丙乳砂浆在水库除险加固工程中的应用探讨

胡洪波

（湖南省水利水电施工有限公司，湖南 长沙 410007）

1 工程概况

邵阳市六都寨水库始建于1975 年，1991 年关闸蓄水。前期以民工施工为主，后期转为机械化施工，是一个典型的边设计边施工的“三边”工程。六都寨水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖等综合功能为一体的大（Ⅱ）型水库。工程建设过程中机械化施工应用少、质量标准低，水库关闸蓄水运行以来，出现了库内蓄水散浸至大坝外坡，溢洪道闸墩开裂等“病、险”情，严重影响水库大坝正常运行和工程效益的有效发挥，对水库大坝进行除险加固势在必行。2002 年，水利部建管总站、水利部大坝安全管理中心以及湖南省专家组，对水库大坝进行了审查，评定为“三类坝”。

2 丙乳砂浆的特性

丙乳是一种乳白色蓝光液体，固含量40±1%，pH值5～7 弱酸性，粘度10～15 S。丙乳砂浆的主要成份为丙乳、水泥及砂，是环氧树脂砂浆的替代品之一。丙乳砂浆作为一种新型的混凝土建筑物的修补材料，其具有环氧树脂砂浆无法比拟的低成本、耐老化、抗裂、抗收缩、易操作、工艺简单及质量容易保证等优点。

3 丙乳砂浆在工程实例中的应用

六都寨水库溢洪道在大坝安全鉴定过程中发现溢洪道侧墙开裂；溢流面碳化、气蚀严重；砂浆抹面剥离等病险情况。针对以上病险的处理，长江委水利勘测设计院出具的《六都寨水库除险加固工程技术设计报告》中分别明确了通过粘钢、灌缝、表面凿除、砂浆抹面等针对性处理措施。溢洪道侧墙、溢流面混凝土防碳化处理面积达到10 800 m2，侧墙裂缝灌浆310 m，闸墩裂缝粘钢243.34 m2。

以前用于建筑工程后期修补的材料主要是环氧树脂，环氧树脂砂浆虽然有强度高、强度增长快、抗化学侵蚀的优点，但其材料的力学性能与基底混凝土不相一致，时间一长，修补面往往会出现开裂剥落，不适用于潮湿面粘结、不耐老化，同时其施工环境、工艺要求高，成本较高。后期出现的丙乳砂浆成本低，可人工涂抹，工艺简单，便于控制施工质量，并适合潮湿面粘结，与基底混凝土膨胀系数基本一致，能有效克服龟裂、鼓包与剥落等缺点。在六都寨水库溢洪道病险处理的表面防碳化、裂缝灌浆中大量使用的改性剂就是WT-400丙烯酸酯共聚乳液，在闸墩粘钢板中也作为填充、覆盖涂层辅助使用，增强粘钢部位抗裂、防腐、耐冲刷能力，尤其提高了粘钢后期的粘结力。

4 施工技术要点

4.1 材料配比

浆体材料主要选用丙乳、水泥及中砂。通常按照水泥∶砂子∶丙乳∶水=1∶2∶0.25∶“适量水”的配合比例制丙乳水泥砂浆。以上配合比为参考值，为取得精确数据，干料和水的比例及丙乳掺入数量应根据当地料场情况通过试验确定，以便找出最佳的浆体配比。其中水泥为P042.5 普通硅酸盐水泥，砂子为中砂，水为普通弱碱性水。

4.2 设计指标

丙乳砂浆抹面厚度1.0～2.0 cm，最小厚度不应小于1.0 cm；28 天抗压强度40 MPa；28 天抗折强度13 MPa；28 天抗拉强度7 MPa；与老混凝土粘结强度5 MPa；抗冲磨强度8（hr/cm）；抗冻指标F300。

4.3 砂浆的拌制

丙乳砂浆指导用量约为2.5 kg/m2（1 mm 厚），为避免材料的浪费，每次拌制前应粗略计算使用量，数量不宜过多。拌制好的砂浆要求在60 min 内使用完毕。丙乳砂浆的拌制首先应将水泥和砂按照配合比用量干拌均匀，然后再按配比用量依次一次性加入水和丙乳，人工或机械充分搅拌均匀。

