基于水工混凝土材料及修復(fù)利用的探討

馮偉

太原供水集團(tuán)有限公司 山西 太原 030009

引言

水工混凝土材料作為我國(guó)水庫(kù)加固與修復(fù)的核心材料，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水工混凝土材料生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，其應(yīng)用范圍也逐漸廣泛，不僅可以在水利工程中應(yīng)用，在交通、建筑等行業(yè)中都具有明顯優(yōu)勢(shì)。該材料生產(chǎn)成本較低，并且原材料較為廣泛，在實(shí)際施工過(guò)程中不會(huì)受到外界因素影響，因此大部分施工企業(yè)在開(kāi)展工程治理時(shí)都會(huì)首選該材料開(kāi)展作業(yè)。

1 水工混凝土材料種類(lèi)分析

水工混凝土材料主要分為工程材料和防水材料，不同材料的種類(lèi)及特性都具有一定差異，因此施工人員在實(shí)際施工過(guò)程中要根據(jù)工程修建標(biāo)準(zhǔn)以及當(dāng)?shù)貐^(qū)域?qū)嶋H情況合理選擇各類(lèi)材料作業(yè)，盡量保證工程準(zhǔn)確、可靠，延長(zhǎng)工程使用壽命，發(fā)揮工程的作用與優(yōu)勢(shì)[1]。

1.1 工程材料

水工混凝土工程材料類(lèi)型也較多，如水泥灌漿材料、黏土灌漿材料、超細(xì)水泥掛漿材料以及塑性混凝土，各材料特性以及應(yīng)用范圍都具有一定差異，例如水泥灌漿材料，該材料主要是以水泥為主，其發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，是目前我國(guó)施工單位應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)材料，該材料主要是在地基與結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用，可以有效提高結(jié)構(gòu)防滲透能力，避免出現(xiàn)滲漏，施工人員在應(yīng)用該材料開(kāi)展作業(yè)時(shí)要根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇方式，例如河北省邱莊水庫(kù)，該水庫(kù)由于地基過(guò)渡層存在問(wèn)題，施工人員在使用水平防滲以后其效果并不明顯，將其改為垂直加固以后效果顯著提高，因此施工人員要合理制定施工方案，保證防滲工作的質(zhì)量與效率，提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。而黏土類(lèi)灌漿材料主要是以黏土固化漿液為主，具有較強(qiáng)的堵水固結(jié)性，并且該材料成本較低，其抗?jié)B透性能良好，可以避免受到水體影響導(dǎo)致材料出現(xiàn)稀釋?zhuān)哂休^強(qiáng)的流變性能，因此該材料主要是在水流速度較大區(qū)域應(yīng)用，例如水庫(kù)帷幕施工，施工人員會(huì)通過(guò)各類(lèi)方式開(kāi)展注漿，進(jìn)而提高水庫(kù)帷幕施工技術(shù)，并且該材料還能在空洞充填中應(yīng)用，因此其應(yīng)用范圍廣泛。而超細(xì)水泥掛漿材料與水泥掛漿材料相比其面積較大，并且粒徑較小，具有較強(qiáng)特性，不僅能延長(zhǎng)建筑使用壽命，還能提高結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能。但是該材料的成本較高，因此該材料主要是在構(gòu)結(jié)構(gòu)裂縫中應(yīng)用，如壩體裂縫、壩基裂縫、地下空洞工程等。而塑性混凝土主要是通過(guò)凝土和膨潤(rùn)土開(kāi)展作業(yè)，與普通混凝土相比同樣具有較強(qiáng)可操作性，施工人員可以根據(jù)工程實(shí)際情況合理配備各材料比例，進(jìn)而保證材料整體彈性與土體接近，可以規(guī)避普通混凝土中的問(wèn)題，具有較強(qiáng)的防滲透性，主要是在土石壩和提防中應(yīng)用。

