SPC砂漿在大圳灌區(qū)白洋坪渡槽維修補強中的應用

楊 軍

（湖南省邵陽市大圳灌區(qū)管理局，湖南 邵陽 422400）

一、工程概況

大圳灌區(qū)位于湖南省邵陽市境內(nèi)，處于資水上游支流夫夷水與赧水之間的高臺地帶，灌區(qū)于1965年動工興建，1972年部分工程竣工投入運行，1979年主體工程基本建成并投入運行。灌區(qū)范圍涉及邵陽市新寧、武岡、洞口、隆回、邵陽5縣（市）32個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）632個村的2680km2，是湖南省歷史上有名的“衡邵干旱走廊”的一部分。灌區(qū)工程設計灌溉面積3.57萬ha2，是一個以灌溉為主，兼顧發(fā)電、防洪、航運、城鎮(zhèn)工礦供水和養(yǎng)殖等綜合利用的大型水利工程。

大圳灌區(qū)工程是一個比較復雜的、龐大的體系，具有面廣、線長、分散、涉及因素多的特點。為了調(diào)動各方面的積極性，灌區(qū)工程在堅持“權屬統(tǒng)一管理、水資源統(tǒng)一調(diào)配、續(xù)建配套節(jié)水改造規(guī)劃設計統(tǒng)一安排”的三統(tǒng)一前提下，實行分級管理。

大圳灌區(qū)輸水渠道包括總干渠、干渠、分干渠、支渠及以下渠系工程，總干渠1條，干渠及分干渠5條，支渠184條，各類附屬建筑物共計3535處。

白洋坪渡槽位于大圳灌區(qū)總干渠15+430處，工程于1969年建成投運，為單排架簡支混凝土“U”型渡槽，共16跨，全長172.5m，槽深圓弧內(nèi)徑R=110cm，直墻高62cm，薄壁厚10cm，設計過流量11.0m3/s。

二、白洋坪渡槽存在的主要問題

由于渡槽建于上世紀70年代，槽身混凝土施工質量較差，經(jīng)數(shù)十年運行，槽內(nèi)表面混凝土剝蝕，蜂窩遍布，鋼筋裸露、銹蝕；曾用普通水泥砂漿修補，但收效甚微，如果任其發(fā)展，必將嚴重威脅槽身結構安全，影響工程的使用壽命。出現(xiàn)以上現(xiàn)象，經(jīng)分析主要有以下幾種原因：

1.施工缺陷

由于渡槽槽身采用“U”型薄壁結構，鋼筋保護層厚度達不到設計要求，另外該部位混凝土在拆模后易出現(xiàn)氣泡和麻面，變相地減小了鋼筋的保護層厚度，易造成鋼筋的銹蝕，這種現(xiàn)象在少數(shù)幾個渡槽中有發(fā)現(xiàn)。

2.凍融破壞

出現(xiàn)混凝土剝落的部位均是雨雪易飄落部位，尤其冬季下雪后，白天冰雪融化后使混凝土孔隙中充滿水，夜晚溫度降低至冰點以下，孔隙水產(chǎn)生物態(tài)變化，水變?yōu)楸?，其體積要膨脹9%左右，從而產(chǎn)生膨脹應力；與此同時，混凝土在凍結過程中還可能出現(xiàn)冷水在孔隙中的遷移和重分布，從而在混凝土孔隙中產(chǎn)生滲透壓，這兩種應力在混凝土凍融過程中反復出現(xiàn)，并相互促進，使孔隙不斷擴大，最終造成混凝土表面剝落和破壞。

3.設計原因

渡槽在設計過程中均采用“U”型薄壁結構，槽身壁厚僅為10cm，鋼筋保護層厚度僅為2cm，造成施工困難較大，而且模板均為曲面異型模板，施工中很難控制鋼筋保護層厚度，也是造成鋼筋保護層剝落的又一原因。

