丙乳砂浆在马山闸除险加固工程中的应用

摘　要：丙乳砂浆是一种新型混凝土建筑物的修补材料，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，和树脂基修补材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工艺简单及质量容易保证等优点。本文结合实际案例，对该项技术的施工工艺及应注意的问题作了介绍。

关键词：丙乳砂浆 ， 马山闸 ， 水闸加固 ， 施工工艺 ， 应用
一、工程概况
　　马山闸位于绍兴县孙端镇曹娥江出口左岸侧，即在曹娥江下游，紧靠江边，水闸中心线与曹娥江河道中心线呈50°相交。工程为Ⅲ等水利工程（闸门Ⅱ等），防洪标准按五十年一遇标准设计，百年一遇标准校核，原设计平均过闸流量为320m3/s。全闸共分6孔，每孔高6m，净宽8m，闸孔总净宽48m。2009年1月，在浙江省水利厅的组织下根据《水闸安全鉴定规定》（SL214-98），对绍兴县马山闸进行了安全鉴定。鉴定结论：马山闸运行已长达45年，其防洪标准、闸基抗渗稳定性、水闸排涝过流能力、启闭力仍能满足规范要求。但部分混凝土构件、电气设备等都存在着不同程度的老化和破坏：启闭机大梁不满足规范使用状态极限要求；胸墙、砼闸门、公路桥等混凝土胀裂、钢筋锈蚀；闸墩、翼墙伸缩缝错开；翼墙部分位置破损严重、产生倾斜；下游左右岸护坡开裂、倒塌、破损严重，弧形钢闸门和钢筋砼工作闸门金属构件及埋件锈蚀严重，滚轮锈死，止水橡皮老化破损、漏水严重。电气控制系统比较落后，且设备陈旧、老化，工作不可靠等问题将影响闸门的正常安全运行，评定马山闸工程为三类闸。
　　二、丙乳砂浆修补加固范围的确定
　　根据安全鉴定的结论确定修补加固的范围：各孔闸墩在水位变化区、各孔钢筋砼闸门局部、各孔胸墙局部、立柱混凝土中钢筋局部位置、启闭便桥桥面、启闭机大梁底面、交通桥及两侧引桥桥面铺装层、上下游左、右岸翼墙混凝土在在水位变化区局部混凝土剥落，石子裸露严重。
　　三、聚合物水泥砂浆的比选
　　根据本工程的特点，适合本工程的聚合物砂浆主要有：丙乳砂浆、氯丁砂浆和丁苯砂浆。
　　丙烯酸酯共聚乳液、阳离子氯丁胶乳和羧基丁苯乳液均为高分子聚合物的水分散体，加入水泥、砂中拌和后成为聚合物水泥砂浆。它们均具有聚合物水泥砂浆的共同特性，即与老混凝土粘结良好、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能，适用于水利、港口工程、公路、桥梁、冶金、化工、工业与民用建筑等钢结构和钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。但这三种乳液分属不同类型热塑性材料乳化而成，因此各有优缺点，针对本工程分析如下：
　　①丁苯水泥砂浆虽然抗压强度较高，但由于其固化较快，表面失水后若未及时洒水养护，极易引起开裂、脱空，对施工养护的要求高，因此不推荐用于户外大面积使用。该材料较适合用于各类涵洞的抗冲、防渗护面。
　　②氯丁水泥砂浆粘接性能优异，且由于是橡胶改性的乳液，具有一定的韧性，在三种材料中其抗裂性能特别突出，对养护条件的要求也低于其它两者，因此适用于对粘接、抗裂有较高要求及养护较困难的场合。但需采用人工拌合，若机械拌合易产生大量气泡。
　　③丙乳水泥砂浆强度介于丁苯水泥砂浆和氯丁水泥砂浆之间，与新老混凝土粘结性能良好，具有良好的抗碳化性能，可采用机械拌和，可以进行大面积喷涂。该材料在国内已推广使用多年，有很多类似的工程实例，同时该材料也是建材标准中推荐的两种防腐乳液之一。
　　丙乳砂浆与普通砂浆相比，具有极限拉伸率提高1～3倍，抗拉强度提高1.35～1.5倍，抗拉弹模降低，收缩小，抗裂性显著提高，与混凝土面、老砂浆粘结强度提高2.0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，且具有基本无毒、施工方便、成本低，以及密封作用，能够达到防止老混凝土进一步碳化，延缓钢筋锈蚀速度，抵抗剥蚀破坏的目的。
