丙乳砂漿施工技術(shù)在青峰嶺水庫溢洪道閘底板修復(fù)中的應(yīng)用

，

(莒縣青峰嶺水庫管理處， 山東 日照 276500)

1 概 述

在我國北方地區(qū),冬季寒冷，氣候變化無常,晝夜溫差變化較大，極端惡劣天氣經(jīng)常出現(xiàn)。部分在臨界水位線及長期處在溢流面表層的混凝土工程經(jīng)常出現(xiàn)凍融剝蝕現(xiàn)象，這些現(xiàn)象不僅降低了工程表層質(zhì)量和使用功能，影響美觀，還年復(fù)一年地繼續(xù)向更深層次發(fā)展延伸、破壞工程受力結(jié)構(gòu)，減少使用壽命，直接危及工程運(yùn)行安全。因此，研究簡便易行的混凝土表層有效補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)處理方案具有十分重要的意義。青峰嶺水庫在溢洪閘閘底板凍融剝蝕處理中采用的噴射丙乳砂漿補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)處理方案比較成功，并取得了良好效果，達(dá)到了預(yù)期修復(fù)目的。

青峰嶺水庫位于沭河干流中上游，樞紐工程于1959年11月動工興建，1960年7月建成蓄水，總庫容4.101億m3，興利庫容2.687億m3，控制流域面積770km2，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大(2)型水庫。樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、放水洞、水電站組成。工程等別Ⅱ等，主要建筑物2級。

青峰嶺水庫溢洪道除險(xiǎn)加固工程溢洪閘工程于2005年8月完工并投入運(yùn)行。溢洪閘堰頂凈寬90m，分為9孔，設(shè)8個(gè)中墩，2個(gè)邊墩，閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘室部分長19m，寬102.0m，泄槽部分長70m，寬102.0m。2006年春，工程隱患排查，溢洪閘泄槽底板溢流面混凝土面層不同程度地出現(xiàn)脫落和起鼓，破損點(diǎn)面積多在3～5cm2左右。隨著時(shí)間推移，破損面越來越大，表皮隆起面亦越來越多。至2009年5月，溢洪閘泄槽底板混凝土表面凍融、剝蝕嚴(yán)重，面積達(dá)6500m2，占總面積的93%，凍融深度在5～8mm，上層石子經(jīng)沖刷裸露在外(見圖1、2)。為保證青峰嶺水庫水工建筑物安全,決定對其進(jìn)行修復(fù)。

圖1 泄槽底板混凝土破損現(xiàn)狀

圖2 泄槽底板混凝土破損現(xiàn)狀

2 成因分析

2009年6月，水庫管理處組織有關(guān)專家詳細(xì)地勘查了現(xiàn)場，對其成因進(jìn)行分析認(rèn)定。引起混凝土結(jié)構(gòu)表層凍融破壞的主要原因是：混凝土長期與水接觸，使混凝土中含水量加大，混凝土微孔隙中的水在正負(fù)溫差大幅度變化和頻繁交替的作用下結(jié)冰、膨脹，形成的膨脹壓力和滲透壓力聯(lián)合作用于混凝土微孔隙壁，在這種綜合壓力的作用下，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了由表至里的剝蝕破壞。

3 加固修復(fù)方案

3.1 修復(fù)方案的基本原則

用回彈儀檢測泄槽底板混凝土強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度均大于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度。表面剝蝕主要發(fā)生在泄槽底板混凝土表面，主要是泄槽底板在澆筑時(shí)使用泵送混凝土。為增加混凝土的流易性，混凝土用水量和水泥用量加大，導(dǎo)致混凝土表層泌水、表面富水的砂漿過厚、表層混凝土抗凍性能降低。因此，經(jīng)研究確定修復(fù)方案為：清除表層混凝土、鑿除浮動石子、砂漿護(hù)面。

3.2 修復(fù)方案比選

根據(jù)混凝土凍融破壞發(fā)生的部位、程度、時(shí)間、溫度等工況條件，選擇材料要求其聚合體必須具有兩大優(yōu)勢：?與混凝土基底長期良好的黏結(jié)性能；?優(yōu)良的抗介質(zhì)滲透性能。