1.2 防水材料

防水涂料是水工混凝土技術(shù)施工中必不可少的一項(xiàng)材料，目前我國(guó)市面上防水涂料類(lèi)型也較多，如彈性高分子水泥防水涂料、防碳化涂層、環(huán)氧涂層、綠化混凝土，其中彈性高分子水泥防水涂料作為新型材料，主要是有高聚物、特種水泥以及各類(lèi)新型材料組建而成，工作人員會(huì)通過(guò)特殊工藝方式開(kāi)展配比，因此該材料既擁有無(wú)機(jī)物物理性能，又具有較強(qiáng)的彈性變形性能，可以有效保護(hù)結(jié)構(gòu)，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏，同時(shí)該材料防水性能以及耐腐蝕性能都較強(qiáng)，可以作為界面處理劑開(kāi)展應(yīng)用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，該材料黏性為普通水泥砂漿黏性的5～8倍，可以循環(huán)利用，能夠大幅度提高結(jié)構(gòu)使用壽命。而防碳化涂層主要是指混凝土在實(shí)際施工過(guò)程中會(huì)長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，而二氧化碳就會(huì)與混凝土發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土整體性能下降，因此施工人員使用該材料能有效降低二氧化碳對(duì)混凝土侵蝕，進(jìn)而起到保護(hù)作用，該材料主要是通過(guò)氯化橡膠、聚氨酯素以及丙烯酸乳涂料為主，能避免二氧化碳與氧氣滲透，并且還能阻擋氯化物溶液的侵入，能有效提高工程整體性能。而環(huán)氧涂層主要是在局部混凝土裂縫中應(yīng)用，能夠大幅度降低水分與二氧化碳的入侵，該材料具有較強(qiáng)收縮性，有效保證表面裂縫修復(fù)工作質(zhì)量，因此該材料主要是在沿海混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，避免工程出現(xiàn)凍融破壞。而綠化混凝土作為新型的混凝土材料，在保障工程質(zhì)量的同時(shí)做好生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，可以提高工程周?chē)G化環(huán)境，該材料主要是以碎石和水泥為主，按照相應(yīng)比例配比，通過(guò)振動(dòng)壓力方式配置而成，并且在空隙中會(huì)填充植物所需要的生長(zhǎng)養(yǎng)分，施工人員在應(yīng)用該材料時(shí)會(huì)到混凝土塊體表面種植植被，進(jìn)而讓其根系進(jìn)入下方土體[2]。

2 水工混凝土修復(fù)技術(shù)

2.1 截面加固法

該方式主要是在周?chē)臻g尺寸都較為適宜區(qū)域應(yīng)用，施工人員在應(yīng)用該技術(shù)開(kāi)展作業(yè)時(shí)會(huì)在結(jié)構(gòu)外側(cè)包裹鋼筋混凝土圍套，進(jìn)而保證其修復(fù)區(qū)域能與基體達(dá)到一致，擴(kuò)大其截面面積，提高建筑物體的承載力，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)目的。因此該技術(shù)主要是在一般路基混凝土裂縫修補(bǔ)中應(yīng)用。首先施工人員應(yīng)用該方式開(kāi)展加固作業(yè)時(shí)需要先做好表面清理工作，露出主筋，做好鑿除工作，保證表面光滑度，如果在加固過(guò)程之前，施工人員發(fā)現(xiàn)鋼筋出現(xiàn)了銹蝕，施工人員需要清理保護(hù)層，開(kāi)展除銹作業(yè)，保證該技術(shù)應(yīng)用水平。其次，施工人員還需要做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)其裂縫程度和混凝實(shí)際情況搭配相應(yīng)鋼筋或者錨筋，進(jìn)而保證其規(guī)格以及數(shù)量能滿足修復(fù)工作需求，在澆筑之前施工人員要做好養(yǎng)護(hù)，盡量保證其模板與原結(jié)構(gòu)整體水分，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)，施工人員可以通過(guò)細(xì)石混凝土澆搗方式開(kāi)展養(yǎng)護(hù)。最后雖然該工藝的工藝較為簡(jiǎn)單，并且其適用面積廣泛，但是在使用過(guò)程中會(huì)減少部分使用空間，加大建筑自身重量，同時(shí)在加固過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)鑿除工程量較大，需要花長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，因此在實(shí)際施工過(guò)程中周?chē)ㄖ?huì)出現(xiàn)停用的情況，會(huì)嚴(yán)重影響建筑物使用狀態(tài)，所以施工人員要充分了解水工混凝土缺陷產(chǎn)生具體機(jī)制，綜合考慮建筑各項(xiàng)因素，合理應(yīng)用該方式開(kāi)展作業(yè)，避免建筑物出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停用。

