水工碼頭工程混凝土質量病害成因分析及對策研究

文/林新演

1 前言

當前，國內外水工碼頭建設市場競爭日趨激烈，形成了“以質量取勝，以信譽占市場”的競爭局面，工程質量的好壞直接決定了企業的競爭力。質量上乘，則企業興，在激烈的市場競爭中，強化質量管理，才能站穩腳跟，拓一方市場。本文以工程實例為基礎，對水工碼頭混凝土質量病害成因分析。

2 工程概況

福州港三都澳港區漳灣作業區21 號泊位工程為1個新建15 萬噸級通用泊位及相應的配套設施，碼頭平臺為高樁梁板式結構，引橋為排架式架空結構，碼頭平臺總長度350m，寬度33m。平臺上部結構由橫梁、前邊梁、后邊梁、軌道梁、縱梁、管溝梁、面板、面層和靠船構件組成，碼頭和引橋橫梁為現澆混凝土，自建預制構件配送中心?；炷令A制構件約12170m3，現澆混凝土約26033m3。

3 水工碼頭混凝土質量病害成因分析

水工碼頭工程混凝土存在病害如果不能及時維護保養，水工碼頭工程的承載力和使用壽命就會受到極大影響，甚至還造成水工碼頭結構的不可逆傷害，乃至給國家、人民的生命財產安全帶來重大威脅。在福州港三都澳港區漳灣作業區21 號泊位工程混凝土質量病害成因有以下幾種：

3.1 露筋問題

露筋現象主要指混凝土結構澆筑完成后，內部結構鋼筋穿透保護層，外露在表面。鋼筋開料長度、角度不均，振搗不規范，墊塊選用不當等都會導致保護層厚度不足，鋼筋緊貼模板導致露筋；另外，混凝土模板設計不合理、模板脫模劑不恰當、振搗不密實、拆模時間不當也可能產生露筋問題，主要表現在預制構件空心板，特別是空心板端頭和內腔。

3.2 混凝土蜂窩問題

混凝土出現蜂窩是混凝土工程施工中容易產生的質量通病，主要表現是混凝土局部酥松，砂漿不飽和，混凝土形成蜂窩狀表面。導致蜂窩問題的原因在于混凝土原材配比不當或不穩定，振搗方式不實和過分振搗，卸料方式不合理，模板密封不足導致漏漿，都會使混凝土凝固后出現蜂窩狀的缺陷，進而導致水工碼頭結構疏松。

3.3 裂縫問題

混凝土產生裂縫原因很多，如干縮裂縫、塑性裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫和化學反應引起的裂縫。在水工碼頭領域，主要原因存在以下情形：施工過程中，設計的彎曲束摩阻損失過大，導致裂縫的出現；混凝土強度不足就進行下部工序，另外施工過程中交通量過大和負荷過大；混凝土澆筑過程中勞務工人隨意加水，混凝土養護不到位[1]。

3.4 其他客觀因素

混凝土原材料是否合格與選配合理直接影響了混凝土最終質量。原材料問題導致混凝土病害最為關鍵的因素有：原材料中水泥含量過多，外加劑的選用、添加方法及適應性不恰當，原材料中堿性物質含量較多?；炷猎乃^程中，會產生大量的氫氧化鈣溶液，這時鋼筋混凝土酸堿值在12～13 之間，使鋼筋表面生成難溶的氧化物形成鈍化膜。但由于鋼筋周邊通常存有水分，會發生陰極反應，一旦存在電位差就會對鈍化膜產生破壞，因此鋼筋混凝土質量管控需要從原材料進場管控做起。

水工碼頭項目，因為全工程周期對混凝土需求量往往在幾萬立方米以下，而自建混凝土攪拌站往往缺少經濟性價比，較普遍是利用就近的商品混凝土公司供應。對于商品混凝土公司來說，水工碼頭項目需求量小，非重要客戶，澆筑方式通常為非泵送自卸，單次澆筑量只有十幾立方米，從首車到末車澆筑，澆筑時間長；從商混站角度看，單位時間產值低，人員不重視，難以清洗攪拌罐，需嚴格檢查原材料和配比，等待數小時供應。

在21 號泊位所在地區，觀察多家商混站后發現，泵送混凝土是單獨生產線，非泵送混凝土是另外生產線，存在工程和普通民用建筑共用生產線且對原材把關不嚴的情況。因此，客觀上水工碼頭建筑商品混凝土質量管控較難。

3.5 水工碼頭質量風險管理意識淡薄

目前在國家和行業嚴格監管下，水工碼頭施工領域普遍重視安全標準化。但相關管理人員的質量風險意識還跟不上要求，現場質量人員權限不夠，人員不足，難以兼顧現場所有的工序管控，未能嚴格執行落實施工質量規范。施工單位人員流動性、辭職率高，有能力有經驗的又普遍提到領導崗，很多質量部門管理人員均畢業年限短、專業素質能力不足、溝通交流能力不夠、質量管理責任心比較淡薄，進而導致很多質量問題不能被及時發現和解決[2]。

