羅翔云，岑樹華，黃湘，沈茜丹

（1.廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029；2.廣西壯族自治區(qū)港航發(fā)展中心，廣西 南寧 530029）

1 前言

泡沫混凝土是一種水泥基多孔材料，它是通過將預(yù)先制備好的發(fā)泡液物理加入水泥漿料中而形成的。相比于普通混凝土，泡沫混凝土不需要添加粗集料，其內(nèi)部均勻分布了大量氣孔。這種材料具有多種優(yōu)點(diǎn)，如卓越的疏水性、滲透性和可泵送性，兼具輕質(zhì)、環(huán)保、隔音、抗震、現(xiàn)澆等多種優(yōu)異特性，已成為建筑領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)[1-2]。泡沫混凝土具有優(yōu)良的滲透性、疏水性、粘稠性、可泵送和現(xiàn)澆等多種特性，泡沫混凝土利用優(yōu)質(zhì)的滲透功能，填充密實(shí)狹窄、難以接觸到的裂縫，實(shí)現(xiàn)水下作業(yè)。作為輕質(zhì)疏水性材料，采用泡沫混凝土修復(fù)可在不增加額外負(fù)荷的情況下使已被腐蝕甚至已被嚴(yán)重侵蝕的建筑物，恢復(fù)原來的穩(wěn)定度和強(qiáng)度[3]。

因此，將泡沫混凝土應(yīng)用于港口碼頭結(jié)構(gòu)混凝土表面破損、裂縫及水下修復(fù)，不僅方便快捷、成本低廉，而且其安全性、環(huán)保及資源再利用等獨(dú)特性，可以極大增強(qiáng)碼頭結(jié)構(gòu)的使用性能，從而有效提高碼頭結(jié)構(gòu)的耐久性并延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)于保障碼頭的安全、高效運(yùn)行具有極其重要的意義。

2 泡沫混凝土制備及性能

本研究采用新型動(dòng)物蛋白類發(fā)泡劑，制備流動(dòng)性好、強(qiáng)度高的輕質(zhì)泡沫混凝土?？刂苹炷撩芏葹?500～1800 kg/m3。以總的膠凝材料量為1400kg/m3，水膠比0.20，礦粉和粉煤灰復(fù)合替代量為50% 計(jì)，礦粉和粉煤灰添加的比例為1:4，泡沫體積摻量為0.4m3/m3。

首先按照1：20 比例用水將發(fā)泡液原液稀釋為試驗(yàn)用發(fā)泡液備用。將攪拌機(jī)清洗干凈并保持潤(rùn)濕。按照一定配合比，稱取水泥、粉煤灰等物料。按次序在JJ-5型水泥膠砂攪拌機(jī)中先后加入砂、粉煤灰、礦粉、硅粉和水泥，干混時(shí)間持續(xù)60s 使其充分混合；稱取一定量的聚羧酸減水劑，并將其溶解于拌合水中，將溶解后的減水劑加入物料中進(jìn)行拌和，拌和時(shí)間為2min～3min，確保混合均勻。用發(fā)泡裝置制備泡沫，并用不同規(guī)格的容量筒量取設(shè)計(jì)的泡沫量加入攪拌機(jī)，過長(zhǎng)的攪拌時(shí)間會(huì)對(duì)發(fā)泡劑的分解速度產(chǎn)生負(fù)面影響，破壞氣泡與水泥漿體之間的界面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)受損，從而降低了材料的強(qiáng)度并增加容重。本試驗(yàn)中選擇攪拌時(shí)間為60s。制備的泡沫混凝土力學(xué)和耐久性如表1 所示：

表1 修復(fù)砂漿力學(xué)耐久性能

試件的流動(dòng)度為286mm，達(dá)到自流平的要求。28d抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到40.5MPa 和2.3MPa，抗沖磨強(qiáng)度達(dá)到15.6h/kg/m2，并具有良好的抗凍、抗?jié)B等耐久性能。將粉煤灰和礦粉以等質(zhì)量的方式部分取代水泥，可以增加泡沫混凝土的流動(dòng)性。礦粉的粒徑小于水泥的粒徑，因此可以填充在水泥顆粒之間或水泥顆粒與骨料之間，取代其中的自由水。這導(dǎo)致拌合物的表面水增加，從而促進(jìn)了泡沫混凝土的流動(dòng)性提高。此外，礦粉和粉煤灰中改善了泡沫混凝土內(nèi)部的堿性環(huán)境，通過二次水化反應(yīng)，將不利于長(zhǎng)期強(qiáng)度的Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為有利于強(qiáng)度的C-S-H 凝膠，從而改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，并降低了水泥漿體的孔隙率。

3 泡沫混凝土裂縫灌注修復(fù)工藝

泡沫混凝土具有良好的滲透性，適合于混凝土表面缺陷、裂縫等修復(fù)。泡沫混凝土澆筑時(shí)具有高流動(dòng)性，其極強(qiáng)的滲透性可以滲入一些極其細(xì)小的裂縫。具有澆筑完后可固化且不需機(jī)械碾壓或振搗等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一些較深的密實(shí)狹窄、難以接觸到的裂縫利用優(yōu)質(zhì)的滲入功能填充，特別適合于一些空洞及狹小裂縫修復(fù)充填，但在澆注時(shí)由于其良好的滲入流動(dòng)性，滲入周邊裂縫空洞造成表面凹陷，因此需要多次澆注直至表面平整。使用泡沫混凝土對(duì)表面混凝土破損修補(bǔ)處理的施工工藝流程為：清除裂縫→埋設(shè)灌漿嘴→封縫處理→準(zhǔn)確稱量及配置泡沫混凝土→灌漿→拆除灌漿嘴→混凝土表面修整。具體為：

