水工聚合物混凝土力學(xué)性能試驗研究

田豐

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，新疆 昌吉 831100）

1 試驗材料

WSP 水溶性高分子聚合物，粗骨料為5.00～31.50 mm 直徑的卵石，細骨料為河砂，水泥各項性能為：細度為5.30%，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為29.30%，安定性合格，初凝時間為219 min，終凝時間為271 min，3 d與28 d的抗折強度分別為5.60 MPa與8.70 MPa，3 d與28 d抗壓強度分別為26 MPa與46.50 MPa。

2 測定混凝土力學(xué)性能

2.1 混凝土抗壓強度試驗

采取三百噸的液壓機，如圖1所示，其結(jié)果見表1。

表1 混凝土抗壓強度提高百分比表

圖1 抗壓強度試驗圖

2.2 軸心抗壓強度

軸心抗壓結(jié)果如表2所示。

表2 混凝土軸心抗壓強度及其提高率表

2.3 混凝土抗彎韌性試驗

抗彎韌性試驗結(jié)果如表3所示。

表3 凝土抗彎韌性試驗表單位：MPa

3 分析試驗結(jié)果

3.1 分析抗壓強度結(jié)果。

通過表1能夠看出，鋼纖維混凝土以及聚丙烯纖維混凝土強度在7 d時，相比普通混凝土，強度有所提高，但聚丙烯纖維混凝土提高比較大，有16.30%，而鋼纖維混凝土只提高了2.98%，由此能夠得出，對于混凝土早期強度影響比較大的是聚丙烯纖維。而到了28 d的時候，對于混凝土影響比較大的是鋼纖維，為19.04%。

在7 d 時，WSP 改性混凝土強度降低了19.14%，這種情況主要是因為有自由水存在混凝土的內(nèi)部，因此會影響其強度，而到了28 d時，WSP混凝土強度因為自由水的流失以及蒸發(fā)，后期強度有著明顯的提升，為16.52%，只比鋼纖維的影響稍低。由此能夠看出，鋼纖維、WSP以及聚丙烯纖維能夠?qū)笃诨炷量箟簭姸冗M行提升。WSP 改性鋼纖維的抗壓強度和WSP改性聚丙烯纖維的抗壓強度都是降低。

3.2 分析軸心抗壓結(jié)果

通過表2能夠看出，在28 d時，相比普通混凝土，聚丙烯纖維以及鋼纖維的軸心抗壓強度作用最明顯，分別是4.13%以及13.21%；其他拌和物其軸心抗壓強度均是下降。

3.3 分析混凝土抗彎韌性試驗結(jié)果

通過表3能夠看出，對于混凝土抗折強度提升影響從小到大分別是：WSP 改性鋼纖維，為2.84%，WSP 改性混凝土，為7.38%，聚丙烯纖維，為17.20%，鋼纖維為29.43%。而WSP 改性聚丙烯纖維的抗折強度降低23.80%。

4 聚合物混凝土實踐應(yīng)用

4.1 施工方案

對于壩體結(jié)構(gòu)裂縫采取聚合物混凝土進行修復(fù)，而采取WSP混凝土可有效地增加結(jié)構(gòu)抗壓的強度值，雖然未能增加抗拉的性能，但是有效地減少了結(jié)構(gòu)脆性，對構(gòu)件整體性進行恢復(fù)，還能延緩結(jié)構(gòu)的老化，銹蝕以及滲漏。對于長≤0.50 mm，寬≤0.20 mm的裂縫，而對于表層的修復(fù)，可通過使用濃縮劑進行相應(yīng)的涂刷修復(fù)。當(dāng)裂縫的大小已經(jīng)高于該范圍時則需要鑿除表面存在的析出物，再利用聚合物混凝土加以修復(fù)即可。

4.2 材料控制

提前檢查施工時需要使用的設(shè)施及設(shè)備，確保集料的清潔度，而對于聚合物黏合劑要將其存儲在防潮區(qū)域。提前進行試驗，需對混凝土配合比進行合理的設(shè)計。聚合物混凝土需通過立式研磨機攪拌，首先將骨料添加進研磨機，再添加聚合物進研磨機，然后開始進行攪拌，時間為三分鐘，聚合物要保證能夠均勻的將骨料包裹住，黏合劑的含量應(yīng)當(dāng)在6%～8%的范圍。運輸時避免發(fā)生不必要的外力，容易導(dǎo)致過度沉淀。

4.3 實踐操作

在實踐應(yīng)用中，對于長≤0.50 mm，寬≤0.20 mm 的裂縫，需檢查滲漏情況，灌注間距及位置要確定。和施工范圍相結(jié)合，將區(qū)域清理干凈，鑿除表面析出物，之后再針對兩側(cè)的對縫進行處理，可使用磨光機打磨，并對基層表面清理干凈。當(dāng)清理結(jié)束之后開始鉆孔，沿裂縫的兩邊經(jīng)斜孔交錯排列，針對孔距則需要根據(jù)裂寬來進行確定。一般情況下，孔徑14 mm、裂寬0.20～0.30 mm，基于此情況可將裂縫和孔口間距設(shè)定成10 cm，并保持高于60°的鉆孔角度。此可以在穿過裂縫時，保持面板表面和孔深為20 cm的距離。對于立面斜縫或者是豎向裂縫，在進行灌漿操作時需采取從下到上的順序；對于水平裂縫，在進行灌漿操作時需從一端向另一端的順序。灌漿時通過高壓灌漿，進出漿接近時結(jié)束灌漿。針對孔口修補則需要在漿液完全固化以后再利用環(huán)氧膠泥進行修復(fù)，最后進行封口即可。裂縫表面最后需要使用防水涂料處理，涂刷固化后如果沒有出現(xiàn)灑水流淌現(xiàn)象再用霧狀凈水噴灑，最后再養(yǎng)護即完成施工。

4.4 應(yīng)用效果

使用聚合物混凝土，能夠?qū)Υ髩尉S修次數(shù)進行有效地減少，使得結(jié)構(gòu)減少損壞事故的情況，并且抗壓能力較強，使用年限延長。聚合物混凝土材料和其他材料混合使用，能夠很好地控制工程成本，并且對于施工要求能夠滿足。聚合物混凝土就現(xiàn)階段來看，在水利工程修復(fù)中，應(yīng)用較為廣泛，在水上與水下等都可以適用，此能夠有效增加工程穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

上述研究可以看出，在水利工程中采取聚合物混凝土能夠有效地增加材料力學(xué)相關(guān)性能，經(jīng)過科學(xué)合理的選材才能確保工程順利的施工，進而保障工程的質(zhì)量。在實際應(yīng)用中，以工程的要求來選擇材料，并通過施工管理與材料控制來對工程質(zhì)量進行增強，這樣才能對工程穩(wěn)定運行進行延長。