水工聚合物混凝土力学性能试验研究

2023-08-29田丰

河南水利与南水北调 2023年7期

田丰

（新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆昌吉 831100）

1 试验材料

WSP 水溶性高分子聚合物，粗骨料为5.00～31.50 mm 直径的卵石，细骨料为河砂，水泥各项性能为：细度为5.30%，标准稠度用水量为29.30%，安定性合格，初凝时间为219 min，终凝时间为271 min，3 d与28 d的抗折强度分别为5.60 MPa与8.70 MPa，3 d与28 d抗压强度分别为26 MPa与46.50 MPa。

2 测定混凝土力学性能

2.1 混凝土抗压强度试验

采取三百吨的液压机，如图1所示，其结果见表1。

表1 混凝土抗压强度提高百分比表

图1 抗压强度试验图

2.2 轴心抗压强度

轴心抗压结果如表2所示。

表2 混凝土轴心抗压强度及其提高率表

2.3 混凝土抗弯韧性试验

抗弯韧性试验结果如表3所示。

表3 凝土抗弯韧性试验表单位：MPa

3 分析试验结果

3.1 分析抗压强度结果。

通过表1能够看出，钢纤维混凝土以及聚丙烯纤维混凝土强度在7 d时，相比普通混凝土，强度有所提高，但聚丙烯纤维混凝土提高比较大，有16.30%，而钢纤维混凝土只提高了2.98%，由此能够得出，对于混凝土早期强度影响比较大的是聚丙烯纤维。而到了28 d的时候，对于混凝土影响比较大的是钢纤维，为19.04%。

在7 d 时，WSP 改性混凝土强度降低了19.14%，这种情况主要是因为有自由水存在混凝土的内部，因此会影响其强度，而到了28 d时，WSP混凝土强度因为自由水的流失以及蒸发，后期强度有着明显的提升，为16.52%，只比钢纤维的影响稍低。由此能够看出，钢纤维、WSP以及聚丙烯纤维能够对后期混凝土抗压强度进行提升。WSP 改性钢纤维的抗压强度和WSP改性聚丙烯纤维的抗压强度都是降低。

3.2 分析轴心抗压结果

通过表2能够看出，在28 d时，相比普通混凝土，聚丙烯纤维以及钢纤维的轴心抗压强度作用最明显，分别是4.13%以及13.21%；其他拌和物其轴心抗压强度均是下降。

3.3 分析混凝土抗弯韧性试验结果

通过表3能够看出，对于混凝土抗折强度提升影响从小到大分别是：WSP 改性钢纤维，为2.84%，WSP 改性混凝土，为7.38%，聚丙烯纤维，为17.20%，钢纤维为29.43%。而WSP 改性聚丙烯纤维的抗折强度降低23.80%。

4 聚合物混凝土实践应用

4.1 施工方案

对于坝体结构裂缝采取聚合物混凝土进行修复，而采取WSP混凝土可有效地增加结构抗压的强度值，虽然未能增加抗拉的性能，但是有效地减少了结构脆性，对构件整体性进行恢复，还能延缓结构的老化，锈蚀以及渗漏。对于长≤0.50 mm，宽≤0.20 mm的裂缝，而对于表层的修复，可通过使用浓缩剂进行相应的涂刷修复。当裂缝的大小已经高于该范围时则需要凿除表面存在的析出物，再利用聚合物混凝土加以修复即可。

4.2 材料控制

提前检查施工时需要使用的设施及设备，确保集料的清洁度，而对于聚合物黏合剂要将其存储在防潮区域。提前进行试验，需对混凝土配合比进行合理的设计。聚合物混凝土需通过立式研磨机搅拌，首先将骨料添加进研磨机，再添加聚合物进研磨机，然后开始进行搅拌，时间为三分钟，聚合物要保证能够均匀的将骨料包裹住，黏合剂的含量应当在6%～8%的范围。运输时避免发生不必要的外力，容易导致过度沉淀。

4.3 实践操作

在实践应用中，对于长≤0.50 mm，宽≤0.20 mm 的裂缝，需检查渗漏情况，灌注间距及位置要确定。和施工范围相结合，将区域清理干净，凿除表面析出物，之后再针对两侧的对缝进行处理，可使用磨光机打磨，并对基层表面清理干净。当清理结束之后开始钻孔，沿裂缝的两边经斜孔交错排列，针对孔距则需要根据裂宽来进行确定。一般情况下，孔径14 mm、裂宽0.20～0.30 mm，基于此情况可将裂缝和孔口间距设定成10 cm，并保持高于60°的钻孔角度。此可以在穿过裂缝时，保持面板表面和孔深为20 cm的距离。对于立面斜缝或者是竖向裂缝，在进行灌浆操作时需采取从下到上的顺序；对于水平裂缝，在进行灌浆操作时需从一端向另一端的顺序。灌浆时通过高压灌浆，进出浆接近时结束灌浆。针对孔口修补则需要在浆液完全固化以后再利用环氧胶泥进行修复，最后进行封口即可。裂缝表面最后需要使用防水涂料处理，涂刷固化后如果没有出现洒水流淌现象再用雾状净水喷洒，最后再养护即完成施工。

4.4 应用效果

使用聚合物混凝土，能够对大坝维修次数进行有效地减少，使得结构减少损坏事故的情况，并且抗压能力较强，使用年限延长。聚合物混凝土材料和其他材料混合使用，能够很好地控制工程成本，并且对于施工要求能够满足。聚合物混凝土就现阶段来看，在水利工程修复中，应用较为广泛，在水上与水下等都可以适用，此能够有效增加工程稳定性。