（1）裂縫清理。需要清除槽內(nèi)的松散層、油污、浮灰以及其它不牢附著物。確保裂縫兩側(cè)的雜物被徹底清除，然后使用丙酮作為洗滌劑進(jìn)行沖洗，將裂縫兩側(cè)徹底清潔，以確保裂縫開口的干燥。

（2）鉆孔安裝注漿嘴。在進(jìn)行灌漿時(shí)，應(yīng)在灌漿口處涂抹厚度為1mm 的環(huán)氧膠泥，用以封閉灌漿口。隨后將壓漿口與裂縫中心對(duì)齊并固定在裂縫中心位置。由于裂縫的大小各異，因此灌漿口之間的間距也會(huì)有所不同。一般布置間距為300～1000mm，埋設(shè)灌漿嘴的位置應(yīng)該布置在裂縫的端部、交叉處和貫穿裂縫的兩個(gè)側(cè)面上?？梢酝ㄟ^鉆孔斜向成孔的方法埋設(shè)灌漿口，使孔深交叉穿過裂縫，同時(shí)注意確保灌漿口密封膠墊被充分埋置，以保證密封效果。

（3）封閉裂縫。使用環(huán)氧膠泥進(jìn)行封縫。精確稱量和拌和封縫材料，一次或多次將其壓入裂縫內(nèi)，使其稍微高出槽面，并進(jìn)行抹平和修整。進(jìn)行壓氣檢查灌漿嘴的連通和封閉效果。對(duì)于寬度不超過1mm 的裂縫，可以在裂縫兩側(cè)涂抹約1mm 厚的封閉膠，范圍為裂縫兩側(cè)20mm 內(nèi)；如果裂縫寬度超過1mm，需要在裂縫兩側(cè)粘貼玻璃纖維布來進(jìn)行封閉。

（4）泡沫混凝土配制。按試驗(yàn)的配比準(zhǔn)確稱量配置泡沫混凝土灌漿液，采用先制泡再與混凝土拌和的方法進(jìn)行泡沫混凝土的拌和，即經(jīng)混凝土制備、泡沫制備、混凝土與泡沫混合及混凝土澆筑四個(gè)步驟。同時(shí)嚴(yán)格控制泡沫摻量。泡沫混凝土攪拌量要精確計(jì)算，即將混凝土的使用時(shí)間控制在1 小時(shí)內(nèi)，避免剩余混凝土造成材料浪費(fèi)。

（5）灌漿。將泡沫混凝土漿液注入灌漿用氣囊中。將壓力灌漿器牢固連接到已粘結(jié)好的灌漿口上，逐一進(jìn)行灌注。按照從下往上的順序?qū)ωQ向縫進(jìn)行壓力灌漿，對(duì)水平縫進(jìn)行從一端到另一端的順序灌漿，灌漿壓力始終保持在0.2～0.8MPa 范圍內(nèi)。等到漿液完全固化后，把灌漿嘴拆除，漿體表面修平整。在灌漿過程中，如果發(fā)現(xiàn)有冒漿或漏漿的情況，應(yīng)采取表面封堵、嵌縫、濃漿、低壓、限量、限流、間歇灌漿等方法迅速處理。裂縫灌漿的檢測(cè)方法包括：①通過相鄰鉆孔中出露的灌注混凝土來檢測(cè)；②觀察灌注壓力是否出現(xiàn)逆向壓力。

（6）封口。用鋼砂紙打磨封口封閉膠，在裂縫處涂抹環(huán)氧基液漿。

4 結(jié)論

（1）利用硅酸鹽水泥和粉煤灰、礦渣及硅灰等混合材，采用預(yù)制氣泡后混合的方法制備憎水性輕質(zhì)泡沫混凝土。以總的膠凝材料量為1400kg/m3，礦粉和粉煤灰復(fù)合替代量為50%計(jì)，其中水膠比為0.20，礦粉和粉煤灰添加比例為1:4，泡沫體積摻量為0.4m3/m3，制成的泡沫混凝土28d 抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度可達(dá)40.1MPa和2.3MPa，并具有優(yōu)良的流動(dòng)性、滲透性和粘結(jié)性能，適合于混凝土表面缺陷、裂縫等修復(fù)。

（2）修復(fù)材料的可操作性以及施工工藝是保證其修復(fù)質(zhì)量及效果的重要影響因素。使用泡沫混凝土對(duì)混凝土裂縫修補(bǔ)處理的施工工藝流程為：清除裂縫→埋設(shè)灌漿嘴→封縫處理→準(zhǔn)確稱量及配置泡沫混凝土→灌漿→拆除灌漿嘴→混凝土表面修整。將泡沫混凝土應(yīng)用于港口碼頭結(jié)構(gòu)混凝土表面裂縫、剝落等破損問題進(jìn)行修復(fù)，可以達(dá)到簡(jiǎn)化施工工藝、確保工程質(zhì)量及降低工程成本的作用。