CRETO材料在萬年閘泵站引水渠襯砌板混凝土凍融破壞修復中的應用

黃九常，楊克坤，侯彩云，任澤儉

（1.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109；2.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013；3.山東創元水務有限公司，山東 濟南 250012）

1 引言

我國淮河以北冬季常見結冰現象，水工混凝土常見凍融破壞，渠道襯砌板混凝土由于厚度較薄，一般為100 mm左右，容易凍透，渠道水位波動較大，因此水位波動區更容易受到凍融破壞。混凝土凍融破壞的顯著特征就是受冰水侵蝕后表面剝落，受陽光、CO2、干濕交替等綜合因素影響后會逐年加劇，嚴重時可能露出石子。萬年閘泵站引水渠襯砌板混凝土經過10余年運行出現了不同程度凍融破壞現象。

2 工程概況

萬年閘泵站樞紐位于韓莊運河中段，是南水北調東線工程的第八級抽水梯級泵站、山東境內的第二級泵站，緊鄰萬年閘船閘，調水期引水渠水位波動頻繁，襯砌板部分位于引水閘后引水渠段，為現澆混凝土襯砌結構，厚度為80 mmC20現澆混凝土板，下層為250 g/m2的土工布1層、厚度為60 mm直徑為5～20 mm碎石墊層，再下層是厚度為150 mm中粗砂墊層，渠道襯砌高度5.5 m，邊坡混凝土設計強度等級為C20，抗滲等級為W8，抗凍等級為F200。引水渠于2008年7月通過水下工程階段驗收，之后渠道正常蓄水。工程投入運行10余年以來總體良好。工程所在地棗莊屬于暖溫帶氣候區，為夏熱冬冷、四季分明的大陸性季風氣候，冬季12、1月渠道存在結冰現象，但運行以來未形成過冰蓋。

3 凍融現象及修復工藝選擇

從2013年起至今，混凝土襯砌板水位波動區表面陸續出現表面爆皮、砂漿脫落、露碎石、碎石脫落現象，破壞嚴重處深度已接近2 cm，并呈現逐年增大趨勢。個別襯砌板混凝土部分開始出現開裂、脫空起鼓等現象。2019年9月，將引水渠水位降至最低水位以下，發現常年在水面以下的第二塊混凝土襯砌板較為完整，沒有明顯破損。從以上外觀現象分析，較為符合凍融破壞的直觀特征。為確保襯砌板混凝土的設計使用功能及耐久性要求、恢復砌襯板混凝土觀感、確保南水北調東線一期萬年閘泵站樞紐工程的正常運行和安全，亟需對輸水渠渠道襯砌板混凝土病害進行維修。參考2017年南水北調東線濟平干渠襯砌板凍融破壞維修工程經驗，采用RMO高性能濃縮性缺陷柔性修補劑修復和外噴DPS深層滲透結晶保護層相結合的工藝，對渠道襯砌板混凝土進行維修。

4 RMO柔性修補劑修復與外噴DPS深層滲透結晶保護層工藝

4.1 美國CRETO環球公司及產品

美國CRETO環球公司成立于1918年，其抗滲防腐產品應用于世界5 000多個城市，1995年進入亞洲地區。RMO是CRETO公司生產的專利產品中Repair Mortar Overlar的簡稱，DPS是CRETO公司生產的專利產品中Deep Penetrating Sealen的簡稱。山東創元水務有限公司已在南水北調山東段、山東膠東調水、德州李家岸灌區、濟南自來水廠等30多項水利、市政工程使用CRETO材料進行施工。

4.1.1 RMO產品簡介

RMO是一種高性能濃縮性缺陷修補產品，與磚、石、混凝土等不同的基材具有極好的結合性能，是傳統修補材料的更新替代產品。RMO與水泥基材料具有優異的相容性，經RMO改性后的水泥砂漿，與基材之間的黏結強度、韌性得到大幅度提高，其耐水性、抗滲性、抗凍性、抗碳化、抗化學侵蝕、抗干濕循環等耐久性也會顯著提高，是修補混凝土裂縫、對受損混凝土進行修復的理想產品，修復后的混凝土抵抗凍融、碳化、干濕循環、鹽類侵蝕的能力顯著提高。

RMO為發明專利產品，采用獨特的配方，可促進水泥的水化反應，并在硬化體內部形成膜層，填補硬化體內部缺陷，并有效阻止外部的水、侵蝕性介質等的傳輸。此外，該產品含有獨特的雙親結構，在滿足優異的防水能力的同時，實現與水泥基材料等的良好黏結。

