度要求也有所不同，有的結構對抗壓強度有較高的需求，有的結構對抗剪強度以及抗壓強度有較高的需求，還有的結構度抗疲勞強度有較高的要求。因此，施工人員要全面了解混凝土的強度，結合水利水電工程實際情況選擇混凝土類型。如果水利工程的結構物跨度比較大，同時可以允許減少斷面構件部位，施工企業盡可能要選擇強度比價高的混凝土。混凝土的強度有很多類型，高性能混凝土一個重要的評價指標就是強度要求，必須要達到 C50 以上，但是也并不意味著混凝土的強度高就是高性能混凝土。高強度是高性能混凝土的一個重要性能，雖然相對于普通的混凝土造價要高一些，但是承載能力也會高出很多。

2、除險加固方案

2.1結構縫止水修復

水閘除險加固技能中采用了TB水工高性能涂料進行水閘結構縫止水修正，對結構縫兩邊混凝土外表進行打磨整理后，涂刷水工高性能涂料。該辦法可避免了傳統修正方式中將原混凝土結構很多鑿除，削減對原有結構擾動。通過在項目的混凝土結構中實踐查驗，止水效果顯著。

2.2混凝土剝蝕、破損及防腐、防碳化處理

選用的修補資料為水工高性能涂料（TB-砼寶Ⅲ、砼寶膠及TB-砼寶Ⅰ型）；選用TB-B水工高性能涂料（面料）、TB-B水工高性能涂料（底料）涂刷混凝土外表。

3、施工工藝

3.1原材料的控制

在水利施工中應用高性能混凝土，必須要嚴格控制原材料。組成高性能混凝土的原材料主要有粗細骨料、水以及水泥等，這些原材料按照一定的比例進行組合，即成為最終的高性能混凝土。為了降低水泥的使用量，提高高性能混凝土的耐久性和強度，可以在原材料中適當添加一些無機礦物粉料或者化學添加劑，再進行攪拌和硬化，就可以形成高性能混凝土。原材料的質量在對高性能混凝土的質量起著決定性的作用，施工企業必須要對此加以重視，在選擇原材料的時候，要對施工現場進行充分的勘查，結合施工環境可能造成的影響以及水利工程的實際要求確定原材料的類型和比例。在進行水泥選擇的時候，施工企業盡可能選擇一些水化熱比較低的水泥，在選擇粗骨料的時候，為了增強水泥漿和骨料顆粒之間的粘著力以達到提高混凝土強度的目的，施工企業可以選購一些具有較大表面積的角狀骨料。除此之外，施工企業還要嚴格控制細骨料的選擇，盡可能選擇一些質地硬碎的石砂，這在一定程度上可以提高拌合物的性能。

3.2配合比的設計

在確定好原材料之后，施工企業就要進行下一步操作，即原材料的配合比設計。對于普通的混凝土而言，在設計原材料的配合比時只需要對工程的強度要求進行考慮。但是高性能混凝土的配合比則不同，尤其在水利工程中，既要考慮到水利工程的強度，還要考慮到期耐久性，因此在配置高性能混凝土的時候要對其高耐久性和強度行進行綜合考慮。在配置的過程中，施工企業先要進行試配，然后再根據實際情況進行優化。通常來說，高性能混凝土的配合比設計盡可能降低水膠比，同時還要降低水泥的使用量，添加更多的無機礦物質摻和料，從而控制骨料的最大粒徑。

3.3工藝流程

①在結構縫內先填充背襯資料閉孔聚酯泡沫板，填充密實，縫上口預留2cm寬×1.5cm深，嵌填TB-水工高性能涂料（配套膠），并與結構縫上口齊平。②在伸縮縫外表，以縫為中心，均勻涂刷25cm寬TB-A水工高性能涂料（底料），兩小時后，24小時內，再涂刷第1遍TB-A水工高性能涂料（面料），表干后，再涂刷第2遍TB-A水工高性能涂料（面料），涂料和加筋布構成均勻一體，涂層表干后，再均勻涂刷第3遍TB-A水工高性能涂料（面料），涂層總厚度到達4mm。③涂料終凝后，依據氣溫改變天然維護至少3天。

結論：

以往水閘結構縫防滲止水修復多采用將現有混凝土鑿除重建的方式，施工工序復雜且造價高。通過將TB-水工高性能涂料應用于3座水閘結構縫止水修復、混凝土裂縫及破損修復、混凝土防碳化處理等工程實踐，成功地解決了傳統工藝中的弊端，為水閘除險加固提出新新的思路。

參考文獻：

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