基于水工混凝土材料及修復利用的探討

馮偉

太原供水集團有限公司 山西 太原 030009

引言

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

1 水工混凝土材料種類分析

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

1.1 工程材料

水工混凝土工程材料類型也較多，如水泥灌漿材料、黏土灌漿材料、超細水泥掛漿材料以及塑性混凝土，各材料特性以及應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)展時間較長，是目前我國施工單位應用最為廣泛的一項材料，該材料主要是在地基與結(jié)構(gòu)加固中應用，可以有效提高結(jié)構(gòu)防滲透能力，避免出現(xiàn)滲漏，施工人員在應用該材料開展作業(yè)時要根據(jù)工程實際情況合理選擇方式，例如河北省邱莊水庫，該水庫由于地基過渡層存在問題，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)整體強度。而黏土類灌漿材料主要是以黏土固化漿液為主，具有較強的堵水固結(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致材料出現(xiàn)稀釋，具有較強的流變性能，因此該材料主要是在水流速度較大區(qū)域應用，例如水庫帷幕施工，施工人員會通過各類方式開展注漿，進而提高水庫帷幕施工技術(shù)，并且該材料還能在空洞充填中應用，因此其應用范圍廣泛。而超細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，具有較強特性，不僅能延長建筑使用壽命，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凝土和膨潤土開展作業(yè)，與普通混凝土相比同樣具有較強可操作性，施工人員可以根據(jù)工程實際情況合理配備各材料比例，進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題，具有較強的防滲透性，主要是在土石壩和提防中應用。

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材料，目前我國市面上防水涂料類型也較多，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、特種水泥以及各類新型材料組建而成，工作人員會通過特殊工藝方式開展配比，因此該材料既擁有無機物物理性能，又具有較強的彈性變形性能，可以有效保護結(jié)構(gòu)，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏，同時該材料防水性能以及耐腐蝕性能都較強，可以作為界面處理劑開展應用。根據(jù)實驗表明，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際施工過程中會長期暴露在大氣環(huán)境中，而二氧化碳就會與混凝土發(fā)生反應，導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混凝土侵蝕，進而起到保護作用，該材料主要是通過氯化橡膠、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，該材料具有較強收縮性，有效保證表面裂縫修復工作質(zhì)量，因此該材料主要是在沿?；炷两Y(jié)構(gòu)中應用，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)量的同時做好生態(tài)環(huán)境保護工作，可以提高工程周圍綠化環(huán)境，該材料主要是以碎石和水泥為主，按照相應比例配比，通過振動壓力方式配置而成，并且在空隙中會填充植物所需要的生長養(yǎng)分，施工人員在應用該材料時會到混凝土塊體表面種植植被，進而讓其根系進入下方土體[2]。

2 水工混凝土修復技術(shù)

2.1 截面加固法

該方式主要是在周圍空間尺寸都較為適宜區(qū)域應用，施工人員在應用該技術(shù)開展作業(yè)時會在結(jié)構(gòu)外側(cè)包裹鋼筋混凝土圍套，進而保證其修復區(qū)域能與基體達到一致，擴大其截面面積，提高建筑物體的承載力，進而達到修復目的。因此該技術(shù)主要是在一般路基混凝土裂縫修補中應用。首先施工人員應用該方式開展加固作業(yè)時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層，開展除銹作業(yè)，保證該技術(shù)應用水平。其次，施工人員還需要做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)其裂縫程度和混凝實際情況搭配相應鋼筋或者錨筋，進而保證其規(guī)格以及數(shù)量能滿足修復工作需求，在澆筑之前施工人員要做好養(yǎng)護，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)，施工人員可以通過細石混凝土澆搗方式開展養(yǎng)護。最后雖然該工藝的工藝較為簡單，并且其適用面積廣泛，但是在使用過程中會減少部分使用空間，加大建筑自身重量，同時在加固過程中現(xiàn)場鑿除工程量較大，需要花長時間進行養(yǎng)護，因此在實際施工過程中周圍建筑會出現(xiàn)停用的情況，會嚴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)生具體機制，綜合考慮建筑各項因素，合理應用該方式開展作業(yè)，避免建筑物出現(xiàn)長時間停用。

2.2 表面處理法

該方式主要是以各類防水材料為基礎(chǔ)開展修復，如彈性涂抹防水材料、聚合物水泥、高滲透性防水劑等，施工人員在應用該技術(shù)開展修復時會將各類防水材料涂抹到裂縫表面，進而保證建筑整體防水性能，延長防水層使用壽命，因此該技術(shù)主要是在裂縫較小并且裂縫不會對結(jié)構(gòu)強度產(chǎn)生影響的狀態(tài)上應用，可以在保障建筑防水性能同時恢復建筑美觀性，通常情況下，當裂縫寬度小于0.2mm時就可以利用該方式開展作業(yè)。首先，施工人員應該根據(jù)裂縫實際情況選擇相應的方式開展修補，例如，建筑物存在稀少裂縫時可以使用騎縫涂抹方式進行修補，而如果裂縫又細又密，施工人員則需要使用全部涂抹方式開展修補。其次，由于在修補過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、具有抗老化性能的材料開展作業(yè)。需要注意的是，如果其裂縫處于結(jié)構(gòu)活動區(qū)域，施工人員需要使用具有延伸性的彈性材料開展作業(yè)。

