丙乳砂漿在混凝土加固中的應用

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摘要： 丙乳砂漿由于具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能，是一種新型混凝土建筑物的水泥基護面修補材料，和樹脂基修補材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工藝簡單及質(zhì)量容易保證等優(yōu)點。可在水工混凝土建筑物各種老化加固處理中使用和推廣。

關(guān)鍵字： 丙乳 丙乳砂漿 丙乳凈漿 水工混凝土建筑物 配合比 施工工藝   1 前言 我省目前正進行50~70年代修建的大中型水庫和水閘的除險加固工程，對已建水工混凝土建筑物進行各種老化加固處理是主要內(nèi)容之一，即解決各種原因造成的裂縫和表面剝蝕、水質(zhì)侵蝕、沖磨、空蝕、鋼筋銹蝕、混凝土質(zhì)量差等老化問題。水工混凝土建筑物的主要任務是擋水、引水、輸水和泄水，混凝土老化造成的結(jié)果是裂縫的存在，裂縫往往是多種因素聯(lián)合作用的結(jié)果，嚴重的裂縫和表面剝蝕及鋼筋銹蝕不僅危害水工混凝土建筑物的整體性和穩(wěn)定性，而且還會產(chǎn)生大量的漏水，使建筑物的安全運行受到嚴重威脅，加速混凝土結(jié)構(gòu)老化，縮短水工混凝土建筑物的使用壽命，造成其耐久性產(chǎn)生很大危害。同時滲漏會導致水量的損失，影響到工程經(jīng)濟效益和社會效益。   2  丙乳砂漿特性 丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的簡稱，是一種高分子聚合物的水分散體，是一種水泥改性劑，是由南京水利科學研究院科研成果直接轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)品， 1986年已通過水利部鑒定，1988年獲國家科技進步三等獎。已列入《工業(yè)建筑防腐設計規(guī)范》（GB50046-95）作為化工耐腐蝕材料。加入水泥砂漿后為聚合物水泥砂漿，屬于高分子聚合物乳液改性水泥砂漿，適用于水利、公路、工業(yè)及民用建筑等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防滲、防腐護面和修補工程。 丙乳砂漿中聚合物膜彈性模量較小，它使水泥漿體內(nèi)部的應力狀態(tài)得到改善，可以承受變形而使水泥石應力減少，產(chǎn)生裂縫的可能性也減少，同時聚合物纖維越過微裂縫，起到橋架作用，縫間都有聚合物纖維相連，所形成的均質(zhì)聚合物框架，作為填充物跨過已硬化的微裂縫，限制微裂縫的擴展，微裂縫常在聚合物膜較多處消失，顯示聚合物的抗裂作用；另外，聚合物有減水作用，使砂漿的水灰比減小，聚合物膜填充了水泥漿體的孔隙，切斷了孔隙與外界的通道，起到密封的作用。 丙乳砂漿與普通砂漿相比，具有極限拉伸率提高1~3倍，抗拉強度提高1.35~1.5倍，抗拉彈模降低，收縮小，抗裂性顯著提高，與混凝土面、老砂漿及鋼板粘結(jié)強度提高4倍以上，2天吸水率降低10倍，抗?jié)B性提高1.5倍，抗氯離子滲透能力提高8倍以上等優(yōu)異性能，使用壽命基本相同，且具有基本無毒、施工方便、成本低，以及密封作用，能夠達到防止老混凝土進一步碳化，延緩鋼筋銹蝕速度，抵抗剝蝕破壞的目的。具體性能指標見下表。 