陆水水利枢纽混凝土闸墩表面防碳化处理

周丽君,胡修明,胡会文,陈志文

(1.陆水枢纽管理局,湖北赤壁 437300;2.浙江省水电建设公司,浙江宁波 315010;3.深圳市计量质量检测研究所,广东深圳 518000)

1 概 述

陆水水利枢纽主坝、3#副坝为混凝土重力坝,2#副坝为泄洪闸,2003年发现其闸墩混凝土表面碳化较为严重,碳化深度平均达18mm,最大25mm,已达中等程度碳化;2#副坝泄洪闸闸墩表面碳化深度最大达到20mm,坝顶上游侧桥面板外缘已出现剥蚀现象,有些部位有钢筋出露。设计采用粉刷丙乳砂浆进行防碳化处理。

2 施工工艺流程

主要工艺流程见图1:

图1 丙乳砂浆施工工艺流程图

3 主要施工过程

3.1 施工准备

施工设备:配备丙乳砂浆搅拌机一台、手提砂轮机5台;搭设脚手架施工平台。

3.2 碳化深度检测

(1)检测部位。主坝:迎水面(高程47.5m以上,视水位降落情况适当调整)、溢流面、闸墩侧面、下游面和基础廊道等外表面、启闭机房排架梁柱结构表面。2#副坝泄洪闸:闸室边墙侧面(以检修门槽为界,上游高程47.5m以上,下游全部表面),启闭机房排架梁柱结构表面。3#副坝:迎水面(高程47.5m以上,视水位降落情况适当调整)、溢流面、闸墩侧面、大坝下游和基础廊道等外表面。

(2)布设测点。标明检测区域及区域代号,作好施工记录。在坝体、闸室、墩、导墙等位置布置检测点,数量按以下原则布置:①每根排架、柱检测1点。②水平每隔3m左右,垂直每隔7m左右布检测点,总体呈梅花型布置。③下游每个隔腔检测8～10个检测点。④下游每个柱梁检测1～2个检测点。

(3)配制酚酞溶液。配料药品:酚酞粉剂、纯度95%以上酒精。工器具:电子秤、量筒、500m l玻璃容器、玻璃棒。配制:用电子秤称取2克酚酞,放入玻璃容器内;用量筒量取200m l酒精倒入玻璃容器内,用玻璃棒搅拌直至全部溶解。配制的溶液浓度控制在1%～2%。

(4)混凝土表面凿孔。工器具:宽度不小于20mm的扁头凿钎,4磅手锤,皮老虎。凿孔:人工手锤成孔,深度为20mm,成孔后用皮老虎吹净孔内残渣。

(5)喷洒药物。工器具:喷壶、酒精喷灯、卡尺。混凝土干燥:若混凝土含水率较高,应先用酒精喷灯将其烤干。喷洒:将配制好的1%酚酞溶液倒入喷壶内,盖紧壶盖,试喷并保证其成雾状,然后朝孔内喷洒,至其孔内全部表面已见潮湿。

检测:在滴定酚酞5m in后,目测界定变色分界线,标准为:已碳化的混凝土不变色,未碳化的混凝土变为红色,用卡尺测量未变色深度,即为混凝土碳化深度。现场混凝土碳化深度检测显示,混凝土碳化深度在0～3.5cm范围内,根据实际检测记录控制清理,没有碳化部分不处理,碳化较深部位深凿,并将碳化部分清理干净。2#门槽混凝土碳化深度检测记录见表1。

3.3 旧混凝土剥蚀面清理

对基底表面污物、尘土和松软、脆弱部位进行清除,使基底露出坚硬的混凝土表面,加以人工钢钎打毛(深度1～2mm),然后用高压水冲洗干净,并使施工面处于饱和状态。可采用钢切割机清除混凝土表面污物、尘土和松软、脆弱部分(有油漆等油脂污染部位用丙酮洗刷),再根据碳化深度用钢钎打毛施工。

表1 2#门槽混凝土碳化深度检测记录

3.4 丙乳砂浆原材料和配合比选用

(1)原材料:水泥采用赤壁市中南水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥;砂子为粒径小于2.5mm的标准石英砂,细度模数1.6的细砂,使用前过筛;水为当地陆水河河水,丙乳为南京沃特环保化工技术开发有限公司生产的两烯酸共聚乳液。聚合物丙乳的固体含量为39%～48%,砂浆用水总量应考虑丙乳中的含水量。

