SPC砂浆在大圳灌区白洋坪渡槽维修补强中的应用

2010-02-13杨军

中国水能及电气化 2010年4期

杨军

（湖南省邵阳市大圳灌区管理局，湖南邵阳 422400）

一、工程概况

大圳灌区位于湖南省邵阳市境内，处于资水上游支流夫夷水与赧水之间的高台地带，灌区于1965年动工兴建，1972年部分工程竣工投入运行，1979年主体工程基本建成并投入运行。灌区范围涉及邵阳市新宁、武冈、洞口、隆回、邵阳5县（市）32个乡（镇）632个村的2680km2，是湖南省历史上有名的“衡邵干旱走廊”的一部分。灌区工程设计灌溉面积3.57万ha2，是一个以灌溉为主，兼顾发电、防洪、航运、城镇工矿供水和养殖等综合利用的大型水利工程。

大圳灌区工程是一个比较复杂的、庞大的体系，具有面广、线长、分散、涉及因素多的特点。为了调动各方面的积极性，灌区工程在坚持“权属统一管理、水资源统一调配、续建配套节水改造规划设计统一安排”的三统一前提下，实行分级管理。

大圳灌区输水渠道包括总干渠、干渠、分干渠、支渠及以下渠系工程，总干渠1条，干渠及分干渠5条，支渠184条，各类附属建筑物共计3535处。

白洋坪渡槽位于大圳灌区总干渠15+430处，工程于1969年建成投运，为单排架简支混凝土“U”型渡槽，共16跨，全长172.5m，槽深圆弧内径R=110cm，直墙高62cm，薄壁厚10cm，设计过流量11.0m3/s。

二、白洋坪渡槽存在的主要问题

由于渡槽建于上世纪70年代，槽身混凝土施工质量较差，经数十年运行，槽内表面混凝土剥蚀，蜂窝遍布，钢筋裸露、锈蚀；曾用普通水泥砂浆修补，但收效甚微，如果任其发展，必将严重威胁槽身结构安全，影响工程的使用寿命。出现以上现象，经分析主要有以下几种原因：

1.施工缺陷

由于渡槽槽身采用“U”型薄壁结构，钢筋保护层厚度达不到设计要求，另外该部位混凝土在拆模后易出现气泡和麻面，变相地减小了钢筋的保护层厚度，易造成钢筋的锈蚀，这种现象在少数几个渡槽中有发现。

2.冻融破坏

出现混凝土剥落的部位均是雨雪易飘落部位，尤其冬季下雪后，白天冰雪融化后使混凝土孔隙中充满水，夜晚温度降低至冰点以下，孔隙水产生物态变化，水变为冰，其体积要膨胀9%左右，从而产生膨胀应力；与此同时，混凝土在冻结过程中还可能出现冷水在孔隙中的迁移和重分布，从而在混凝土孔隙中产生渗透压，这两种应力在混凝土冻融过程中反复出现，并相互促进，使孔隙不断扩大，最终造成混凝土表面剥落和破坏。

3.设计原因

渡槽在设计过程中均采用“U”型薄壁结构，槽身壁厚仅为10cm，钢筋保护层厚度仅为2cm，造成施工困难较大，而且模板均为曲面异型模板，施工中很难控制钢筋保护层厚度，也是造成钢筋保护层剥落的又一原因。

4.含沙水流侵蚀

大圳总干渠设计坡降较大，渠中水流夹砂较为严重，加之槽内流速过快等内外因素的综合作用，造成槽内表面混凝土剥蚀。

三、处理方案

为了进一步防止渡槽钢筋锈蚀、防止混凝土老化病害的进一步加剧，灌区管理处常采取以下处理措施，如涂刷聚氯乙烯油膏、高标号砂浆、环氧砂浆、不饱和树脂玻璃钢、渗透结晶防水材料、JS复合防水涂料等，其中许多材料在开始使用的一两年内确实起到一定的作用，但随后就会失效，不但无意中掩盖了老化病害的现状，还进一步加速了老化病害的进程，严重影响渡槽的安全运行，应及时采取相应的处理措施进行修补。白洋坪渡槽当时采用了普通水泥砂浆修补，但收效甚微。最后经过仔细研究，采用了在当时还是新技术、新材料的SPC砂浆，对渡槽槽身临水面进行了维修补强。

1.SPC技术性能

SPC聚合物弹性砂浆是以丙烯酸酯及VEA乳液为主要基料，掺加特殊的表面活性剂、增湿剂、消泡剂等化工原料配制而成，具有较高的粘结性、耐酸性、防水性和抗裂性，其物理力学性能技术指标为：

抗压强度44.2MP；粘结强度3.0～8.0MP；抗折强度16.8MP；抗冻标号D300；抗渗标号＞S15；吸水率0.8%～4%

2.施工工艺

(1）基础处理：凿除疏松、风化、剥蚀层至新鲜混凝土面，用高压水冲洗干净。

(2）材料配制比：按水泥：冲砂：SPC乳液：水=1：2：0.4：0.1（重量比）的比例拌制均匀。

(3）界面处理：充分湿润混凝土表面，均匀涂刷一层SPC界面剂。

(4）抹面：采用SPC砂浆抹面，轧实抹平。当修补厚度大于20mm时，应分层抹面，每层抹面厚度宜控制在15mm以内，间隔时间1～3天。

(5）用喷雾器湿养护7天，再刮涂一道SPC聚合物涂层，自然养护28天即可。

3.注意事项

(1）不宜在雨天、冰冻时进行室外作业施工；(2）施工温度5℃～35℃为宜；(3）一次配料不宜太多，1小时内用完为宜；(4）应严格按照技术要求对抹面进行养护；(5）该品应避免受冻、受潮、暴晒，贮存在5℃以上的阴凉通风处；(6）水泥标号要求为42.5R及以上，河沙要求为中砂。