丙乳砂漿在混凝土加固中的應用

1、丙乳砂漿在混凝土加固中的應用 - 結構理論摘要： 丙乳砂漿由于具有優(yōu)異的粘結、抗裂、防水、防氯離子滲透、 耐磨、耐老化等性能， 是一種新型混凝土建筑物的水泥基護面修補材 料，和樹脂基修補材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工藝 簡單及質量容易保證等優(yōu)點。 可在水工混凝土建筑物各種老化加固處 理中使用和推廣。關鍵字：丙乳 丙乳砂漿 丙乳凈漿 水工混凝土建筑物 配合比 施工工藝1 前言我省目前正進行 5070 年代修建的大中型水庫和水閘的除險加固工 程，對已建水工混凝土建筑物進行各種老化加固處理是主要內容之 一，即解決各種原因造成的裂縫和表面剝蝕、 水質侵蝕、 沖磨、空蝕、 鋼筋銹蝕、 混凝土

2、質量差等老化問題。 水工混凝土建筑物的主要任務 是擋水、引水、輸水和泄水，混凝土老化造成的結果是裂縫的存在， 裂縫往往是多種因素聯合作用的結果， 嚴重的裂縫和表面剝蝕及鋼筋 銹蝕不僅危害水工混凝土建筑物的整體性和穩(wěn)定性， 而且還會產生大 量的漏水，使建筑物的安全運行受到嚴重威脅， 加速混凝土結構老化， 縮短水工混凝土建筑物的使用壽命， 造成其耐久性產生很大危害。 同 時滲漏會導致水量的損失，影響到工程經濟效益和社會效益。2 丙乳砂漿特性 丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的簡稱，是一種高分子聚合物的水分散體， 是一種水泥改性劑， 是由南京水利科學研究院科研成果直接轉化而成 的產品， 1986年已通過水利部

3、鑒定， 1988年獲國家科技進步三等獎。 已列入工業(yè)建筑防腐設計規(guī)范 ( GB50046-95)作為化工耐腐蝕材 料。加入水泥砂漿后為聚合物水泥砂漿， 屬于高分子聚合物乳液改性 水泥砂漿，適用于水利、公路、工業(yè)及民用建筑等鋼筋混凝土結構的 防滲、防腐護面和修補工程。丙乳砂漿中聚合物膜彈性模量較小， 它使水泥漿體內部的應力狀態(tài)得 到改善，可以承受變形而使水泥石應力減少， 產生裂縫的可能性也減 少，同時聚合物纖維越過微裂縫，起到橋架作用，縫間都有聚合物纖 維相連，所形成的均質聚合物框架， 作為填充物跨過已硬化的微裂縫， 限制微裂縫的擴展， 微裂縫常在聚合物膜較多處消失， 顯示聚合物的 抗裂作用；另

4、外，聚合物有減水作用，使砂漿的水灰比減小，聚合物 膜填充了水泥漿體的孔隙， 切斷了孔隙與外界的通道， 起到密封的作 用。丙乳砂漿與普通砂漿相比， 具有極限拉伸率提高 13 倍，抗拉強度提 高 1.351.5 倍，抗拉彈模降低，收縮小，抗裂性顯著提高，與混凝土 面、老砂漿及鋼板粘結強度提高 4 倍以上， 2 天吸水率降低 10 倍， 抗?jié)B性提高 1.5倍，抗氯離子滲透能力提高 8 倍以上等優(yōu)異性能，使 用壽命基本相同，且具有基本無毒、施工方便、成本低，以及密封作 用，能夠達到防止老混凝土進一步碳化，延緩鋼筋銹蝕速度，抵抗剝 蝕破壞的目的。具體性能指標見下表。丙乳砂漿與普通砂漿性能指標比較表序號

5、性 能 普通砂漿 丙乳砂漿 試 驗 方 法1抗壓強度（ MPa）5044.22抗拉強度（ MPa）5.57.63抗折強度（ MPa）10.716.94 極限引伸率（ 1 10-6） 228 5589005 抗拉彈性模量（ 1 104MPa） 2.6 1.656 收縮變形（ 1 10-6） 1271 5367 與老砂漿粘結強度（ MPa ） 1.4 8.08 與鋼板粘結強度（ MPa） 0 0.91.69 滲水高度（ mm） 90 35 1.5MPa 水壓,恒壓 24h.10 磨耗百分率（ %） 5.38 3.97 雙圓柱園盤耐磨機11 快速碳化深度（ mm） 3.6 0.8 20%C02濃度碳

6、化 20 天12 鹽水浸后氯離子滲透深度（ mm） >20 1.013 碳化強度損失 13 14 碳弧燈全氣候老化 2160h14 2天吸水率（ %） 12 0.815 抗凍性 / >300 快凍循環(huán)備注 :實驗試件的灰砂比均為 1:1，水灰比相同；丙乳砂漿的丙乳摻入 量為水泥重量的 30%。3 丙乳砂漿在水工混凝土建筑物加固中應用 關于水工混凝土裂縫和表面剝蝕、水質侵蝕、沖磨、空蝕、鋼筋銹蝕 等修補加固可采用水泥基和樹脂基修補材料。 樹脂基修補材料常用的 主要是環(huán)氧樹脂砂漿， 雖具有強度高且強度增長快， 能抵抗多種化學 物質的侵蝕， 但是材料的力學性能與基底混凝土不僅相一致， 如