4.4 施工方法

1）基底座处理：混凝土基底表面粗糙且碳化不严重时，无需进行凿毛处理。但仍然需清除浮土、浮浆、松动层、油污等，必要时可用高压水枪进行表面冲洗干净。

2）基面凿毛清理：表面光滑、碳化严重时，施工前应对基面进行人工凿毛（1.0～2.0 cm），并凿除碳化松动的混凝土，露出坚硬新茬，再用高压水枪清洗干净。凿毛过程造成的钢筋外露应及时进行除锈、防锈处理。施工前应使施工面充分湿润。对于碳化程度不严重的区域也可采取钢刷刷毛的方式进行表面的清理。

3）接触面处理：为增强原混凝土基面与丙乳砂浆之间的粘结力，混凝土基面在进行冲洗、凿毛工序后须涂刷界面粘合剂。按1∶2 的比例将丙乳与水泥配成净浆，在原混凝土基面先涂刷一遍。涂刷要均匀，刷浆时要不断搅动防止水泥沉淀，待表面略干、净浆未完全硬化前（时长约15 min）再进行丙乳砂浆的涂抹。

4）抹面技巧：丙乳砂浆抹面应按产品说明和设计要求分层施工，建议采用人工涂抹。每层厚度控制在5 mm 左右，涂抹时只能向同一方向压实，不能反复来回多次压实。溢流面采用平行水流方向分缝，侧墙则采取垂直水流方向分缝，尽量与原混凝土基底分缝（施工缝）方向、宽度保持一致。每条分缝后的工作面宽度控制在1 m 左右。第一层涂刷完成后，手触涂层不粘手时（达到初凝），才能进行下一层施工。丙乳砂浆平铺到位后，用力压实并随即出面，注意向同一个方向抹平，无需特意再次收光。第一层涂刷完成后，如特殊原因不能在60 min 以内完成第二层的施工，在第二层施工前应进行刷毛处理。如果遇到施工区域有较大空洞时，可在空洞内部先填充预缩水泥砂浆或细石混凝土，待达到龄期后再与其它区域同步进行丙乳砂浆抹面施工。

5）养护：丙乳砂浆所有工序施工完成，表面略干后，可用塑料薄膜覆盖。表面未干时不能采用洒水方式养护，否则未干透的丙乳将会渗出，造成表面发白，影响强度及粘结力。塑料薄膜覆盖后第二天，采用喷雾器喷雾的方式开始湿润养护，频率控制在1～2 次/天，湿润养护7 天，然后自然干燥21 天，便可投入使用。

6）注意事项：丙乳砂浆每次拌量不宜过多，成品须在60 min 内使用完毕，如硬化后不能再加水调和。拌和过程中不可强烈搅拌，以免产生泡沫。每（一位工人）一层施工面积控制在15 m2左右，面积太大不利于第二层施工面的有效粘合。施工当中应分块跳仓进行施工，涂层要均匀，局部不得有漏涂、沉积现象。施工时要尽量避免雨、雪天气，气温控制在5～30℃之间。

5 应用效果

六都寨水库除险加固工程2010 年完工至今已经10 年，经丙乳砂浆处理的溢洪道未出现龟缝、剥落等情况，使下泄水流更为顺畅，在一定程度解决了因水流紊乱造成混凝土表面气蚀严重的问题。溢洪道混凝土碳化在一定程度得到有效延缓。

6 结 论

通过六都寨水库除险加固工程实地应用，使用丙乳砂浆加固修补水库溢洪道侧墙、底板，同时将丙乳作为粘钢、裂缝灌浆主要粘合剂是成功的。证明丙乳砂浆其成本低、工艺简单、易于掌握，是一种性能优良的表面修补材料，可用于混凝土表面防碳化处理、混凝土建筑物防渗防漏处理、大坝溢流面气蚀、剥落修补。可进一步在灌区续建配套节水改造、水闸除险加固等工程的加固改造中广泛推广。