丙乳砂漿與普通砂漿性能指標比較表 序號    性        能    普通砂漿    丙乳砂漿    試 驗 方 法 1    抗壓強度（MPa）    50    44.2      2    抗拉強度（MPa）    5.5    7.6      3    抗折強度（MPa）    10.7    16.9      4    極限引伸率（1╳10-6）    228    558~900      5    抗拉彈性模量（1╳104MPa）    2.6    1.65      6    收縮變形（（1╳10-6）    1271    536      7    與老砂漿粘結(jié)強度（MPa）    1.4    8.0      8    與鋼板粘結(jié)強度（MPa）    0    0.9~1.6      9    滲水高度（mm）    90    35    1.5MPa水壓,恒壓24h. 10    磨耗百分率（%）    5.38    3.97    雙圓柱園盤耐磨機 11    快速碳化深度（mm）    3.6    0.8    20%C02濃度碳化20天 12    鹽水浸后氯離子滲透深度（mm）    >20    1.0      13    碳化強度損失    13    14    碳弧燈全氣候老化2160h 14    2天吸水率（%）    12    0.8      15    抗凍性    /    >300    快凍循環(huán) 備注:實驗試件的灰砂比均為1:1，水灰比相同；丙乳砂漿的丙乳摻入量為水泥重量的30%。 3  丙乳砂漿在水工混凝土建筑物加固中應用 關(guān)于水工混凝土裂縫和表面剝蝕、水質(zhì)侵蝕、沖磨、空蝕、鋼筋銹蝕等修補加固可采用水泥基和樹脂基修補材料。樹脂基修補材料常用的主要是環(huán)氧樹脂砂漿，雖具有強度高且強度增長快，能抵抗多種化學物質(zhì)的侵蝕，但是材料的力學性能與基底混凝土不僅相一致，如其膨脹系數(shù)大于基底混凝土而開裂脫落、不適合潮濕面粘結(jié)、不耐大氣老化等缺點，施工環(huán)境要求高，成本大，用來修復水工混凝土建筑物不太理想；水泥基修補材料有普通水泥砂漿和聚合物水泥砂漿，普通水泥砂漿在與老混凝土表面粘結(jié)、本身抗裂和密封等性能不如聚合物（丙乳）水泥砂漿，丙乳砂漿與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂砂漿相比，不僅成本低，而且施工與普通水泥砂漿相似，可人工涂抹，施工工藝簡單，易操作和控制施工質(zhì)量，并適合潮濕面粘結(jié)，與基礎混凝土溫度適應性好，使用壽命同普通水泥砂漿，克服了環(huán)氧樹脂砂漿常因其膨脹系數(shù)大于基底混凝土而開裂、鼓包與脫落等缺點。 關(guān)于丙乳砂漿批擋采用厚度應根據(jù)修補部位的具體情況要求的確定，一般為2cm左右，按丙乳凈漿打底+丙乳砂漿+丙乳凈漿刷面結(jié)構(gòu)體系來進行采用。 3.1 丙乳砂漿原材料和配合比選用 丙乳砂漿是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂漿的簡稱，屬于高分子聚合物乳液改性水泥砂漿。水泥宜采用32.5R以上級普通硅酸鹽水泥；砂子為粒徑小于2.5mm的當?shù)睾由?，砂子的細度模?shù)1.6，為細砂，要求采用過篩；聚合物丙乳的固體含量為39~48%，砂漿用水總量應考慮丙乳中的含水量。 丙乳砂漿配合：灰砂比1：1~1：2；灰乳比1：0.15~1：0.3；水灰比40%左右。建議水工混凝土建筑物表面剝蝕、水質(zhì)侵蝕、鋼筋銹蝕修補采用下限配合比；有防滲要求的裂縫、沖磨、空蝕等修補采用上限配合比。