PCS防碳化及丙乳砂浆防风化施工工艺在红石嘴枢纽洪河泄水闸除险加固工程中的应用

严嘉国

一、概述

红石嘴枢纽工程位于金寨县境内，梅山水库下游9km处，是安徽省淠史杭灌区史河灌区的渠首工程。该工程兴建于1958年，1960年开始引水灌溉，是一座以灌溉为主，兼有发电、城镇供水、生态用水及旅游等综合利用的水利工程，灌溉范围包括安徽、河南两省五县（区），设计灌溉面积383万亩。

枢纽工程由南干渠进水闸、史河总干渠进水闸、冲砂闸、溢流坝、土坝、电站及洪河泄水闸等组成。

洪河泄水闸位于红石嘴渠首枢纽下游约200m处，史河总干渠左岸，主要承担史河总干渠自渠首至胡庄段两侧68km2来水的泄洪任务，该闸建于1992年，1993年投入运行，共5孔，每孔净宽4.8m，设计泄洪流量281m3/s。

二、工程现状及存在问题

洪河泄水闸闸室结构为混凝土重力式结构，上游翼墙为重力式混凝土结构，下游翼墙为浆砌条石红砂岩。现状闸墩及上游翼墙混凝土表面碳化严重，局部混凝土表面剥蚀；胸墙混凝土碳化，钢筋外露锈胀严重；下游翼墙普遍风化，砂浆老化、龟裂。

三、加固措施及施工工艺

1.混凝土防碳化施工

洪河泄水闸上游翼墙及闸墩迎水面混凝土结构碳化层采用PCS防碳化涂料处理。

PCS防碳化涂料由有机液体与无机粉料组成的双组份水性防水防碳化涂料。既具有机材料弹性变形性能好的优点，又具有无机材料耐久性好的优点。

混凝土防碳化处理采用PCS-2型抗冲磨防碳化涂料，厚度为1mm，与混凝土的粘接度大于1.0MPa，可以全面提高混凝土的抗渗能力，防止混凝土的碳化，提高其耐久性。

涂料配合比：MAXCELL玛克水∶水 =3∶1（重量比）。MAXCELL玛克水与水混合搅拌均匀，形成粘稠状的涂料。

涂料用量：涂刷法每遍用量为0.75kg/m2，涂刷总量一般为 1.5kg/m2。

（1）混凝土基层处理及要求

①基层混凝土必须牢固、密实，不得有起砂、脱落、裂缝、蜂窝及麻面等现象。对有裂缝、蜂窝等现象的劣质表面，采用聚合物水泥砂浆进行修补。

②基层表面不得有渗水、浮水或积水。

③基层表面必须洁净，不得有任何污物或粉尘杂质，表面存有水泥浆、灰尘、油污等均须清除干净。

④基层表面若有凹坑、孔穴或大于0.5mm的缝隙，原则上应用聚合物砂浆找平处理，并压实抹平。

⑤使用PCS-2防碳化涂料时，如表面干燥，则在涂刷前应进行表面预湿，但不可过湿。

（2）涂层施工

①将防碳化部位混凝土表面进行打磨、清洗，除去粉尘污物。

②涂层材料必须按配比严格配制，不得随意加水稀释。

③涂层材料搅拌要充分均匀，为防止疙瘩，需要过筛处理。切记一次拌料不能太多，随用随拌，以免浪费。

④涂层施工应按底涂层、中涂层及表涂层的顺序施涂，后一遍必须在前一遍涂层材料干燥不粘手后进行。每一遍涂层应涂刷均匀，两遍涂刷方向相互垂直，以防漏涂。特殊部位可增加涂层次数。

⑤涂层施工方法可以采用滚涂、刷涂或喷涂。滚涂适合于大面积涂层，施工效率高，质量亦好；刷涂方法较慢，适宜难以施工的区域，如拐角处等部位刷涂，或小面积施工；对于立面、斜面和底部，一次涂层厚度要薄，防止流淌。

