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水利工程混凝土质量问题成因分析及防治措施

    2014年4期

    李惠宇
    1 前言      
    水利工程混凝土施工生产过程中,受材料、施工、温度、气候等多种因素的影响,产生蜂窝麻面、裂缝、渗漏、冻融、变形等质量问题,降低水利工程混凝土质量等级,严重影响其结构安全,缩短了水利工程混凝土使用寿命。为此,通过对以下几种常见质量问题成因的分析研究,结合成功经验和实际做法,提出相应的防治措施,有效解决水利工程混凝土质量处理问题,对提高工程质量、延长工程使用寿命具有重要的现实意义。   
    2 水利工程混凝土质量问题成因分析   
    2.1水利工程混凝土表面蜂窝麻面及气孔的成因   
    水利工程混凝土浇筑拆模后,结构局部出现表面酥软、缺浆凹坑、粗糙麻点、豆状小孔、石子多而漏深大于5mm、表面形成孔隙群类似蜂窝状的窟窿、结构内部有尺寸较大的空隙、钢筋局部或大部裸露等。成因主要是:①混凝土配合比和粗细骨料级配不当,造成石子多,砂浆少;②混凝土搅拌时间短,拌和不均匀,混凝土和易性差;振捣不密实或过振出现漏浆;③运距过长,装卸料、运料不当,混凝土石子、砂浆离析、严重跑浆;④混凝土施工过程振捣不密实,不均匀振捣中产生气泡未采取适当措施及时排出;⑤模板安装质量不合格,模板表面粗糙或新旧混凝土接茬处漏浆,拆模不当造成混凝土表面被粘坏;⑥架模时模板表面湿润不够,隔离剂涂刷不均或局部漏刷失效等;⑦钢筋配置较密,粗骨料粒径太大或混凝土坍落度过小,浇筑时掉入泥块等杂质;③浇筑基础、柱子、墙根部等结构部位时间歇时间不够,上层混凝土连续浇筑或预留的孔洞和埋件处混凝土下料搁空、振捣不到位等。      
    2.2水利工程混凝土裂缝的成因   
    混凝土表面或内部由于混凝土硬化凝固时产生的大量水化热作用,或不均匀收缩变形、沉降、干缩、温度变化、结构应力变化、结构约束变化产生的微观裂缝和宏观裂缝现象。  
    混凝土在浇筑过程中,在尚未受荷载作用时,混凝土硬化产生不均匀的体积变形,形成黏着裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝等微细裂缝(宽度小于0.05mm)。当受压荷载在30%~70%极限强度时,微观裂缝逐渐开始扩展并增加,形成宏观裂缝;当荷载在70%~90%极限强度时,裂缝显著扩展并迅速增多,裂缝相互串联直至混凝土完全破坏。      
    2.3水利工程混凝土渗漏的成因  
    混凝土的施工缺陷引起混凝土渗漏,长期作用会导致钢筋锈蚀和混凝土冻融破坏;漏水较大时会引起工程建筑物沉陷垮蹋、输水量损失等严重后果。  
    一般混凝土渗漏有如下几种情况:施工过程振捣不密实;施工缝处理不当;产生裂缝;伸缩缝止水带漏设或埋设不良;沿模板贯穿钢拉杆渗漏等。   
    2.4水利工程混凝土冻融破坏的成因  
    混凝土微孔隙中的水,在正负温度交替变化作用下,其中毛细孔内的水结冰产生很大冰压力,形成冻胀压力和渗透压力联合作用,使得混凝土材料产生疲劳应力,造成混凝土强度降低,内部微裂逐渐增加、扩展连通,产生由表及里的剥落破坏。影响混凝土抗冻融性的因素主要有以下几种:①材料影响。用量不当的外加剂和掺合料使混凝土强度降低,抗冻融性减弱。对不同使用要求的混凝土,其外加剂和掺合料要通过科学实验合理确定。②混凝土配合比的影响。混凝土抗冻融性随水灰比的增大而降低;在相同水灰比条件下,混凝土抗冻融性随骨灰比的增大而降低;影响混凝土抗冻融性的主要因素是水灰比。③施工工艺影响。混凝土施工过程中,拌和工艺、成型工艺、混凝土养护均对混凝土抗冻性有不同影响。      
    2.5水利工程混凝土建筑物地基变形的成因   
    混凝土建筑物地基条件不良,软硬不均,温差过大导致强冻胀,或因环境水、渗漏水造成局部地基产生不均匀沉陷、地基冻胀引起建筑物结构变形、裂缝破坏等,严重时影响混凝土建筑物安全运行。
    3 水利工程混凝土质量问题的防治措施   
    3.1水利工程混凝土表面蜂窝麻面及气孔的防治措施  
    (1)防止蜂窝麻面积及气孔的主要措施。改善施工工艺,提高模板制作安装质量;认真设计、严格控制混凝土配合比、坍落度;粗细骨料计量准确,拌和均匀;运料过程中避免混凝土泌水离析;振捣时应均匀分层振捣,防止穿层过振、移位漏振等。浇筑过程中要防止出现漏浆;对基础、柱、墙根部等特殊部位浇筑时应控制1h~1.5h的间歇时间,待沉实后再浇筑上层混凝土,防止出现“烂脖子”现象和尽蜂窝麻面、气孔和孔洞等。   
    (2)蜂窝麻面的补强处理。混凝土表面蜂窝麻面的处理多采用改性水泥砂浆修补,方法简便,价格便宜。施工时先将蜂窝麻面清理干净,涂一层体积比为1:2的水泥与聚合物胶乳黏结层,在其潮湿状态下立即修补聚合物改性水泥砂浆,补平即可。聚合物常用丙烯酸胶乳和丁苯胶乳等,聚合物在聚合物改性水泥砂浆中的含量为10%,水泥与砂子的比为1.25:3,一般合格的建筑用砂即可。有特殊要求混凝土修补可采用环氧砂浆抹面修补。   
