摘 要： 近年来, 在病险水库加固处理中, 由于水利工程建设对工程材料的选择和要求的特殊性, 工程处理技术十分繁杂。针对施工中的水工材料的优选, 并对工程施工中加固处理的原材料进行了有针对性的选择和论述。
关键词： 水工混凝土材料; 应用; 处理; 加固;
Abstract： In recent years, in a dilapidated reservoir reinforcement, due to the water conservancy project construction the particularity of the selection of engineering materials and requirements, engineering treatment technology is very complex.In view of the construction of hydraulic material selection, and the reinforcement of raw materials to the construction of the targeted selection and discuss.
Keyword： hydraulic concrete materials; application; processing; strengthening;
1、 概述
我国在土石坝病险水库加固及维修处理中, 水工材料的研制和开发也日益加快。由于水利、交通、建筑等行业的不同, 各种工程建筑施工要求也不同, 特别是对具有造价低、原材料易得、毒性小、施工方便等优点的工程材料, 已成为大多数工程治理的首选材料。
2、 常用工程材料
2.1、 水泥类灌浆材料
水泥类灌浆材料, 发展较早, 是应用广泛的一种灌浆材料。用于地基与结构加固、防渗堵漏等。河北省邱庄水库由于坝前铺盖地基过渡层不好, 水平防渗失效后, 改由垂直防渗加固, 取得了较好的防渗效果。
2.2、 黏土类灌浆材料
黏土固化浆液是一种良好的堵水固结材料, 具有成本低、抗渗透性好、抗水稀释性强及流变性能好等优点。主要用于地下水流速高、溶洞大的条件下注浆;水库帷幕注浆堵水;各种空洞的充填等。
2.3、 超细水泥灌浆材料
超细水泥材料的比表面积在600m2/kg以上, 粒径5μm以下, 具有可灌浆性高、结石体强度高、收缩少、耐久性及抗渗性能好等优点。由于造价高, 主要用于水利工程大中坝坝体及坝基裂缝灌浆及水库帷幕灌浆、地下空洞工程的裂缝等。
2.4、 塑性混凝土
塑性混凝土是采用黏土或膨润土等掺合料取代普通混凝土中一部分水泥而形成的混凝土, 其优点是通过改变掺合料掺入量及水胶比, 可使其弹性模量与土体接近, 克服普通混凝土不适应土体变形, 同时还具有良好的防渗性。目前广泛应用于土石坝和提防的防渗强体中。
3、 常用的防水涂料
3.1、 YJ-302胶剂和高标号水泥配制封填材料
可在混凝土表面作防护涂料, 封闭表面的空隙, 以达到防护钢筋混凝土的效果。在水工建筑大坝枢纽除险加固时, 采用YJ-302胶剂和高标号水泥配制封填材料、弹性高分子水泥防水涂料及普通胶剂与高标号水泥配制封填材料, 用于混凝土表面涂层保护。
3.2、 弹性高分子水泥防水涂料
弹性高分子材料是一种新型防碳化材料, 由高聚物、特种水泥及辅助及采用特殊工艺配制而成。这种材料既有无机物的物理性能又有橡胶类材料良好的弹性变形性能, 是有防水、抗烈、耐腐蚀、耐高低温、黏结力强等优点。用作界面处理剂, 比普通的水泥砂浆的黏强度提高了5~8倍, 材料拉伸强度2.3MPa, 材料黏结力1.6MPa, 冻融循环200次水泥层不剥落, 无裂纹。
3.3、 防碳化涂层
混凝土在施工中, 大多暴露在各种大气环境中, 故以二氧化碳对混凝土的侵蚀最常见。
防碳化涂层一般采用氯化橡胶、聚氨酯树脂或者丙烯酸乳涂料。主要用于防止二氧化碳和氧气对混凝土的渗透, 同时也限制或避免氯化物溶液的侵入。
3.4、 环氧涂层材料
环氧涂层材料常用来封堵局部混凝土裂缝, 以避免水分和二氧化碳的侵入。这种涂层具有一定的伸缩性, 能封堵表面裂缝。目前这种材料已应用到沿海混凝土结构裂缝, 另外也用来保护玻璃增强混凝土, 因为玻璃增强混凝土特别容易产生发丝裂缝, 导致冻融破坏。
3.5、 硅烷
硅烷是低分子量的硅化合物, 用来作为新建混凝土结构的水性浸渍材料。硅烷浸渍到混凝土空隙中, 浸渍后混凝土表面可以阻止低压水分的侵入及减轻二氧化碳气体的侵蚀。目前硅烷已被成功地应用在较多的结构工程中, 以阻止外界水分对混凝土细微裂缝的侵入。
3.6、 硅氧烷
硅氧烷也是硅质浸渍材料。由于其分子量大于硅烷, 虽然浸渍效果较差, 但材料便宜, 主要用于浸渍阻力较小的表面风化脱皮的老混凝土结构。由于硅烷和硅氧烷都具有憎水性, 导致二氧化碳和其他气体对混凝土的渗透增加。因此硅烷或硅氧烷浸渍涂层不宜用于防碳化涂层。
