水工碼頭工程混凝土質(zhì)量病害成因分析及對(duì)策研究

文/林新演

1 前言

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外水工碼頭建設(shè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，形成了“以質(zhì)量取勝，以信譽(yù)占市場(chǎng)”的競(jìng)爭(zhēng)局面，工程質(zhì)量的好壞直接決定了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。質(zhì)量上乘，則企業(yè)興，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，強(qiáng)化質(zhì)量管理，才能站穩(wěn)腳跟，拓一方市場(chǎng)。本文以工程實(shí)例為基礎(chǔ)，對(duì)水工碼頭混凝土質(zhì)量病害成因分析。

2 工程概況

福州港三都澳港區(qū)漳灣作業(yè)區(qū)21 號(hào)泊位工程為1個(gè)新建15 萬噸級(jí)通用泊位及相應(yīng)的配套設(shè)施，碼頭平臺(tái)為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，引橋?yàn)榕偶苁郊芸战Y(jié)構(gòu)，碼頭平臺(tái)總長(zhǎng)度350m，寬度33m。平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)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(gòu)件組成，碼頭和引橋橫梁為現(xiàn)澆混凝土，自建預(yù)制構(gòu)件配送中心。混凝土預(yù)制構(gòu)件約12170m3，現(xiàn)澆混凝土約26033m3。

3 水工碼頭混凝土質(zhì)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(shí)維護(hù)保養(yǎng)，水工碼頭工程的承載力和使用壽命就會(huì)受到極大影響，甚至還造成水工碼頭結(jié)構(gòu)的不可逆?zhèn)?，乃至給國(guó)家、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來重大威脅。在福州港三都澳港區(qū)漳灣作業(yè)區(qū)21 號(hào)泊位工程混凝土質(zhì)量病害成因有以下幾種：

3.1 露筋問題

露筋現(xiàn)象主要指混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋穿透保護(hù)層，外露在表面。鋼筋開料長(zhǎng)度、角度不均，振搗不規(guī)范，墊塊選用不當(dāng)?shù)榷紩?huì)導(dǎo)致保護(hù)層厚度不足，鋼筋緊貼模板導(dǎo)致露筋；另外，混凝土模板設(shè)計(jì)不合理、模板脫模劑不恰當(dāng)、振搗不密實(shí)、拆模時(shí)間不當(dāng)也可能產(chǎn)生露筋問題，主要表現(xiàn)在預(yù)制構(gòu)件空心板，特別是空心板端頭和內(nèi)腔。

3.2 混凝土蜂窩問題

混凝土出現(xiàn)蜂窩是混凝土工程施工中容易產(chǎn)生的質(zhì)量通病，主要表現(xiàn)是混凝土局部酥松，砂漿不飽和，混凝土形成蜂窩狀表面。導(dǎo)致蜂窩問題的原因在于混凝土原材配比不當(dāng)或不穩(wěn)定，振搗方式不實(shí)和過分振搗，卸料方式不合理，模板密封不足導(dǎo)致漏漿，都會(huì)使混凝土凝固后出現(xiàn)蜂窩狀的缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致水工碼頭結(jié)構(gòu)疏松。

3.3 裂縫問題

混凝土產(chǎn)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(xué)反應(yīng)引起的裂縫。在水工碼頭領(lǐng)域，主要原因存在以下情形：施工過程中，設(shè)計(jì)的彎曲束摩阻損失過大，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)；混凝土強(qiáng)度不足就進(jìn)行下部工序，另外施工過程中交通量過大和負(fù)荷過大；混凝土澆筑過程中勞務(wù)工人隨意加水，混凝土養(yǎng)護(hù)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(zhì)量。原材料問題導(dǎo)致混凝土病害最為關(guān)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(yīng)性不恰當(dāng)，原材料中堿性物質(zhì)含量較多?；炷猎乃^程中，會(huì)產(chǎn)生大量的氫氧化鈣溶液，這時(shí)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(huì)發(fā)生陰極反應(yīng)，一旦存在電位差就會(huì)對(duì)鈍化膜產(chǎn)生破壞，因此鋼筋混凝土質(zhì)量管控需要從原材料進(jìn)場(chǎng)管控做起。