　　本工程使用面积较大，为加快工程进度，考虑采用机械拌和和机械喷涂。丙乳水泥砂浆具有与老混凝土粘接强度高、抗碳化性能好、可以机械拌和和机械喷涂以及可以大面积施工等优点，同时单价比氯丁水泥砂浆低，经综合考虑本工程推荐采用丙乳水泥砂浆。
　　四、工程施工
　　（一）、砂、石料的质量要求
　　砂：丙乳砼用砂采用中细砂。其余砼用砂采用颗粒坚硬、强度高、耐久性好、细度模数高的天然中粗河砂。
　　碎石：公路桥、丙乳砼等施工用碎石料，采用高抗压强度、不易软化的岩体轧制。砼用碎石级配一般采用二级配，并控制超、逊径含量、含泥量及颗粒最大粒径。
　　块石：母岩要求基本同碎石。护坡砌石所需石块块重不应小于80kg。
　　（二）、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，只要掌握关键的施工养护要求，施工质量是容易得到保证的。下面仅介绍人工抹压法施工的主要施工工艺要求。
　　（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30~45分钟内使用完，不宜一次拌和过多数量，一次拌和量以控制在10kg水泥为宜（人工抹压施工）。
　　（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）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5mm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。
　　（4）丙乳砂浆抹压后约4h（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。
　　（三）、施工 注意事项
　　丙乳砂浆在工程现场施工中应注意以下几点：
　　（1）丙乳需贮存在0℃以上的环境中，丙乳砂浆施工要求气温高于5℃。
　　（2）一般使用42.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥，砂子需过2.5mm筛。
　　（3）丙乳砂浆施工环境的温度宜为10～35℃，不宜在大风环境或气温高且有太阳直射的环境中施工，下雨天不得进行露天施工。
　　（4）所有施工机具都应在施工前后清洗干净，施工完毕后更要及时清洗。
　　五、质量及检测
　　（一）丙乳砂浆整体面层应与基层粘结牢固，表面应平整，无裂缝、脱层和起壳等缺陷。
　　（二）对于水泥砂浆基层，施工时应同时做出试板，测定厚度。面层的平整度应采用2m直尺检查，其空隙不大于5mm。
　　（三）拌制好的丙乳砂浆应在初凝以前用完，如发现有凝胶、结块现象，不得使用。
　　（四）丙乳砂浆施工中，每班逐一检查原材料质量、配合比、砂浆的拌合、运送和抹涂、养护等项目一次；基层处理及表面温度应每班检查不少于一次。施工前必须对基层进行检查交接，复核要求后才能施工。
　　（五）根据本工程的实际情况，在施工期，现场进行拉拔试验，由浙江省质量监督检验站进行试验操作，待检测结果能够满足设计指标之后进行大面积施工，以保证工程质量要求。
　　六、结 语
　　丙乳砂浆是一种新型的护面修补材料，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。对国内和省内有关在水工混凝土表面的各种修复工程中的应用进行总结和分析，必要时通过科研、试验等手段，为我省已建水工混凝土建筑物进行各种老化加固处理和新建工程提供选择。
参考文献
[1]黄国兴．水工混凝土建筑物修补技术及应用[M]．北京：中国水利水电出版社，2002，3．
[2]章学明．丙乳砂浆在城西水库溢洪道除险加固中的应用[J]．滁州职业技术学院学报，2010，6．
[3]付大平．丙乳砂浆在钢筋混凝土防碳化中的应用及其效果[J]．黑龙江科技信息， 2010第25期．