2.2 表面處理法

該方式主要是以各類(lèi)防水材料為基礎(chǔ)開(kāi)展修復(fù)，如彈性涂抹防水材料、聚合物水泥、高滲透性防水劑等，施工人員在應(yīng)用該技術(shù)開(kāi)展修復(fù)時(shí)會(huì)將各類(lèi)防水材料涂抹到裂縫表面，進(jìn)而保證建筑整體防水性能，延長(zhǎng)防水層使用壽命，因此該技術(shù)主要是在裂縫較小并且裂縫不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生影響的狀態(tài)上應(yīng)用，可以在保障建筑防水性能同時(shí)恢復(fù)建筑美觀性，通常情況下，當(dāng)裂縫寬度小于0.2mm時(shí)就可以利用該方式開(kāi)展作業(yè)。首先，施工人員應(yīng)該根據(jù)裂縫實(shí)際情況選擇相應(yīng)的方式開(kāi)展修補(bǔ)，例如，建筑物存在稀少裂縫時(shí)可以使用騎縫涂抹方式進(jìn)行修補(bǔ)，而如果裂縫又細(xì)又密，施工人員則需要使用全部涂抹方式開(kāi)展修補(bǔ)。其次，由于在修補(bǔ)過(guò)程中其表面涂層較薄，因此施工人員需要做好材料選擇，盡量選擇黏性較強(qiáng)、具有抗老化性能的材料開(kāi)展作業(yè)。需要注意的是，如果其裂縫處于結(jié)構(gòu)活動(dòng)區(qū)域，施工人員需要使用具有延伸性的彈性材料開(kāi)展作業(yè)。

2.3 灌漿法

該方式主要是通過(guò)各類(lèi)材料將其灌入裂縫內(nèi)，如樹(shù)脂漿液、水泥漿液、聚合物漿液等，能夠有效提高整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)防水性能，讓各結(jié)構(gòu)形成整體，因此該方式主要是在寬度較大、深度較深的裂縫區(qū)域中應(yīng)用，尤其是受力區(qū)域的裂縫，如果其寬度大于3mm便可以運(yùn)用該方式開(kāi)展作業(yè)。該方式根據(jù)其材料的不同主要分為水泥灌漿法和化學(xué)灌漿法，這兩種利用范圍具有一定差異，例如當(dāng)裂縫寬度大于2mm時(shí)施工人員可以使用水泥灌漿法進(jìn)行作業(yè)，而如果其寬度小于2mm時(shí)施工人員就需要使用化學(xué)灌漿法開(kāi)展作業(yè)，主要是由于化學(xué)灌漿法黏度較低，具有較強(qiáng)的可操作性，并且恢復(fù)效能優(yōu)異，能提高整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。該方式作為傳統(tǒng)的修復(fù)方式，不會(huì)對(duì)原有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害，并且還能有效提高結(jié)構(gòu)整體防水性能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命[3]。

2.4 填充法

施工人員在應(yīng)用該方式時(shí)會(huì)沿著裂縫鑿出相應(yīng)的溝槽，如U型溝槽、V型溝槽，然后使用各類(lèi)修復(fù)材料，進(jìn)而恢復(fù)結(jié)構(gòu)防水性能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，讓各結(jié)構(gòu)達(dá)到一致，因此該方式主要是在數(shù)量較少、裂縫較寬區(qū)域中應(yīng)用，通常情況下其裂縫大于0.5mm便可以使用該方式開(kāi)展修復(fù)，同時(shí)如果是因?yàn)殇摻钿P蝕而導(dǎo)致裂縫，施工人員也可以應(yīng)用該方式開(kāi)展作業(yè)。目前我國(guó)市面上該方式的修補(bǔ)材料主要分為環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧砂漿、聚合水泥砂漿，施工人員在應(yīng)用該方式開(kāi)展作業(yè)時(shí)要做好研究，了解裂縫具體性能，根據(jù)裂縫實(shí)際情況選擇材料，例如其裂縫處于活動(dòng)區(qū)域，施工人員就需要使用具有延伸性的材料開(kāi)展施工，而如果其裂縫是因?yàn)殇摻钿P蝕而導(dǎo)致則需要做好前期處理，施工人員需要加寬溝槽，讓其深度以及寬度能符合修補(bǔ)需求，盡量露出鋼筋生銹部位，為后續(xù)除銹工作奠定基礎(chǔ)。