RMO改性水泥基修補材料，還可以通過添加顏料或使用不同的模板輕松完成不同的裝飾效果，處理過的補丁或涂層經久耐用，克服了普通修補材料易開裂等弊病。

RMO不改變材料表面顏色和紋理，無毒無味不燃，呈乳白色，符合飲用水標準，不傷害土工布和保溫層。

4.1.2 DPS產品簡介

DPS產品屬環保型無機水性防水防護劑，可有效改善和提高混凝土的性能，對混凝土具有高滲透和持久保護功能，

DPS噴涂后可滲透至混凝土內部結晶形成永久性防護層，提高了混凝土的抗滲性、耐久性和耐腐蝕性，使其具有自我愈合裂縫和防護的功能，防護功能全面、適用范圍廣，經用戶使用反映良好，具有性價比高、操作簡便、迎水面背水面均可使用的特點，可以延長混凝土構筑物的使用壽命。

4.2 工藝流程

襯砌板表面松動處剔鑿→破損嚴重部位襯砌板替換→剔鑿面沖洗干凈→RMO底涂→RMO防碳化砂漿分層施工→防碳化層養護→聚硫密封膏嵌縫及竣工清理→噴一層DPS。

4.3 主要施工方法

4.3.1 襯砌板表面凍融破壞處剔鑿

施工前，對襯砌板表面松動處進行剔鑿，鑿除至堅硬的混凝土面，并將垃圾外運。

4.3.2 破損嚴重部位襯砌板置換

對破損嚴重、強度較低或起鼓明顯以及龜裂或裂縫較多板塊的部位進行整體置換。

4.3.3 剔鑿面沖洗干凈

清除混凝土面污物、粉塵、碎塊及松動混凝土后，用高壓風和清水沖洗干凈，在施工RMO底涂前要使修補面處于濕潤或半濕潤狀態，但不能有明水。

4.3.4 噴抹RMO底涂施工

噴抹RMO底涂，此底涂可加強原有混凝土面層與新找平層的黏結力，注意底涂隨抹灰隨噴，保持基層濕潤。

4.3.5 RMO防碳化砂漿分層施工

將1∶2.5 RMO防碳化砂漿用攪拌機均勻拌合，每次拌制的砂漿要求能在60～90 min內使用完，不宜一次拌和過多。選用優質河砂，采用普通硅酸鹽32.5R水泥；攪拌用水選用清潔的生活用水；RMO防碳化砂漿進行充分攪拌，然后投入輸送泵進行噴涂施工或者直接手工涂抹，具體工序如下。

（1）手工涂抹要在攤鋪后，及時用力向同一方向壓抹，操作速度要快，要求一次用力抹平，避免反復抹面，做到砂漿層密實、表面平整光滑，不需第二次收光，如遇氣泡要刺破壓緊，保證表面密實。

（2）對厚度較大的部位采用分層抹壓，每層涂抹厚度控制1 cm。待第一層砂漿終凝后，再抹第二層砂漿，砂漿鋪設到位后用力壓實，然后抹面。

（3）對于混凝土表面剝蝕的缺陷處理，根據施工人員及工具配備情況，合理安排每次施工面積，施工面積較大時須分塊跳倉施工。

（4）待表層砂漿初凝后，要及時進行砂漿表面養護，并進行收光處理。修補后的表面應光滑平整，與周邊混凝土襯砌板平順銜接。

（5）砂漿施工宜在早、晚進行，注意防風和陽光直射，施工過程中要注意保溫，大風天不宜施工。

4.3.6 面層養護

砂漿表面略干后，宜噴霧養護或薄膜覆蓋。砂漿終凝后灑水養護，表面要求濕潤狀態，持續5～7 d。在陽光直射或風口部位，注意遮陽、保濕。

4.3.7 聚硫密封膏嵌縫及竣工清理

（1）標記位置，按照標記彈線，切割、剔出施工縫。

（2）用鼓風機等工具將施工縫清理干凈。

（3）按照聚硫密封膏的使用說明進行攪拌。

（4）用攪拌好的密封膏進行嵌填壓光。

（5）待密封膠凝固后清理施工面。

4.3.8 外噴DPS深層滲透結晶保護層

施工面清理后，外噴DPS深層）滲透結晶保護層，DPS能滲透到混凝土中，與“游離”堿及氫氧化鈣發生反應，在所有空隙及顆粒表面形成硅膠膜，硅膠進一步與混凝土的堿發生反應，硅膠轉化為玻璃狀結構，密封所有空隙，固化整個襯砌板混凝土，強化了防裂、防滲、防腐性能。

5 結語

RMO柔性修補劑是一種丙烯酸類聚合物乳液，將它與普通硅酸鹽水泥按比例調配的水泥漿或水泥砂漿涂抹于混凝土表面，形成防老化、防凍融、防碳化、耐腐蝕的保護涂層，再外噴DPS深層滲透結晶保護層。該施工工藝是在山東省南水北調東線濟平干渠和膠東調水混凝土襯砌渠道修復的基礎上，進行了進一步調整優化，取得了較好的效果，可以在新舊工程中廣泛應用，值得在類似混凝土工程表面修復上借鑒。