4 水工碼頭混凝土質量病害對策

4.1 裂縫預防

混凝土干縮裂縫預防措施有：使用收縮量小的水泥原材，降低水泥原材的使用比例；嚴格控制水灰比，放入適量的外加劑；對于混凝土養護的管控，養護用水盡量使用純凈水；伸縮縫、施工縫的設置合理，施工縫鑿毛需重視并做好處理。混凝土塑性收縮裂縫預防措施有：選用的水泥要早期強度高和收縮量??；嚴格控制水灰比，添加適量的外加劑調整水泥和易性，減少水泥及水的用量；模板脫模劑合適、基底和模板表面先行濕潤；及時覆蓋養護，保持混凝土濕潤，必要時使用養護劑。沉降裂縫則需要加強地基處理和保障達到強度后進行下部施工，溫度裂縫則要降低水化熱、控制入模溫度和加強養護?；瘜W反應引起的裂縫預防最重要的是保證混凝土保護層厚度，其次加強對鋼筋的防銹除銹，選用合適的摻和料抑制堿骨料反應。

4.2 電化學防護法

鋼筋防腐蝕最理想的方法是盡量做到混凝土與氯鹽環境隔絕，保持混凝土中酸堿值穩定、內部鋼筋表面形成的氧化物鈍化膜不被破壞。電化學防護做到避免鋼筋表面氯離子陽極去極化作用，保持鋼筋表面的電位穩定；另外，也可以增加陽極塊的使用，以犧牲陽極（金屬）來保護更為重要的結構鋼筋。堿性復原法，陰極防護法、氯鹽提取法也是常用的方法。

4.3 仿生自愈合法

仿生自愈合法是指混凝土產生裂縫后，由內部含有特殊材料的結構能夠自動分泌出黏結液滲入裂縫，使混凝土裂縫重新愈合恢復，并提高混凝土性能的一類新型工藝。當前進行混凝土自愈合的主要有三種：內置液芯膠囊法，將含有黏結劑的材料膠囊摻入混凝土材料中，產生混凝土裂縫后，膠囊內置的粘接劑流出深入裂縫，使裂縫愈合；多孔纖維網修復，在混凝土原材中加入含有聚合反應引發劑和修補液的多孔纖維網，聚合反應會釋放水分和修補液滲入混凝土裂縫進行修補；內摻有機化合物法，在混凝土原材料中摻入特殊有機化合物并攪拌均勻，產生一種不含固化劑的環氧樹脂，產生裂縫后環氧樹脂膠粘混凝土。

4.4 高壓灌漿技術

高壓灌漿技術可以作為水工碼頭質量缺陷后的維修方法，當混凝土存在裂縫后，通過配置裂縫補強漿液，高壓灌注設備將裂縫補強漿液壓入混凝土裂縫中。裂縫補強漿液達到凝固強度后，與原結構形成嚴密整體。

高壓灌漿技術要求先確定混凝土裂縫的走向、裂縫深度和寬度。當裂縫較小時，打入間隔布設的注漿針頭，并注入裂縫補強漿液；當裂縫較深時，則將注漿針頭斜插至裂縫深處注漿，必要時還可以開槽注漿。注漿根據裂縫深度和寬度調整注漿量和注漿壓力，裂縫補強漿液受高壓推力與二次滲壓后壓入并充滿所有縫隙，以達到修復混凝土裂縫的效果。

4.5 促凝灰漿技術

通過防水劑摻入水泥砂漿中配制而成的促凝灰漿技術對于漲潮時埋沒水下的混凝土裂縫修復有較好的應用。促凝灰漿技術方法簡單，修補迅速，裂縫修復效果好。常用的促凝劑主要有兩類：一類是以水玻璃為主要成分，加入各種礬劑配制而成；另一類是快燥精促凝劑，以水玻璃為主體材料，摻入適量的硫酸鈉、熒光粉及水配制成的促凝劑。促凝灰漿技術需要嚴格控制配比和使用量，才能發揮出性能，實現裂縫的修復。促凝灰漿技術在水工碼頭下橫梁裂縫修復過程中，需要掌握潮汐時間，在退潮時對混凝土結構表面進行打磨，然后通過注漿針頭注入事先拌和好的促凝混合液，注漿根據裂縫深度和寬度調整注漿量和注漿壓力，進而達到修復混凝土裂縫的效果。

4.6 提升合同管控和質量專業人才培養

上文提到的商品混凝土公司和勞務隊伍問題，一方面需要施工企業加強對合同管理，精細合同細節，明文規定雙方質量安全的權利和義務，通過提升合同管理，來提升雙方責任；同時，施工單位也要加強屬地化經營，深化核心供應商、分包商管理，與優秀供應商、分包商建立戰略互惠共贏關系。在質量專業人才培養上，通過黨政工團等部門，提升項目部軟硬件，加強人文關懷以及培訓、打通質量管理人才晉升途徑，提升人才歸屬感，同時要落實質量管理責任制，細化每一個人的質量職責，實現人人重視質量的氛圍。

5 結語

水工碼頭混凝土質量病害及修復是一項專業性強的學問，在控制好施工質量的同時，也要重視質量缺陷的修復工作。希望通過水工碼頭工程混凝土質量病害成因分析及對策，能夠助力水工碼頭業朝著健康的方向快速發展，實現可持續發展的長遠目標。