4.含沙水流侵蝕

大圳總干渠設計坡降較大，渠中水流夾砂較為嚴重，加之槽內(nèi)流速過快等內(nèi)外因素的綜合作用，造成槽內(nèi)表面混凝土剝蝕。

三、處理方案

為了進一步防止渡槽鋼筋銹蝕、防止混凝土老化病害的進一步加劇，灌區(qū)管理處常采取以下處理措施，如涂刷聚氯乙烯油膏、高標號砂漿、環(huán)氧砂漿、不飽和樹脂玻璃鋼、滲透結晶防水材料、JS復合防水涂料等，其中許多材料在開始使用的一兩年內(nèi)確實起到一定的作用，但隨后就會失效，不但無意中掩蓋了老化病害的現(xiàn)狀，還進一步加速了老化病害的進程，嚴重影響渡槽的安全運行，應及時采取相應的處理措施進行修補。白洋坪渡槽當時采用了普通水泥砂漿修補，但收效甚微。最后經(jīng)過仔細研究，采用了在當時還是新技術、新材料的SPC砂漿，對渡槽槽身臨水面進行了維修補強。

1.SPC技術性能

SPC聚合物彈性砂漿是以丙烯酸酯及VEA乳液為主要基料，摻加特殊的表面活性劑、增濕劑、消泡劑等化工原料配制而成，具有較高的粘結性、耐酸性、防水性和抗裂性，其物理力學性能技術指標為：

抗壓強度44.2MP；粘結強度3.0～8.0MP；抗折強度16.8MP；抗凍標號D300；抗?jié)B標號＞S15；吸水率0.8%～4%

2.施工工藝

(1）基礎處理：鑿除疏松、風化、剝蝕層至新鮮混凝土面，用高壓水沖洗干凈。

(2）材料配制比：按水泥：沖砂：SPC乳液：水=1：2：0.4：0.1（重量比）的比例拌制均勻。

(3）界面處理：充分濕潤混凝土表面，均勻涂刷一層SPC界面劑。

(4）抹面：采用SPC砂漿抹面，軋實抹平。當修補厚度大于20mm時，應分層抹面，每層抹面厚度宜控制在15mm以內(nèi)，間隔時間1～3天。

(5）用噴霧器濕養(yǎng)護7天，再刮涂一道SPC聚合物涂層，自然養(yǎng)護28天即可。

3.注意事項

(1）不宜在雨天、冰凍時進行室外作業(yè)施工；(2）施工溫度5℃～35℃為宜；(3）一次配料不宜太多，1小時內(nèi)用完為宜；(4）應嚴格按照技術要求對抹面進行養(yǎng)護；(5）該品應避免受凍、受潮、暴曬，貯存在5℃以上的陰涼通風處；(6）水泥標號要求為42.5R及以上，河沙要求為中砂。

四、結 語

白洋坪渡槽經(jīng)SPC砂漿維修補強后經(jīng)過近十年運行，該渡槽經(jīng)檢測，達到了預期效果，確保了大圳灌區(qū)的正常輸水。SPC材料有以下優(yōu)點：

(1）SPC與基底混凝土具有較高的粘結強度，可保證修補層與基底混凝土形成一體而不空鼓、不脫落；

(2）SPC彈性模量較低，彈性較高，可適應由于溫度變化而產(chǎn)生的溫度變形；

(3）具有良好的抗裂性能，薄層修補而自身不裂；

(4）SPC砂漿具有良好的抗?jié)B性及抗凍耐久性能，適應惡劣的野外環(huán)境；

(5）具有良好的耐腐蝕性，可防止腐蝕性介質對混凝土造成腐蝕性破壞；

(6）對鋼筋具有很好的保護性能，阻止鋼筋進一步銹蝕；

(7）SPC無毒、無污染，施工簡便，成本低。

【1】樊建鋒.環(huán)氧砂漿在渡槽混凝土修補和加固中的應用.科學之友,2008(11).