水工碼頭項(xiàng)目，因?yàn)槿こ讨芷趯?duì)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(jīng)濟(jì)性價(jià)比，較普遍是利用就近的商品混凝土公司供應(yīng)。對(duì)于商品混凝土公司來說，水工碼頭項(xiàng)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(shí)間長(zhǎng)；從商混站角度看，單位時(shí)間產(chǎn)值低，人員不重視，難以清洗攪拌罐，需嚴(yán)格檢查原材料和配比，等待數(shù)小時(shí)供應(yīng)。

在21 號(hào)泊位所在地區(qū)，觀察多家商混站后發(fā)現(xiàn)，泵送混凝土是單獨(dú)生產(chǎn)線，非泵送混凝土是另外生產(chǎn)線，存在工程和普通民用建筑共用生產(chǎn)線且對(duì)原材把關(guān)不嚴(yán)的情況。因此，客觀上水工碼頭建筑商品混凝土質(zhì)量管控較難。

3.5 水工碼頭質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí)淡薄

目前在國(guó)家和行業(yè)嚴(yán)格監(jiān)管下，水工碼頭施工領(lǐng)域普遍重視安全標(biāo)準(zhǔn)化。但相關(guān)管理人員的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)還跟不上要求，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量人員權(quán)限不夠，人員不足，難以兼顧現(xiàn)場(chǎng)所有的工序管控，未能嚴(yán)格執(zhí)行落實(shí)施工質(zhì)量規(guī)范。施工單位人員流動(dòng)性、辭職率高，有能力有經(jīng)驗(yàn)的又普遍提到領(lǐng)導(dǎo)崗，很多質(zhì)量部門管理人員均畢業(yè)年限短、專業(yè)素質(zhì)能力不足、溝通交流能力不夠、質(zhì)量管理責(zé)任心比較淡薄，進(jìn)而導(dǎo)致很多質(zhì)量問題不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決[2]。

4 水工碼頭混凝土質(zhì)量病害對(duì)策

4.1 裂縫預(yù)防

混凝土干縮裂縫預(yù)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(yán)格控制水灰比，放入適量的外加劑；對(duì)于混凝土養(yǎng)護(hù)的管控，養(yǎng)護(hù)用水盡量使用純凈水；伸縮縫、施工縫的設(shè)置合理，施工縫鑿毛需重視并做好處理?；炷了苄允湛s裂縫預(yù)防措施有：選用的水泥要早期強(qiáng)度高和收縮量?。粐?yán)格控制水灰比，添加適量的外加劑調(diào)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(rùn)；及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，保持混凝土濕潤(rùn)，必要時(shí)使用養(yǎng)護(hù)劑。沉降裂縫則需要加強(qiáng)地基處理和保障達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)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(qiáng)養(yǎng)護(hù)。化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫預(yù)防最重要的是保證混凝土保護(hù)層厚度，其次加強(qiáng)對(duì)鋼筋的防銹除銹，選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。

4.2 電化學(xué)防護(hù)法

鋼筋防腐蝕最理想的方法是盡量做到混凝土與氯鹽環(huán)境隔絕，保持混凝土中酸堿值穩(wěn)定、內(nèi)部鋼筋表面形成的氧化物鈍化膜不被破壞。電化學(xué)防護(hù)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(wěn)定；另外，也可以增加陽極塊的使用，以犧牲陽極（金屬）來保護(hù)更為重要的結(jié)構(gòu)鋼筋。堿性復(fù)原法，陰極防護(hù)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(chǎn)生裂縫后，由內(nèi)部含有特殊材料的結(jié)構(gòu)能夠自動(dòng)分泌出黏結(jié)液滲入裂縫，使混凝土裂縫重新愈合恢復(fù)，并提高混凝土性能的一類新型工藝。當(dāng)前進(jìn)行混凝土自愈合的主要有三種：內(nèi)置液芯膠囊法，將含有黏結(jié)劑的材料膠囊摻入混凝土材料中，產(chǎn)生混凝土裂縫后，膠囊內(nèi)置的粘接劑流出深入裂縫，使裂縫愈合；多孔纖維網(wǎng)修復(fù)，在混凝土原材中加入含有聚合反應(yīng)引發(fā)劑和修補(bǔ)液的多孔纖維網(wǎng)，聚合反應(yīng)會(huì)釋放水分和修補(bǔ)液滲入混凝土裂縫進(jìn)行修補(bǔ)；內(nèi)摻有機(jī)化合物法，在混凝土原材料中摻入特殊有機(jī)化合物并攪拌均勻，產(chǎn)生一種不含固化劑的環(huán)氧樹脂，產(chǎn)生裂縫后環(huán)氧樹脂膠粘混凝土。