目前，混凝土表面修補(bǔ)的材料以及處理方案較多，如：環(huán)氧砂漿、TK聚合物、107膠、丙乳砂漿、高標(biāo)號普通砂漿等方案。根據(jù)丙乳砂漿在水利工程中應(yīng)用的成功案例，經(jīng)比選后認(rèn)為：目前丙乳砂漿處理技術(shù)比較成熟，修復(fù)外觀質(zhì)量良好，且運(yùn)行中無不良現(xiàn)象發(fā)生，新舊結(jié)合面黏結(jié)好、施工方便、無毒性等，擬定采用丙乳砂漿對青峰嶺水庫溢洪道泄槽全部底板混凝土進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)面積7000m2，噴射丙乳砂漿厚度20mm。

3.3 丙乳砂漿改性機(jī)理

丙乳砂漿性能的改善不僅是由于顯著地減少了用水量，而且由于聚合物乳液在水泥水化時(shí)失水形成聚合物膜，與水泥漿體呈連續(xù)相，改善了硬化水泥砂漿的物理組織結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力，大大減少了微裂縫出現(xiàn)的可能性，同時(shí)聚合物纖維越過裂縫，起到了架橋和填充作用，限制了裂縫的蔓延，切斷其與外界的通道，填充了空隙，起到了密封作用，改善了砂漿的物理結(jié)構(gòu)，從而使丙乳砂漿抗裂性、黏結(jié)強(qiáng)度、抗碳化、抗?jié)B、抗氯離子滲透能力均得到極大提高。適用于水利、港口工程、公路、橋梁、工民建等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防滲、防腐護(hù)面和修補(bǔ)工程。

4 丙乳砂漿施工

4.1 泄槽混凝土修復(fù)處理工藝流程

混凝土表層鑿毛—表面清洗—丙乳砂漿配置—涂刷界面劑—噴射丙乳砂漿—滾涂丙乳水泥凈漿養(yǎng)護(hù)。

4.2 基面處理

丙乳砂漿與老混凝土基面有很好的黏結(jié)力，但基面必須干凈、新鮮。根據(jù)工程實(shí)際情況，對基面進(jìn)行鑿毛，露出堅(jiān)硬新茬，鑿毛深度以全部清除剝蝕面、鑿除所有浮動石子為準(zhǔn)，在薄層修補(bǔ)區(qū)的邊緣鑿一道3～5cm深齒槽,增加修補(bǔ)面與老混凝土的黏結(jié)。

在施工中采用了改裝風(fēng)把鉆機(jī)結(jié)合噴砂打毛的工藝方法清理混凝土表面。噴射砂料選用含泥量低、石英顆料含量高的中粗砂，最大粒徑0.5cm。噴射壓力0.5MPa，耗氣量為6m3/min。基面經(jīng)噴砂處理后，再用潔凈高壓水沖洗，露出新鮮的混凝土層面。修補(bǔ)面經(jīng)驗(yàn)收合格后，用噴霧器噴射丙乳基液濕潤混凝土基面，進(jìn)行丙乳砂漿噴射施工。

4.3 丙乳砂漿的配制

4.3.1 原材料

丙乳砂漿的原材料包括：水泥、砂子、水和丙乳原漿。?水泥:根據(jù)丙乳砂漿的施工技術(shù)要求，本工程采用PO.42.5級；?砂子:經(jīng)過網(wǎng)目2.5mm篩子篩選，晾干不含水分；?拌和用水:使用符合拌和質(zhì)量要求的水；?丙乳原漿:采用丙烯酸共聚脂乳液。

4.3.2 丙乳砂漿的配合比確定

參照已使用丙乳砂漿處理過的類似工程的施工配合比，通過試驗(yàn)確定丙乳砂漿配合比。

4.3.3 丙乳砂漿的拌制

丙乳砂漿配比要求嚴(yán)格，各種原材料重量誤差不超過0.5%，由專人負(fù)責(zé)稱量各種原材料，稱量容器干凈無油污。拌和采用人工拌和法，拌和量根據(jù)施工條件確定，以在30min內(nèi)用完為宜，對超過30min、未使用完的丙乳砂漿，作廢棄處理。