2.5 外包鋼加固法

施工人員在應(yīng)用該方式開(kāi)展作業(yè)時(shí)主要是通過(guò)型鋼外包的方式將其與路基混凝土四角相連接，進(jìn)而提高各構(gòu)件之間緊密性，避免裂縫出現(xiàn)擴(kuò)張，能有效保證結(jié)構(gòu)整體高度以及成長(zhǎng)率，因此該方式主要是在不允許擴(kuò)大結(jié)構(gòu)截面尺寸的狀態(tài)下應(yīng)用，可以有效保證截面整體承載力，同時(shí)做好各結(jié)構(gòu)裂縫處理，如框架梁柱、牛腿等，可以在大型結(jié)構(gòu)以及大跨結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。該方式根據(jù)施工工藝不同，主要分為濕式加固與干式加固，施工人員應(yīng)用濕式加固方式進(jìn)行作業(yè)時(shí)需要合理應(yīng)用各類(lèi)材料，做好鋼筋與原結(jié)構(gòu)連接，如乳膠水泥、聚合物砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂等，讓新舊材料更加契合，達(dá)到協(xié)同作業(yè)的目標(biāo)。而干式方式主要是指施工人員在開(kāi)展作業(yè)時(shí)不通過(guò)材料粘接方式連接鋼材與原構(gòu)件，施工人員會(huì)使用機(jī)械咬合以及摩擦的原理加強(qiáng)鋼材與結(jié)構(gòu)的緊密性，雖然在部分區(qū)域會(huì)添加相應(yīng)水泥砂漿，但是在應(yīng)用該方式以后，隨著建筑后期應(yīng)用時(shí)間變長(zhǎng)，其荷載力達(dá)到一定數(shù)值以后外包型鋼會(huì)與構(gòu)件出現(xiàn)無(wú)法協(xié)調(diào)的情況，新舊材料會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)矛盾，施工人員在使用干式加固時(shí)需要做好緊固，通過(guò)各類(lèi)材料加強(qiáng)鋼材與混凝土表面接觸面積，進(jìn)而保證其構(gòu)件協(xié)調(diào)。

2.6 粘鋼加固法

施工人員利用該方式開(kāi)展作業(yè)時(shí)會(huì)在構(gòu)件表面使用特定的黏接劑開(kāi)展鋼板粘貼工作，進(jìn)而避免裂縫持續(xù)擴(kuò)張，能夠有效提高結(jié)構(gòu)承載力，因此該方式主要是在一般情況下裂縫中應(yīng)用，施工人員在應(yīng)用該方式開(kāi)展加固作業(yè)時(shí)要進(jìn)行材料選擇，盡量選擇強(qiáng)度較高、黏結(jié)力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)膠，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)整體性能符合裂縫修復(fù)需求，如抗老化性能、防水性能，并且在施工過(guò)程中要格外重視粘貼施工質(zhì)量，進(jìn)而保證粘貼工作的準(zhǔn)確性和可靠性。該方式工藝簡(jiǎn)單，并且在實(shí)際施工過(guò)程中不會(huì)受到場(chǎng)地、空間限制，施工人員將鋼板粘貼到構(gòu)件以后要放置一段時(shí)間，通常情況下，放置3d便可以投入使用，不會(huì)影響大眾正常生活狀態(tài)。施工人員在應(yīng)用該方式開(kāi)展作業(yè)時(shí)還需要做好鋼板選擇，盡量保證其鋼板厚度為2～6mm，這樣才能有效保證不會(huì)影響結(jié)構(gòu)外觀，確保其重量不會(huì)增加，可以有效提高加固效果，彌補(bǔ)原構(gòu)件鋼筋不足的問(wèn)題[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

水工混凝土材料作為工程治理的首選材料，隨著我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展，該材料技術(shù)也逐漸成熟，施工單位在開(kāi)展工程治理時(shí)要做好前期調(diào)研，了解不同材料實(shí)質(zhì)特性、根據(jù)工程治理標(biāo)準(zhǔn)合理利用各材料進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而延長(zhǎng)工程使用壽命，保證工程修護(hù)水平，充分發(fā)揮工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，提高企業(yè)工程修復(fù)能力，進(jìn)而提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)建筑行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。