丙乳砂浆在渡槽加固施工中的应用

2010-03-21胡爱文

湖南水利水电 2010年4期

胡爱文

（桃江县桃花江灌区管理局益阳市413400）

1 工程概况

百亩村渡槽位于桃江县鸬鹚渡镇，橫跨省道308线，是桃花江灌区沾溪干渠主要水工建筑物，全长61 m，由C20钢筋混凝土浇注的简支U形渡槽，排架高度16.5 m，设计过水断面1.4 m2，纵坡1/300，于1972年建成。30多年来，因水流冲刷、空蚀气蚀以及砼碳化等原因，渡槽进、出口渐变段粉饰面开裂剥落，槽身遍布蜂窝麻面、裂缝，钢筋外露现象严重，伸缩缝止水橡胶老化，漏水严重，流态极不平稳，经安全状态综合评定为C类工程。

2 防渗处理方案的选定

处理施工前，初步选定采用环氧树酯基和水泥基处理，并进行了对比：树脂基修补材料中环氧树脂砂浆，虽具有较高的强度和抗蚀抗渗能力，但是材料的力学性能与基底混凝土不相一致，如其膨胀系数大于基底混凝土而开裂脱落、不适合潮湿面粘结、不耐大气老化等缺点，施工环境要求高，成本大，用来修复水工混凝土建筑物不太理想；水泥基修补材料有普通水泥砂浆和聚合物水泥砂浆，普通水泥砂浆在与老混凝土表面粘结、本身抗裂和密封等性能不如丙乳砂浆，丙乳砂浆与传统环氧树脂砂浆相比，不仅成本低，而且施工与普通水泥砂浆相似，可人工涂抹，施工工艺简单，易操作和控制施工质量，并适合潮湿面粘结，与基础混凝土温度适应性好，使用寿命等同普通水泥砂浆，克服了环氧树脂砂浆常因其膨胀系数大于基底混凝土而开裂、鼓包与脱落等缺点。最终选用丙乳砂浆对百亩村渡槽进行改造处理（普通砂浆与丙乳砂浆的性能比较如附表所示）。

附表丙乳砂浆与普通砂浆性能参数比较

3 丙乳砂浆的特性

丙乳砂浆是将丙乳加入到水泥砂浆，是一种聚合物水泥砂浆，属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆。丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称，是一种高分子聚合物的水分散体，是一种水泥改性剂。

丙乳砂浆的改性机理：砂浆中聚合物膜弹性模量较小，它使水泥浆体内部的应力状态得到改善，可以承受变形而使水泥石应力减少，产生裂缝的可能性也减少，同时聚合物纤维越过微裂缝，起到桥架和填充的作用，缝间都有聚合物纤维相连，所形成的均质聚合物框架，作为填充物跨过已硬化的微裂缝，限制微裂缝的扩展，微裂缝常在聚合物膜较多处消失，显示聚合物的抗裂作用；另外，聚合物有减水作用，使砂浆的水灰比减小，聚合物膜填充了水泥浆体的孔隙，切断了孔隙与外界的通道，起到密封的作用。

丙乳砂浆与普通砂浆相比，抗压强度上两者无多大差别，但丙乳砂浆比普通砂浆的极限拉伸率提高了（1～3）倍，抗拉强度也提高了（1.35～1.5）倍。丙乳砂浆的抗拉弹模降低，收缩又小，抗裂性显著提高，与混凝土面、老砂浆及钢板粘结强度均提高4倍以上，2天吸水率降低10倍，抗渗性提高1.5倍，抗氯离子渗透能力提高8倍以上等优异性能，使用寿命基本相同，且无毒、施工方便、成本低，密封效果好，能延缓钢筋锈蚀速度，抵抗剥蚀破坏。

4 丙乳砂浆在渡槽加固改造中的应用及效果

4.1 丙乳砂浆原材料和配合比选用

本次百亩村渡槽加固改造所用丙乳砂浆采用PO 325普通硅酸盐水泥，砂子为粒径小于2.5 mm的当地已过筛的细砂，聚合物丙乳的固体含量为39%～48%，砂浆用水总量考虑了丙乳中的含水量。其配合比为：灰砂比1∶2；灰乳比1∶0.3；水灰比1∶2.5。打底和最后刷面层采用的丙乳净浆配合比为1 kg丙乳加2 kg水泥搅拌成浆。

4.2 丙乳砂浆施工工艺

丙乳砂浆施工方便，配制拌和简单，可采用人工抹压和机械喷涂两种施工方法。我们采用人工抹压法。其主要施工工艺要求如下：

（1）丙乳砂浆拌制时，先将水泥和砂子拌均匀，再加入经试拌确定的水量及丙乳，充分拌和均匀，材料必须称量正确，尤其是水和丙乳，拌和过程中不能随意扩大水灰比。每次拌制的丙乳砂浆，要求能在45 min内使用完，不宜一次拌和过多数量，一次拌和量以控制在10 kg水泥以内。

（2）施工前先对露钢筋表面进行处理，对钢筋进行除锈处理后刷2遍红丹油漆后用M10砂浆批挡恢复至原有断面。然后采用钢丝刷刷除混凝土表面浮层的污物、尘土和松软、脆弱部分（有油漆等油脂污染部位用丙酮洗刷），特殊部位应用钢钎打毛，然后用清水冲洗干净、润湿，施工前应使混凝土表面处于面干饱和状态。

（3）丙乳砂浆的应用按丙乳净浆打底+丙乳砂浆+丙乳净浆刷面结构体系来进行。为保证质量应先用丙乳净浆打底，然后分层抹压丙乳砂浆，每层厚度控制在5 mm左右，批挡采用厚度应根据修补部位的具体情况要求的确定，一般为2 cm左右。抹压时采用倒退法进行，即加压方向与刚建砂浆层前进方向相反，要求丙乳砂浆层密实，表面平整光滑，砂浆铺筑到位后，用力压实，随后抹面，注意向一个方向抹平，不要来回多次抹，不需第二次收光。修复面积较大时，隔块跳开分段施工效果更好。丙乳砂浆抹压后约4 h（表面略干后），采用农用喷雾器进行水喷雾养护或用薄膜覆盖，养护1天后再用毛刷在面层刷1道丙乳净浆，要求涂均、密封，待净浆终凝结硬后继续喷雾养护，使砂浆面层始终保持潮湿状态7天。在阳光直射或风口部位，注意采取合理的遮阳和保湿措施。