    (3)表面气孔和孔洞的补强处理。对混凝土拆模后表面出现的豆状小孔、轻微少量的孔洞,多由于模板表面积留的水或空气引起,或不均匀振捣、漏浆严重所致。浇筑时主要通过调整混凝土配合比,提高混凝土的和易性;加强均匀振捣;加用减水剂、可吸收性模板、改变脱模剂等,避免气孔、孔洞产生。其补强处理一般采用改性水泥砂浆修补。
    3.2水利工程混凝土裂缝的防治措施  
    裂缝的处理一般是指宏观裂缝的补强处理,一般根据不同裂缝的成因类型和开缝宽度,采用涂抹法、贴补法、充填法、锚固法、灌浆法等。选用的材料有水泥浆、环氧浆液、丙烯酸橡胶(砂浆)、氯丁砂浆、聚硫密封膏、甲凝、聚氯乙烯胶泥、土工布、止水橡胶、紫铜片等。常见的宏观裂缝有以下几种:
    (1)塑性收缩裂缝防治修补。浇筑完成的混凝土,表面由于风吹日晒,水分迅速蒸发变干,体积缩小变形,产生不连续、多为对角线方向的较短裂缝,严重时也有可能互相连通,配有钢筋时裂缝方向会有改变。  
    防止塑性裂缝一定要注意加强混凝土的振捣和施工期的防风防晒,洒水养护,表面覆盖,掺加适量引气剂减少裂缝。其修补一般采用涂抹法,选用水泥浆、环氧浆液、丙烯酸橡胶、聚氯乙烯胶泥等材料涂抹封堵,处理死缝。  
    (2)干缩裂缝防治修补。混凝土浇筑完成数月后,体积收缩形成龟裂状的干缩裂缝。影响因素有:骨料颗粒收缩、含水量增加收缩、水泥浆缩水收缩、减水剂、缓凝剂、过量的引气剂、湿养龄期不够等等。防治时应注意预防和处理。
    (3)度裂缝。大体积混凝土浇筑后,水泥水化热使混凝土内部温度升高到最高峰后,受环境温度的影响,降温过程中混凝土产生收缩,表面产生无规则裂缝。防治温度裂缝,一定要严格按照施工规范和设计要求控制温度,混凝土浇筑后,要及时加强保温养护措施,避免混凝土内外温差过大产生裂缝。  
    (4)超载或设计不当引起的裂缝。混凝土裂缝一般发生在拉引力区,裂缝一般平直规则。缝宽小于允许开展宽度时,一般不处理,否则要进行加固补强处理。   
    3.3水利工程混凝土渗漏的防治措施  
    (1)混凝土渗漏的防治。加强各类水利工程结构和各类缝隙止水利工程艺设计工作;施工时严格按照施工规范控制混凝土配合比、水灰比;加强混凝土振捣养护和温控措施,增强混凝土的密实性,减少各类裂缝发生。
    (2)混凝土渗漏的修补。止水带渗漏时重新粘贴处理,裂缝渗漏参照各类裂缝处理方法处理。对混凝土不密实渗漏水的表面处理方法有两种:一是进水表面处理法,先将进水表面蜂窝麻面松动部分凿除,刷净灰土后,然后用聚合物胶乳与水泥拌成腻子,将混凝土表面填平,再用氯磺化聚乙烯涂料涂刷3~4遍即可,耐热性、耐老化性能好,且价格便宜。二是出水表面处理法,当混凝土渗漏水较多时,先预备好1:2的水泥、河砂均匀拌合物,再调制水与1:4水玻璃拌合物,将渗漏处表面清洗干净,再将拌制的两种拌合物快速拌合后,压抹于渗漏处即可。  
    3.4水利工程混凝土冻融破坏的防治措施  
    改善提高混凝土抗冻性可采取的措施:①正确选择混凝土抗冻性各项指标;②选择使用符合规定要求的原材料;③选择最佳的混凝土配合比,严格控制水灰比,选用最佳砂率,合理确定合适的含气量以满足混凝土抗冻性要求;④精心施工,提高工程综合质量;⑤加强日常运行管理维护,随时解决处理好检测运行中出现的问题,做好维护工作等。
    混凝土冻融破坏的修复,一般把冻融破坏、松动发酥的混凝土凿除,再浇以新的抗冻混凝土。通常在剥蚀深度小于5cm~10cm,采用掺入大于10%的丙烯酸水溶性乳液、优质引气剂,常规施工修补即可。在剥蚀深度大于10cm,修复面积较大时,掺用优质引气剂、保持适当含气量,严格控制水灰比,除旧补新,常规施工修补即可。
    3.5水利工程混凝土建筑物地基变形的防治措施  
    工程实践中主要采取加强工程前期地基地质勘探工作,加强工程施工期的监理工作和驻工地设代工作,加强地基地质认证工作,完善设计措施,针对不同情况采取修改加固设计、加大基础承载面积、补设井桩、地基灌浆加固、结构补强加固、换基处理、甚至返工重做。     
    4 结语      
    上述几种水利工程混凝土常见问题的防治措施,经过多年来的实践检验,成功解决水利工程混凝土问题的有效措施,对延长水利工程混凝土使用寿命,节省工程费用。实现经济、安全、高效的工程建设管理目标,其实用性和借鉴价值是显而易见的。■
    
    作者简介
    李惠宇(1974.6-),女,新疆博州博河流域管理处博格达尔水管站,工程师,主要从事水利工程项目管理、统计等工作。

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