7、其膨 脹系數大于基底混凝土而開裂脫落、 不適合潮濕面粘結、 不耐大氣老 化等缺點，施工環(huán)境要求高，成本大，用來修復水工混凝土建筑物不 太理想；水泥基修補材料有普通水泥砂漿和聚合物水泥砂漿， 普通水 泥砂漿在與老混凝土表面粘結、本身抗裂和密封等性能不如聚合物 （丙乳）水泥砂漿，丙乳砂漿與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂砂漿相比， 不僅成本低， 而且施工與普通水泥砂漿相似，可人工涂抹，施工工藝簡單，易操作 和控制施工質量，并適合潮濕面粘結，與基礎混凝土溫度適應性好， 使用壽命同普通水泥砂漿， 克服了環(huán)氧樹脂砂漿常因其膨脹系數大于 基底混凝土而開裂、鼓包與脫落等缺點。 關于丙乳砂漿批擋采用厚度應根據修補部位的具體情況要

8、求的確定， 一般為 2cm 左右，按丙乳凈漿打底 +丙乳砂漿 +丙乳凈漿刷面結構體 系來進行采用。3.1 丙乳砂漿原材料和配合比選用 丙乳砂漿是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂漿的簡稱， 屬于高分子聚合物乳 液改性水泥砂漿。 水泥宜采用 32.5R 以上級普通硅酸鹽水泥； 砂子為 粒徑小于 2.5mm 的當地河砂，砂子的細度模數 1.6，為細砂，要求采 用過篩；聚合物丙乳的固體含量為 3948%，砂漿用水總量應考慮丙 乳中的含水量。丙乳砂漿配合：灰砂比 1：11：2；灰乳比 1： 0.151： 0.3；水灰比 40%左右。建議水工混凝土建筑物表面剝蝕、水質侵蝕、鋼筋銹蝕修 補采用下限配合比；有防滲要求的

9、裂縫、沖磨、空蝕等修補采用上限配合比。施工前應根據現場水泥和砂子及施工和易性要求通過試拌確 定水灰比，丙乳砂漿應盡量選用小水灰比。打底和最后刷面層采用的丙乳凈漿配和比為 1kg丙乳加 2kg 水泥攪拌 成漿。3.2 丙乳砂漿施工工藝丙乳砂漿施工方便， 配制拌和簡單， 可采用人工抹壓和機械噴涂兩種 施工方法， 只要掌握關鍵的施工養(yǎng)護要求， 施工質量是容易得到保證 的。下面僅介紹人工抹壓法施工的主要施工工藝要求。（1）丙乳砂漿拌制時，先將水泥和砂子拌均勻，再加入經試拌確定 的水量及丙乳，充分拌和均勻，材料必須稱量正確， 尤其是水和丙乳， 拌和過程中不能隨意擴大水灰比。每次拌制的丙乳砂漿，要求能在

10、3045 分鐘內使用完，不宜一次拌和過多數量，一次拌和量以控制在 10kg 水泥為宜（人工抹壓施工） 。（ 2）施工前先對露鋼筋表面進行處理，對鋼筋進行除銹處理后刷2遍紅丹油漆后用 M10 砂漿批擋恢復至原有斷面。然后采用鋼絲刷刷 除混凝土表面浮層的污物、塵土和松軟、脆弱部分（有油漆等油脂污 染部位用丙酮洗刷），特殊部位應用鋼釬打毛， 然后用清水沖洗干凈、 潤濕，施工前應使混凝土表面處于面干飽和狀態(tài)。（3）為保證質量應先用丙乳凈漿打底，然后分層抹壓丙乳砂漿，每 層厚度控制在 5mm 左右。抹壓時采用倒退法進行，即加壓方向與剛 建砂漿層前進方向相反，要求丙乳砂漿層密實，表面平整光滑，砂漿 鋪筑到

11、位后，用力壓實，隨后抹面，注意向一個方向抹平，不要來回多次抹，不需第二次收光。 修復面積較大時，隔塊跳開分段施工效果 更好。（ 4）丙乳砂漿抹壓后約 4h（表面略干后），采用農用噴霧器進行水 噴霧養(yǎng)護或用薄膜覆蓋，養(yǎng)護 1天后再用毛刷在面層刷 1道丙乳凈漿， 要求涂均、密封， 待凈漿終凝結硬后繼續(xù)噴霧養(yǎng)護，使砂漿面層始終 保持潮濕狀態(tài) 7 天。在陽光直射或風口部位， 注意采取合理的遮陽和 保濕措施。4 工程實例 采用丙乳砂漿進行水工混凝土表面防護修補，國外 1964 年已開始使 用這種材料，根據國內有關資料 ，1985 年以來國內在潘家口水庫加 固、南灣水庫溢洪道加固、 山東省南四湖二級節(jié)制閘

12、加固、福建山仔 碾壓混凝土壩上游防滲涂層、 廣西蒙山水庫、 上海陳家沖溢洪道公路 橋大梁裂縫修補、 韶山灌區(qū)渡槽表面修補、 江蘇萬福閘加固等十多個 工程采用這種材料進行各種表面防護修補， 最長使用年限已達 20 年， 均取得良好的效果。省內第一個采用丙乳砂漿進行表面防滲修補的工程是瓊海市石合水 庫除險加固工程中的溢洪道側墻和中墩，總修補面積 1130m2。已施 工完成，業(yè)主、設計及施工單位認為，修補效果良好，有待洪水的驗 證。松濤水庫除險加固工程南豐進水塔混凝土表面修補加固工程，經過36 年的運行，現場查看后發(fā)現，由于南豐進水塔承受水流長期沖刷， 攔污柵操作平臺框架和豎井混凝土外表面多處存在鋼筋裸露、 混凝土表面碳化、大部分表面粗骨料出露及施工縫結合不佳等老化病害現 象，屬于典型