3.7、 混凝土管及涵洞涂层
混凝土管除了受到外界污染空气的侵蚀外, 内壁还受酸性水的侵蚀, 一般情况下, 沼泽地下水含有可溶性有机酸 (腐殖酸) 和一定量的硫酸、亚硫酸。由于水在混凝土管内不停的流动, 因此混凝土管内部不断受酸性水的侵蚀, 对于这种情况, 一般是在易受破坏的底部1/3处采用坚固性良好抗水性强的较厚的沥青环氧涂层加以保护。
3.8、 土工膜袋
土工膜袋是化纤合成材料制成的袋状产品。目前应用防护工程, 具有良好的柔性、可灌袋性、整体性等优点。
3.9、 混凝土表面处理后涂层
当混凝土表面处理后在选择材料时, 应当考虑混凝土表面温度与相对湿度。
3.9.1、 表面温度
由于混凝土表面难以加强, 加之许多涂料特别是使用环氧树脂基的涂料时, 在低表面温度下固化非常慢, 所以, 混凝土表面温度不能低于50℃, 当使用聚氨酯和乙烯涂料时, 对温度要求不高, 可在较低温度下使用。
3.9.2、 相对湿度
相对湿度是非常重要的。
(1) 许多涂层材料在应用中受湿度影响, 如一些潮湿养护的聚氨酯涂料在较高的相对湿度条件下会爆发。
(2) 水乳液型涂层在较高的相对湿度条件下, 由于水分不能充分蒸发, 而不能正常固化。
此外, “露点”是不应忽略的因素, 在一定空气温度和相对湿度的情况下, “露点”代表空气中水蒸汽开始冷凝的表面温度。当混凝土表面温度低于露点时, 不宜施工涂层, 因混凝土表面或内部的潮湿水汽将会影响涂层的黏结力。当混凝土表面温度高于露点时, 问题不大, 但如果用潮湿的热空气流接触温度较低的混凝土表面, 则情况会更糟, 因混凝土具有较高的热容量, 采用这种方法不可能对混凝土整体加热, 所以有效方法是采用干燥空气对流, 以保持混凝土表面温度高于露点。
3.9.3、 绿化混凝土
绿化混凝土亦称生态混凝土, 是能够适应植物生长, 可进行植被作业的混凝土。这种混凝土由碎石、水泥作为原材料, 按特定的配比兑水拌和, 用振动压力成型, 然后在空隙内充填植物生长所需的材料, 并在混凝土块体表面种植植被, 最终植被根系穿入混凝土块体下面的土体中。
绿化混凝土生态护坡具有恢复和保护环境、改善生态条件、保持原有防护作用。此技术起源于日本, 国外发达国家这种生态护坡已成功用于土木防砌防护工程。
4、 混凝土保护处理措施
对混凝土病害产生的原因, 处理需采取补强加固方法, 增强闸底板整体强度, 以解决工程存在问题。
4.1、 表层增厚法
将破损或裂缝的混凝土表层凿除, 一般要凿到钢筋, 在原钢筋上隔一定间距加焊吊筋, 或在原混凝土上钻孔埋设钢筋, 在吊筋或锚筋上绑扎钢筋层, 再浇筑10~20cm的混凝土加厚层。如果底板裂缝已达到50cm, 裂缝较深, 在加厚层施工之前应对裂缝进行灌浆处理。
4.2、 黏贴钢板或玻璃钢法
为了防止钢筋锈蚀体积膨胀, 有效控制混凝土进一步开裂、脱落, 可采用黏贴钢板或玻璃钢法。
5、 钢筋修复
阻锈剂可通过物理或化学吸附、排除水分子和氯离子, 牢固吸附在钢筋表面, 同时在钢筋表面的定向排布形成疏松水层, 这层吸附膜成为金属离子、腐蚀介质, 阻止水分子和氧向金属表面渗透, 从而起到阻锈效果。
新阻锈剂为:表面型迁移性阻锈剂Mu Cis mia200、内掺型迁移性阻锈剂Mu Cis ad19L/D、泰美涂保护涂料AC100、混凝土加强防水剂82W/P、钢结构阻锈剂TC10VAP、钢筋保护剂MSP、修补砂浆Mu Cis BS 39。
6、 抗海水电化学侵蚀混凝土
在北方沿海地区, 混凝土不仅遭受海水中氯离子的侵蚀, 造成钢筋锈蚀, 在寒冷低温的冬季, 还要遭受冻融破坏, 造成混凝土的开裂破损, 使海水中的氯离子更加容易侵入, 加剧了混凝土结构的破坏, 缩短了其使用寿命。电化学侵蚀混凝土, 利用矿物废料, 节能环保, 原材料价格低廉, 具有优越的抗海水侵蚀性能, 抗氯离子渗透性能, 抗冻性能, 耐久性等, 与含硅灰混凝土相比, 矿渣微粉、粉煤灰材料方便易取, 价格低廉, 对水泥混凝土的改善效果显着。目前已在北排河闸取得了较好应用。
7、 结语
对混凝土腐蚀选用的材料进行了论述, 研究了阻止混凝土腐蚀措施和防治钢筋生锈的阻锈剂产品, 随着这些产品的推广和防止钢筋混凝土构件腐蚀措施的应用, 必将有效延长工程使用寿命, 节省工程维修养护费用。
参考文献：
[1]卢军, 陈刚, 等.某水库工程防渗墙质量检测与评价[J].工程地球物理学报, 2008, 5 (1) :79-84.
[2]李惠全.水利枢纽工程坝基固结和帷幕灌浆施工[J].水科学与工程技术, 2018 (1) :85-87.
[3]袁光裕, 胡志根.水利工程施工[M].北京:中国水利水电出版社, 2009.
[4]陈亮.城市污水处理系统中混凝土耐久性的实验研究[J].福建建材, 2005 (3) .