4.4 高壓灌漿技術(shù)

高壓灌漿技術(shù)可以作為水工碼頭質(zhì)量缺陷后的維修方法，當(dāng)混凝土存在裂縫后，通過配置裂縫補(bǔ)強(qiáng)漿液，高壓灌注設(shè)備將裂縫補(bǔ)強(qiáng)漿液壓入混凝土裂縫中。裂縫補(bǔ)強(qiáng)漿液達(dá)到凝固強(qiáng)度后，與原結(jié)構(gòu)形成嚴(yán)密整體。

高壓灌漿技術(shù)要求先確定混凝土裂縫的走向、裂縫深度和寬度。當(dāng)裂縫較小時(shí)，打入間隔布設(shè)的注漿針頭，并注入裂縫補(bǔ)強(qiáng)漿液；當(dāng)裂縫較深時(shí)，則將注漿針頭斜插至裂縫深處注漿，必要時(shí)還可以開槽注漿。注漿根據(jù)裂縫深度和寬度調(diào)整注漿量和注漿壓力，裂縫補(bǔ)強(qiáng)漿液受高壓推力與二次滲壓后壓入并充滿所有縫隙，以達(dá)到修復(fù)混凝土裂縫的效果。

4.5 促凝灰漿技術(shù)

通過防水劑摻入水泥砂漿中配制而成的促凝灰漿技術(shù)對(duì)于漲潮時(shí)埋沒水下的混凝土裂縫修復(fù)有較好的應(yīng)用。促凝灰漿技術(shù)方法簡(jiǎn)單，修補(bǔ)迅速，裂縫修復(fù)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(shù)需要嚴(yán)格控制配比和使用量，才能發(fā)揮出性能，實(shí)現(xiàn)裂縫的修復(fù)。促凝灰漿技術(shù)在水工碼頭下橫梁裂縫修復(fù)過程中，需要掌握潮汐時(shí)間，在退潮時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)表面進(jìn)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(jù)裂縫深度和寬度調(diào)整注漿量和注漿壓力，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)混凝土裂縫的效果。

4.6 提升合同管控和質(zhì)量專業(yè)人才培養(yǎng)

上文提到的商品混凝土公司和勞務(wù)隊(duì)伍問題，一方面需要施工企業(yè)加強(qiáng)對(duì)合同管理，精細(xì)合同細(xì)節(jié)，明文規(guī)定雙方質(zhì)量安全的權(quán)利和義務(wù)，通過提升合同管理，來提升雙方責(zé)任；同時(shí)，施工單位也要加強(qiáng)屬地化經(jīng)營(yíng)，深化核心供應(yīng)商、分包商管理，與優(yōu)秀供應(yīng)商、分包商建立戰(zhàn)略互惠共贏關(guān)系。在質(zhì)量專業(yè)人才培養(yǎng)上，通過黨政工團(tuán)等部門，提升項(xiàng)目部軟硬件，加強(qiáng)人文關(guān)懷以及培訓(xùn)、打通質(zhì)量管理人才晉升途徑，提升人才歸屬感，同時(shí)要落實(shí)質(zhì)量管理責(zé)任制，細(xì)化每一個(gè)人的質(zhì)量職責(zé)，實(shí)現(xiàn)人人重視質(zhì)量的氛圍。

5 結(jié)語

水工碼頭混凝土質(zhì)量病害及修復(fù)是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)的學(xué)問，在控制好施工質(zhì)量的同時(shí)，也要重視質(zhì)量缺陷的修復(fù)工作。希望通過水工碼頭工程混凝土質(zhì)量病害成因分析及對(duì)策，能夠助力水工碼頭業(yè)朝著健康的方向快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。