施工前應根據(jù)現(xiàn)場水泥和砂子及施工和易性要求通過試拌確定水灰比，丙乳砂漿應盡量選用小水灰比。 打底和最后刷面層采用的丙乳凈漿配和比為1kg丙乳加2kg水泥攪拌成漿。  3.2 丙乳砂漿施工工藝 丙乳砂漿施工方便，配制拌和簡單，可采用人工抹壓和機械噴涂兩種施工方法，只要掌握關(guān)鍵的施工養(yǎng)護要求，施工質(zhì)量是容易得到保證的。下面僅介紹人工抹壓法施工的主要施工工藝要求。 （1）丙乳砂漿拌制時，先將水泥和砂子拌均勻，再加入經(jīng)試拌確定的水量及丙乳，充分拌和均勻，材料必須稱量正確，尤其是水和丙乳，拌和過程中不能隨意擴大水灰比。每次拌制的丙乳砂漿，要求能在30~45分鐘內(nèi)使用完，不宜一次拌和過多數(shù)量，一次拌和量以控制在10kg水泥為宜（人工抹壓施工）。 （2）施工前先對露鋼筋表面進行處理，對鋼筋進行除銹處理后刷2遍紅丹油漆后用M10砂漿批擋恢復至原有斷面。然后采用鋼絲刷刷除混凝土表面浮層的污物、塵土和松軟、脆弱部分（有油漆等油脂污染部位用丙酮洗刷），特殊部位應用鋼釬打毛，然后用清水沖洗干凈、潤濕，施工前應使混凝土表面處于面干飽和狀態(tài)。 （3）為保證質(zhì)量應先用丙乳凈漿打底，然后分層抹壓丙乳砂漿，每層厚度控制在5mm左右。抹壓時采用倒退法進行，即加壓方向與剛建砂漿層前進方向相反，要求丙乳砂漿層密實，表面平整光滑，砂漿鋪筑到位后，用力壓實，隨后抹面，注意向一個方向抹平，不要來回多次抹，不需第二次收光。修復面積較大時，隔塊跳開分段施工效果更好。 （4）丙乳砂漿抹壓后約4h（表面略干后），采用農(nóng)用噴霧器進行水噴霧養(yǎng)護或用薄膜覆蓋，養(yǎng)護1天后再用毛刷在面層刷1道丙乳凈漿，要求涂均、密封，待凈漿終凝結(jié)硬后繼續(xù)噴霧養(yǎng)護，使砂漿面層始終保持潮濕狀態(tài)7天。在陽光直射或風口部位，注意采取合理的遮陽和保濕措施。 4 工程實例 采用丙乳砂漿進行水工混凝土表面防護修補，國外1964年已開始使用這種材料，根據(jù)國內(nèi)有關(guān)資料 ，1985年以來國內(nèi)在潘家口水庫加固、南灣水庫溢洪道加固、山東省南四湖二級節(jié)制閘加固、福建山仔碾壓混凝土壩上游防滲涂層、廣西蒙山水庫、上海陳家沖溢洪道公路橋大梁裂縫修補、韶山灌區(qū)渡槽表面修補、江蘇萬福閘加固等十多個工程采用這種材料進行各種表面防護修補，最長使用年限已達20年，均取得良好的效果。 省內(nèi)第一個采用丙乳砂漿進行表面防滲修補的工程是瓊海市石合水庫除險加固工程中的溢洪道側(cè)墻和中墩，總修補面積1130m2。已施工完成，業(yè)主、設計及施工單位認為，修補效果良好，有待洪水的驗證。 松濤水庫除險加固工程南豐進水塔混凝土表面修補加固工程，經(jīng)過36年的運行，現(xiàn)場查看后發(fā)現(xiàn)，由于南豐進水塔承受水流長期沖刷，攔污柵操作平臺框架和豎井混凝土外表面多處存在鋼筋裸露、混凝土表面碳化、大部分表面粗骨料出露及施工縫結(jié)合不佳等老化病害現(xiàn)象，屬于典型的水工混凝土老化建筑物。擬采用2cm厚丙乳砂漿進行表面修補加固，總修補面積為1850.6m2。 5 結(jié)語 丙乳砂漿是一種新型的護面修補材料，具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能。對國內(nèi)和省內(nèi)有關(guān)在水工混凝土表面的各種修復工程中的應用進行總結(jié)和分析，必要時通過科研、試驗等手段，為我省已建水工混凝土建筑物進行各種老化加固處理和新建工程提供選擇。