(2)配合比:丙乳砂浆配合为:灰砂比1∶1～1∶2;灰乳比1∶0.15～1∶0.3;水灰比0.4左右。水工混凝土建筑物表面剥蚀、水质侵蚀、钢筋锈蚀修补宜采用下限配合比;有防渗要求的裂缝、冲磨、空蚀等修补宜采用上限配合比,本项目采用的丙乳砂浆配合为:灰砂比1∶1,灰乳比 1∶0.15。施工前根据现场水泥和砂子和易性要求通过试拌确定水灰比。丙乳净浆和丙乳砂浆基本配合比见表2。

表2 丙乳净浆和丙乳砂浆基本配合比

(3)拌制砂浆。丙乳砂浆采用砂浆拌和机拌制,砂浆连续拌和4～5m in,间歇1min,在拌和机内再拌和1m in后才能使用。丙乳砂浆拌制时,先将水泥和砂子拌制均匀,再加入经试拌确定的水量及丙乳,充分拌和均匀,水和丙乳材料必须称量正确,拌和过程中不能随意扩大水灰比。

每次拌制的丙乳砂浆,在30～45min内使用完,不宜一次拌制过多,根据作业情况本工程一次拌和量用水泥控制在10kg。

打底和最后刷面层采用的丙乳净浆配合比为1kg丙乳加2kg水泥搅拌成浆。

3.5 涂刷丙乳砂浆和净浆

待基面无积水呈潮湿状时,先于基面涂刷一层丙乳净浆,以增加层间的粘结力,防止沿层渗水破坏,要求净浆涂布均匀,无漏涂、不流淌。净浆涂刷后立即摊铺搅拌均匀的丙乳水泥砂浆,丙乳砂浆要分层摊铺,每层厚度1.5cm,第一层为整平层,第二层为加强罩面层,每层均需用木抹子拍实抹平,加强罩面层用铁抹子抹光。为增加整平层和基底的粘结强度,施工人员穿胶靴在摊铺好的砂浆层上踩踏一遍,然后再用木抹子拍实抹平。对破坏深度大于1.5 cm的部位先用丙乳砂浆找平,再执行上述操作。

最后丙乳砂浆面再刷一层特定配比的丙乳净浆,要求抹面平整,注意向一个方向,一次压实抹平,不宜反复压抹,以防表面拉裂。

3.6 养护

抹光操作30m in后,砂浆表面成膜,立即用塑料膜覆盖。待砂浆终凝后(约4h),即喷雾养护24h,再撒水养护7天,7天后自然干燥养护。在阳光直射或风口部分,采取遮阳、保湿措施。

本项目自2007年1月8日起施工,至2007年6月6日完工,历时150余天。

4 施工质量控制与检测

施工中质检人员严格按施工技术要求对各道施工工序进行质量检查,保证每道工序验收合格后方能进行下道工序施工,严格按施工配合比配料,搅拌,每次丙乳砂浆搅拌量以一袋水泥为限,并在45min内用完。对超过使用时间的予以废弃,做好施工记录,对施工中出现的问题和处理方法,详细记录。

为避免阳光曝晒,施工温度一般控制在30℃以下,丙乳净浆和丙乳砂浆的配比专人配制、专人养护。

施工中先后对丙乳砂浆抗压强度和抗折强度取样5组,抗拉强度和粘接强度各3组,石英砂容重1组;送水利部长科院工程质检中心检测,5组丙乳砂浆试块90天养护平均抗压强度为43.5MPa,平均抗折强度15.5MPa,平均抗拉强度6.4MPa,平均粘接强度4.2M Pa。满足设计指标及要求。检测报告见表3。

表3 丙乳砂浆配合比及检测指标

工程完工后,长科院质检中心现场再次进行了抗压、抗折强度试验,主要性能指标均满足设计标准强度要求、粘结要求和现场环境的防腐要求。

陆水枢纽除险加固工程主坝、2#和3#副坝防碳化处理施工,总体修补面积238 202m2,工程完工两年多,丙乳砂浆保护层表面完好,无剥离、脱落现象,整体颜色均匀,达到了预期效果。