丙乳砂漿拌制：先將稱好的水泥、砂子(2.5mm過篩)干拌均勻，然后再將稱好的水和丙乳混合后加入灰砂中，濕拌均勻(見圖3)。

圖3 丙乳砂漿拌和流程

4.4 涂刷界面劑

在已鑿毛清洗驗(yàn)收合格的混凝土基層上涂刷一層丙乳凈漿，涂刷要薄而均勻，不漏涂、不流淌，在丙乳凈漿未硬化前即可噴射丙乳砂漿。

4.5 噴射丙乳砂漿

先用丙乳砂漿將受噴面的較大坑洼處基本找平，待其固結(jié)后再在受噴面上噴射丙乳砂漿，噴槍移動要求平穩(wěn)、勻速，噴嘴距受噴面20～30cm，噴射角度與受噴面垂直。

4.6 滾涂丙乳水泥凈漿

砂漿表面基本固結(jié)后，在表面滾涂一層丙乳水泥凈漿。

4.7 養(yǎng)護(hù)

混凝土表層滾涂完丙乳凈漿后用噴霧器噴霧養(yǎng)護(hù)兩周。

5 施工中注意事項(xiàng)

為避免出現(xiàn)修復(fù)部位空鼓現(xiàn)象，施工中注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn)：?混凝土基面鑿毛要徹底，無漏鑿、無浮石；?基面清理要潔凈，無浮塵、無積水；?丙乳基液涂刷要均勻，無漏落、無積液；?砂漿噴涂要連續(xù)，氣壓控制要均衡，時(shí)間控制要合理。在時(shí)間控制上一般以上次工序砂漿基本初凝為最佳；?養(yǎng)護(hù)要跟上，面層保持濕潤，避免出現(xiàn)干縮太快，表層龜裂。

本工程丙乳砂漿抹面面積約7000m2，為檢驗(yàn)施工質(zhì)量，施工過程中對丙乳砂漿進(jìn)行了現(xiàn)場取樣，依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定制作、養(yǎng)護(hù)。抗壓、抗折試驗(yàn)均用4cm×4cm×16cm的試件；與老混凝土黏結(jié)強(qiáng)度用(4cm×4cm×16cm)1/2試件的斷茬做黏結(jié)面；抗拉試驗(yàn)用小8字模試件；抗凍試驗(yàn)采用10cm×10cm×40cm試件，抗?jié)B試驗(yàn)用10cm×8cm×3cm的圓臺形試件。現(xiàn)場取樣組數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果為：抗壓22組(設(shè)計(jì)要求不小于30MPa，實(shí)測36.4～42.6MPa)，抗折22組(設(shè)計(jì)要求不小于8MPa，實(shí)測9.8～11.0MPa)，抗拉22組(設(shè)計(jì)要求不小于5MPa，實(shí)測6.2～7.4MPa)，與老混凝土黏結(jié)強(qiáng)度22組(設(shè)計(jì)要求不小于2.0MPa，實(shí)測2.3～2.9MPa)，抗?jié)B1組(設(shè)計(jì)要求不小于1.5MPa，實(shí)測大于1.5MPa)，抗凍l組(設(shè)計(jì)要求不小于300，實(shí)測大于300)。試驗(yàn)結(jié)果證明，各項(xiàng)強(qiáng)度值均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，現(xiàn)場修補(bǔ)部位表面平整、完好、密實(shí)，經(jīng)階段驗(yàn)收，丙乳砂漿材料性能及抹面質(zhì)量均滿足工程設(shè)計(jì)要求。

6 應(yīng)用效果

工程處理部位經(jīng)過3年多的運(yùn)行檢驗(yàn)，未再出現(xiàn)剝蝕或裂縫，外觀質(zhì)量狀態(tài)良好，極大地發(fā)揮了工程效益。

7 結(jié) 語

丙乳砂漿具有成本低、無毒、施工方便、同基底混凝土黏結(jié)好、抗凍、抗碳化、耐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用在水利工程溢流面和水工建筑物水位臨界面凍融破壞修復(fù)處理效果良好。工程實(shí)踐證明：噴射丙乳砂漿技術(shù)作為防止水工混凝土建筑物凍融和碳化剝蝕破壞的措施，是目前較成功的修復(fù)防護(hù)材料和行之有效的施工技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)具有投資少、施工方便、工期短的特點(diǎn)。因此，在水工建筑物修復(fù)工程中具有較高推廣應(yīng)用價(jià)值。