水工码头工程混凝土质量病害成因分析及对策研究

2021-12-06林新演

运输经理世界 2021年14期

文/林新演

1 前言

当前，国内外水工码头建设市场竞争日趋激烈，形成了“以质量取胜，以信誉占市场”的竞争局面，工程质量的好坏直接决定了企业的竞争力。质量上乘，则企业兴，在激烈的市场竞争中，强化质量管理，才能站稳脚跟，拓一方市场。本文以工程实例为基础，对水工码头混凝土质量病害成因分析。

2 工程概况

福州港三都澳港区漳湾作业区21 号泊位工程为1个新建15 万吨级通用泊位及相应的配套设施，码头平台为高桩梁板式结构，引桥为排架式架空结构，码头平台总长度350m，宽度33m。平台上部结构由横梁、前边梁、后边梁、轨道梁、纵梁、管沟梁、面板、面层和靠船构件组成，码头和引桥横梁为现浇混凝土，自建预制构件配送中心。混凝土预制构件约12170m³，现浇混凝土约26033m³。

3 水工码头混凝土质量病害成因分析

水工码头工程混凝土存在病害如果不能及时维护保养，水工码头工程的承载力和使用寿命就会受到极大影响，甚至还造成水工码头结构的不可逆伤害，乃至给国家、人民的生命财产安全带来重大威胁。在福州港三都澳港区漳湾作业区21 号泊位工程混凝土质量病害成因有以下几种：

3.1 露筋问题

露筋现象主要指混凝土结构浇筑完成后，内部结构钢筋穿透保护层，外露在表面。钢筋开料长度、角度不均，振捣不规范，垫块选用不当等都会导致保护层厚度不足，钢筋紧贴模板导致露筋；另外，混凝土模板设计不合理、模板脱模剂不恰当、振捣不密实、拆模时间不当也可能产生露筋问题，主要表现在预制构件空心板，特别是空心板端头和内腔。

3.2 混凝土蜂窝问题

混凝土出现蜂窝是混凝土工程施工中容易产生的质量通病，主要表现是混凝土局部酥松，砂浆不饱和，混凝土形成蜂窝状表面。导致蜂窝问题的原因在于混凝土原材配比不当或不稳定，振捣方式不实和过分振捣，卸料方式不合理，模板密封不足导致漏浆，都会使混凝土凝固后出现蜂窝状的缺陷，进而导致水工码头结构疏松。

3.3 裂缝问题

混凝土产生裂缝原因很多，如干缩裂缝、塑性裂缝、沉降裂缝、温度裂缝和化学反应引起的裂缝。在水工码头领域，主要原因存在以下情形：施工过程中，设计的弯曲束摩阻损失过大，导致裂缝的出现；混凝土强度不足就进行下部工序，另外施工过程中交通量过大和负荷过大；混凝土浇筑过程中劳务工人随意加水，混凝土养护不到位[1]。

3.4 其他客观因素

混凝土原材料是否合格与选配合理直接影响了混凝土最终质量。原材料问题导致混凝土病害最为关键的因素有：原材料中水泥含量过多，外加剂的选用、添加方法及适应性不恰当，原材料中碱性物质含量较多。混凝土原材水化过程中，会产生大量的氢氧化钙溶液，这时钢筋混凝土酸碱值在12～13 之间，使钢筋表面生成难溶的氧化物形成钝化膜。但由于钢筋周边通常存有水分，会发生阴极反应，一旦存在电位差就会对钝化膜产生破坏，因此钢筋混凝土质量管控需要从原材料进场管控做起。

水工码头项目，因为全工程周期对混凝土需求量往往在几万立方米以下，而自建混凝土搅拌站往往缺少经济性价比，较普遍是利用就近的商品混凝土公司供应。对于商品混凝土公司来说，水工码头项目需求量小，非重要客户，浇筑方式通常为非泵送自卸，单次浇筑量只有十几立方米，从首车到末车浇筑，浇筑时间长；从商混站角度看，单位时间产值低，人员不重视，难以清洗搅拌罐，需严格检查原材料和配比，等待数小时供应。

在21 号泊位所在地区，观察多家商混站后发现，泵送混凝土是单独生产线，非泵送混凝土是另外生产线，存在工程和普通民用建筑共用生产线且对原材把关不严的情况。因此，客观上水工码头建筑商品混凝土质量管控较难。

3.5 水工码头质量风险管理意识淡薄

目前在国家和行业严格监管下，水工码头施工领域普遍重视安全标准化。但相关管理人员的质量风险意识还跟不上要求，现场质量人员权限不够，人员不足，难以兼顾现场所有的工序管控，未能严格执行落实施工质量规范。施工单位人员流动性、辞职率高，有能力有经验的又普遍提到领导岗，很多质量部门管理人员均毕业年限短、专业素质能力不足、沟通交流能力不够、质量管理责任心比较淡薄，进而导致很多质量问题不能被及时发现和解决[2]。