2.3 灌漿法

該方式主要是通過各類材料將其灌入裂縫內(nèi)，如樹脂漿液、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)域中應用，尤其是受力區(qū)域的裂縫，如果其寬度大于3mm便可以運用該方式開展作業(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灌漿法，這兩種利用范圍具有一定差異，例如當裂縫寬度大于2mm時施工人員可以使用水泥灌漿法進行作業(yè)，而如果其寬度小于2mm時施工人員就需要使用化學灌漿法開展作業(yè)，主要是由于化學灌漿法黏度較低，具有較強的可操作性，并且恢復效能優(yōu)異，能提高整體結(jié)構(gòu)的強度。該方式作為傳統(tǒng)的修復方式，不會對原有結(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，延長結(jié)構(gòu)使用壽命[3]。

2.4 填充法

施工人員在應用該方式時會沿著裂縫鑿出相應的溝槽，如U型溝槽、V型溝槽，然后使用各類修復材料，進而恢復結(jié)構(gòu)防水性能，延長結(jié)構(gòu)使用壽命，讓各結(jié)構(gòu)達到一致，因此該方式主要是在數(shù)量較少、裂縫較寬區(qū)域中應用，通常情況下其裂縫大于0.5mm便可以使用該方式開展修復，同時如果是因為鋼筋銹蝕而導致裂縫，施工人員也可以應用該方式開展作業(yè)。目前我國市面上該方式的修補材料主要分為環(huán)氧樹脂環(huán)氧砂漿、聚合水泥砂漿，施工人員在應用該方式開展作業(yè)時要做好研究，了解裂縫具體性能，根據(jù)裂縫實際情況選擇材料，例如其裂縫處于活動區(qū)域，施工人員就需要使用具有延伸性的材料開展施工，而如果其裂縫是因為鋼筋銹蝕而導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

施工人員在應用該方式開展作業(yè)時主要是通過型鋼外包的方式將其與路基混凝土四角相連接，進而提高各構(gòu)件之間緊密性，避免裂縫出現(xiàn)擴張，能有效保證結(jié)構(gòu)整體高度以及成長率，因此該方式主要是在不允許擴大結(jié)構(gòu)截面尺寸的狀態(tài)下應用，可以有效保證截面整體承載力，同時做好各結(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，施工人員應用濕式加固方式進行作業(yè)時需要合理應用各類材料，做好鋼筋與原結(jié)構(gòu)連接，如乳膠水泥、聚合物砂漿、環(huán)氧樹脂等，讓新舊材料更加契合，達到協(xié)同作業(yè)的目標。而干式方式主要是指施工人員在開展作業(yè)時不通過材料粘接方式連接鋼材與原構(gòu)件，施工人員會使用機械咬合以及摩擦的原理加強鋼材與結(jié)構(gòu)的緊密性，雖然在部分區(qū)域會添加相應水泥砂漿，但是在應用該方式以后，隨著建筑后期應用時間變長，其荷載力達到一定數(shù)值以后外包型鋼會與構(gòu)件出現(xiàn)無法協(xié)調(diào)的情況，新舊材料會出現(xiàn)各類矛盾，施工人員在使用干式加固時需要做好緊固，通過各類材料加強鋼材與混凝土表面接觸面積，進而保證其構(gòu)件協(xié)調(diào)。

2.6 粘鋼加固法

施工人員利用該方式開展作業(yè)時會在構(gòu)件表面使用特定的黏接劑開展鋼板粘貼工作，進而避免裂縫持續(xù)擴張，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用，施工人員在應用該方式開展加固作業(yè)時要進行材料選擇，盡量選擇強度較高、黏結(jié)力較強的結(jié)構(gòu)膠，進而保證結(jié)構(gòu)整體性能符合裂縫修復需求，如抗老化性能、防水性能，并且在施工過程中要格外重視粘貼施工質(zhì)量，進而保證粘貼工作的準確性和可靠性。該方式工藝簡單，并且在實際施工過程中不會受到場地、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間，通常情況下，放置3d便可以投入使用，不會影響大眾正常生活狀態(tài)。施工人員在應用該方式開展作業(yè)時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影響結(jié)構(gòu)外觀，確保其重量不會增加，可以有效提高加固效果，彌補原構(gòu)件鋼筋不足的問題[4]。

3 結(jié)束語

水工混凝土材料作為工程治理的首選材料，隨著我國建筑行業(yè)快速發(fā)展，該材料技術(shù)也逐漸成熟，施工單位在開展工程治理時要做好前期調(diào)研，了解不同材料實質(zhì)特性、根據(jù)工程治理標準合理利用各材料進行修復，進而延長工程使用壽命，保證工程修護水平，充分發(fā)揮工程的經(jīng)濟效益和社會效益，提高企業(yè)工程修復能力，進而提高企業(yè)核心競爭力，為我國建筑行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。