丙乳砂漿在混凝土加固中的應(yīng)用

1、丙乳砂漿在混凝土加固中的應(yīng)用 - 結(jié)構(gòu)理論摘要： 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(hù)面修補(bǔ)材 料，和樹脂基修補(bǔ)材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工藝 簡(jiǎn)單及質(zhì)量容易保證等優(yōu)點(diǎn)。 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(jìn)行 5070 年代修建的大中型水庫(kù)和水閘的除險(xiǎn)加固工 程，對(duì)已建水工混凝土建筑物進(jìn)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

2、質(zhì)量差等老化問題。 水工混凝土建筑物的主要任務(wù) 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(yán)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(huì)產(chǎn)生大 量的漏水，使建筑物的安全運(yùn)行受到嚴(yán)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(shí)滲漏會(huì)導(dǎo)致水量的損失，影響到工程經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2 丙乳砂漿特性 丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的簡(jiǎn)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(xué)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

3、鑒定， 1988年獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。 已列入工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)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(hù)面和修補(bǔ)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(yīng)力狀態(tài)得 到改善，可以承受變形而使水泥石應(yīng)力減少， 產(chǎn)生裂縫的可能性也減 少，同時(shí)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(kuò)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

4、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 13 倍，抗拉強(qiáng)度提 高 1.351.5 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(qiáng)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(dá)到防止老混凝土進(jìn)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(biāo)見下表。丙乳砂漿與普通砂漿性能指標(biāo)比較表序號(hào)

5、性 能 普通砂漿 丙乳砂漿 試 驗(yàn) 方 法1抗壓強(qiáng)度（ MPa）5044.22抗拉強(qiáng)度（ MPa）5.57.63抗折強(qiáng)度（ MPa）10.716.94 極限引伸率（ 1 10-6） 228 5589005 抗拉彈性模量（ 1 104MPa） 2.6 1.656 收縮變形（ 1 10-6） 1271 5367 與老砂漿粘結(jié)強(qiáng)度（ MPa ） 1.4 8.08 與鋼板粘結(jié)強(qiáng)度（ MPa） 0 0.91.69 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(jī)11 快速碳化深度（ mm） 3.6 0.8 20%C02濃度碳

6、化 20 天12 鹽水浸后氯離子滲透深度（ mm） >20 1.013 碳化強(qiáng)度損失 13 14 碳弧燈全氣候老化 2160h14 2天吸水率（ %） 12 0.815 抗凍性 / >300 快凍循環(huán)備注 :實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(bǔ)加固可采用水泥基和樹脂基修補(bǔ)材料。 樹脂基修補(bǔ)材料常用的 主要是環(huán)氧樹脂砂漿， 雖具有強(qiáng)度高且強(qiáng)度增長(zhǎng)快， 能抵抗多種化學(xué) 物質(zhì)的侵蝕， 但是材料的力學(xué)性能與基底混凝土不僅相一致， 如

7、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(diǎn)，施工環(huán)境要求高，成本大，用來修復(fù)水工混凝土建筑物不 太理想；水泥基修補(bǔ)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(jiǎn)單，易操作 和控制施工質(zhì)量，并適合潮濕面粘結(jié)，與基礎(chǔ)混凝土溫度適應(yīng)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(diǎn)。 關(guān)于丙乳砂漿批擋采用厚度應(yīng)根據(jù)修補(bǔ)部位的具體情況要

8、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(jìn)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(jiǎn)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(jí)普通硅酸鹽水泥； 砂子為 粒徑小于 2.5mm 的當(dāng)?shù)睾由埃白拥募?xì)度模數(shù) 1.6，為細(xì)砂，要求采 用過篩；聚合物丙乳的固體含量為 3948%，砂漿用水總量應(yīng)考慮丙 乳中的含水量。丙乳砂漿配合：灰砂比 1：11：2；灰乳比 1： 0.151： 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(bǔ)采用下限配合比；有防滲要求的

9、裂縫、沖磨、空蝕等修補(bǔ)采用上限配合比。施工前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(yīng)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(jiǎn)單， 可采用人工抹壓和機(jī)械噴涂?jī)煞N 施工方法， 只要掌握關(guān)鍵的施工養(yǎng)護(hù)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(shí)，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(kuò)大水灰比。每次拌制的丙乳砂漿，要求能在

10、3045 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(duì)露鋼筋表面進(jìn)行處理，對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹處理后刷2遍紅丹油漆后用 M10 砂漿批擋恢復(fù)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(yīng)用鋼釬打毛， 然后用清水沖洗干凈、 潤(rùn)濕，施工前應(yīng)使混凝土表面處于面干飽和狀態(tài)。（3）為保證質(zhì)量應(yīng)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(shí)采用倒退法進(jìn)行，即加壓方向與剛 建砂漿層前進(jìn)方向相反，要求丙乳砂漿層密實(shí)，表面平整光滑，砂漿 鋪筑到

11、位后，用力壓實(shí)，隨后抹面，注意向一個(gè)方向抹平，不要來回多次抹，不需第二次收光。 修復(fù)面積較大時(shí)，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(jìn)行水 噴霧養(yǎng)護(hù)或用薄膜覆蓋，養(yǎng)護(hù) 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(hù)，使砂漿面層始終 保持潮濕狀態(tài) 7 天。在陽(yáng)光直射或風(fēng)口部位， 注意采取合理的遮陽(yáng)和 保濕措施。4 工程實(shí)例 采用丙乳砂漿進(jìn)行水工混凝土表面防護(hù)修補(bǔ)，國(guó)外 1964 年已開始使 用這種材料，根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料 ，1985 年以來國(guó)內(nèi)在潘家口水庫(kù)加 固、南灣水庫(kù)溢洪道加固、 山東省南四湖二級(jí)節(jié)制閘

12、加固、福建山仔 碾壓混凝土壩上游防滲涂層、 廣西蒙山水庫(kù)、 上海陳家沖溢洪道公路 橋大梁裂縫修補(bǔ)、 韶山灌區(qū)渡槽表面修補(bǔ)、 江蘇萬福閘加固等十多個(gè) 工程采用這種材料進(jìn)行各種表面防護(hù)修補(bǔ)， 最長(zhǎng)使用年限已達(dá) 20 年， 均取得良好的效果。省內(nèi)第一個(gè)采用丙乳砂漿進(jìn)行表面防滲修補(bǔ)的工程是瓊海市石合水 庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的溢洪道側(cè)墻和中墩，總修補(bǔ)面積 1130m2。已施 工完成，業(yè)主、設(shè)計(jì)及施工單位認(rèn)為，修補(bǔ)效果良好，有待洪水的驗(yàn) 證。松濤水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程南豐進(jìn)水塔混凝土表面修補(bǔ)加固工程，經(jīng)過36 年的運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)查看后發(fā)現(xiàn)，由于南豐進(jìn)水塔承受水流長(zhǎng)期沖刷， 攔污柵操作平臺(tái)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