⑥涂层施工环境温度宜在5℃～25℃，相对湿度不大于85%，在大风、雨、雾及强型日光照射下不宜施工，或采取必要的防护措施再施。

⑦防碳化涂层根据涂层厚度要求应涂刷二至三遍，每一道涂层表面干后，可再涂刷下一层。

2.防风化施工

洪河泄水闸下游翼墙砌石结构风化层采用丙乳砂浆涂抹。

（1）涂料性能

丙乳砂浆是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂浆的简称，属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆。丙乳砂浆是一种新型建筑物的修补材料，具有优异的粘结、抗裂、防水、防氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能，与传统用环氧树脂砂浆相比，丙乳砂浆更显示其优越性，不仅成本低，而且具有施工方便、与基层适应较好、耐老化等特性。与普通水泥砂浆相比其优点主要有：极限拉伸提高2～3倍，抗拉强度提高1倍，抗拉弹性模量相应减小，收缩减小很多，与老砂浆潮湿面粘结强度提高2倍以上，吸水率降低约80%，抗海水氯离子渗透能力提高8倍，在紫外型碳弧灯全气候老化箱中老化2160h后，抗拉强度和极限拉伸不降低，快冻300次循环基本无破坏。

（2）施工工艺

①基面处理：如果建筑物表面平整度较差，先人工凿除，然后用高标号水泥砂浆找平，用磨光机磨掉表层风化层及附着物，再用高压喷砂彻底清除表面风化层，露出岩石新鲜面。风化层清理完毕后用高压水枪将建筑物表面完全冲洗干净，但不能有积水。

②砂浆拌制：先将水泥、砂拌制均匀，再加入水和丙乳充分拌和均匀，拌和过程中严格控制水灰比，每次应根据作业面大小拌制，保证拌制的砂浆在30～45min内全部使用完。

③涂抹：先用丙乳净浆打底，净浆配比为1kg丙乳加2kg水泥，在净浆未硬化前铺筑丙乳砂浆，铺筑到位后用力压实，随后抹面，抹面要平整，且向一个方向抹平，不能来回多次抹，否则容易脱落和起泡。为使表面光滑美观，待丙乳沙浆表面略干后，按水泥∶丙乳∶水为1∶0.2∶0.3的比例配制丙乳净浆，在丙乳砂浆表面再刮一层。

④养护：在表层净浆表面略干后，用簿膜覆盖一昼夜再洒水养护，7d内要保持建筑物表面湿润，然后可自然风干。在阳光直射或风口部位应遮阳、保湿。

（3）注意事项

①施工期间要求气温高于5℃，最适合在平均气温20℃左右环境下施工，一般宜选择在春季或秋季施工。

②环境湿度有利于丙乳砂浆的施工，初凝时间相对延长，有利于表面抹灰收光。当环境湿度小于30%时，作业面要小，否则抹灰收光比较困难；

③施工作业面的朝向对丙乳砂浆施工质量也有影响。向阳面施工，丙乳砂浆水分蒸发快，初凝快，不利于抹灰收光，要求作业面分块要小；背阳面相对有利于施工。对基面凹凸不平整度大的部分宜分多次抹灰。

④基面的平整度对丙乳砂浆局部表面裂纹的影响非常大，基面平整度好的基本无裂纹，同时不能涂抹太厚。

⑤色差，由于朝向、施工时间以及基面深浅的不同，丙乳砂浆表面存在色差，实际施工过程中为了减少色差往往采用满涂丙乳净浆掺1%白水泥浆2～3遍，实践表明效果很好。

四、结语

碳化、风化是影响混凝土及浆砌石结构耐久性的主要原因之一。PCS防碳化及丙乳砂浆防风化施工工艺在洪河泄水闸加固工程中取得了圆满成功，现已通过验收。通过材料性能试验结果和工程应用实例证明，采用这两种施工工艺对于水利水电工程各类混凝土、浆砌石表面防碳化、老化处理，增强其抗裂、防渗、抗冲耐磨性能，具有显著的效果■