4 水工码头混凝土质量病害对策

4.1 裂缝预防

混凝土干缩裂缝预防措施有：使用收缩量小的水泥原材，降低水泥原材的使用比例；严格控制水灰比，放入适量的外加剂；对于混凝土养护的管控，养护用水尽量使用纯净水；伸缩缝、施工缝的设置合理，施工缝凿毛需重视并做好处理。混凝土塑性收缩裂缝预防措施有：选用的水泥要早期强度高和收缩量小；严格控制水灰比，添加适量的外加剂调整水泥和易性，减少水泥及水的用量；模板脱模剂合适、基底和模板表面先行湿润；及时覆盖养护，保持混凝土湿润，必要时使用养护剂。沉降裂缝则需要加强地基处理和保障达到强度后进行下部施工，温度裂缝则要降低水化热、控制入模温度和加强养护。化学反应引起的裂缝预防最重要的是保证混凝土保护层厚度，其次加强对钢筋的防锈除锈，选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。

4.2 电化学防护法

钢筋防腐蚀最理想的方法是尽量做到混凝土与氯盐环境隔绝，保持混凝土中酸碱值稳定、内部钢筋表面形成的氧化物钝化膜不被破坏。电化学防护做到避免钢筋表面氯离子阳极去极化作用，保持钢筋表面的电位稳定；另外，也可以增加阳极块的使用，以牺牲阳极（金属）来保护更为重要的结构钢筋。碱性复原法，阴极防护法、氯盐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产生裂缝后，由内部含有特殊材料的结构能够自动分泌出黏结液渗入裂缝，使混凝土裂缝重新愈合恢复，并提高混凝土性能的一类新型工艺。当前进行混凝土自愈合的主要有三种：内置液芯胶囊法，将含有黏结剂的材料胶囊掺入混凝土材料中，产生混凝土裂缝后，胶囊内置的粘接剂流出深入裂缝，使裂缝愈合；多孔纤维网修复，在混凝土原材中加入含有聚合反应引发剂和修补液的多孔纤维网，聚合反应会释放水分和修补液渗入混凝土裂缝进行修补；内掺有机化合物法，在混凝土原材料中掺入特殊有机化合物并搅拌均匀，产生一种不含固化剂的环氧树脂，产生裂缝后环氧树脂胶粘混凝土。

4.4 高压灌浆技术

高压灌浆技术可以作为水工码头质量缺陷后的维修方法，当混凝土存在裂缝后，通过配置裂缝补强浆液，高压灌注设备将裂缝补强浆液压入混凝土裂缝中。裂缝补强浆液达到凝固强度后，与原结构形成严密整体。

高压灌浆技术要求先确定混凝土裂缝的走向、裂缝深度和宽度。当裂缝较小时，打入间隔布设的注浆针头，并注入裂缝补强浆液；当裂缝较深时，则将注浆针头斜插至裂缝深处注浆，必要时还可以开槽注浆。注浆根据裂缝深度和宽度调整注浆量和注浆压力，裂缝补强浆液受高压推力与二次渗压后压入并充满所有缝隙，以达到修复混凝土裂缝的效果。

4.5 促凝灰浆技术

通过防水剂掺入水泥砂浆中配制而成的促凝灰浆技术对于涨潮时埋没水下的混凝土裂缝修复有较好的应用。促凝灰浆技术方法简单，修补迅速，裂缝修复效果好。常用的促凝剂主要有两类：一类是以水玻璃为主要成分，加入各种矾剂配制而成；另一类是快燥精促凝剂，以水玻璃为主体材料，掺入适量的硫酸钠、荧光粉及水配制成的促凝剂。促凝灰浆技术需要严格控制配比和使用量，才能发挥出性能，实现裂缝的修复。促凝灰浆技术在水工码头下横梁裂缝修复过程中，需要掌握潮汐时间，在退潮时对混凝土结构表面进行打磨，然后通过注浆针头注入事先拌和好的促凝混合液，注浆根据裂缝深度和宽度调整注浆量和注浆压力，进而达到修复混凝土裂缝的效果。

4.6 提升合同管控和质量专业人才培养

上文提到的商品混凝土公司和劳务队伍问题，一方面需要施工企业加强对合同管理，精细合同细节，明文规定双方质量安全的权利和义务，通过提升合同管理，来提升双方责任；同时，施工单位也要加强属地化经营，深化核心供应商、分包商管理，与优秀供应商、分包商建立战略互惠共赢关系。在质量专业人才培养上，通过党政工团等部门，提升项目部软硬件，加强人文关怀以及培训、打通质量管理人才晋升途径，提升人才归属感，同时要落实质量管理责任制，细化每一个人的质量职责，实现人人重视质量的氛围。