PCS防碳化及丙乳砂漿防風(fēng)化施工工藝在紅石嘴樞紐洪河泄水閘除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

嚴(yán)嘉國(guó)

一、概述

紅石嘴樞紐工程位于金寨縣境內(nèi)，梅山水庫(kù)下游9km處，是安徽省淠史杭灌區(qū)史河灌區(qū)的渠首工程。該工程興建于1958年，1960年開(kāi)始引水灌溉，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、城鎮(zhèn)供水、生態(tài)用水及旅游等綜合利用的水利工程，灌溉范圍包括安徽、河南兩省五縣（區(qū)），設(shè)計(jì)灌溉面積383萬(wàn)畝。

樞紐工程由南干渠進(jìn)水閘、史河總干渠進(jìn)水閘、沖砂閘、溢流壩、土壩、電站及洪河泄水閘等組成。

洪河泄水閘位于紅石嘴渠首樞紐下游約200m處，史河總干渠左岸，主要承擔(dān)史河總干渠自渠首至胡莊段兩側(cè)68km2來(lái)水的泄洪任務(wù)，該閘建于1992年，1993年投入運(yùn)行，共5孔，每孔凈寬4.8m，設(shè)計(jì)泄洪流量281m3/s。

二、工程現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

洪河泄水閘閘室結(jié)構(gòu)為混凝土重力式結(jié)構(gòu)，上游翼墻為重力式混凝土結(jié)構(gòu)，下游翼墻為漿砌條石紅砂巖。現(xiàn)狀閘墩及上游翼墻混凝土表面碳化嚴(yán)重，局部混凝土表面剝蝕；胸墻混凝土碳化，鋼筋外露銹脹嚴(yán)重；下游翼墻普遍風(fēng)化，砂漿老化、龜裂。

三、加固措施及施工工藝

1.混凝土防碳化施工

洪河泄水閘上游翼墻及閘墩迎水面混凝土結(jié)構(gòu)碳化層采用PCS防碳化涂料處理。

PCS防碳化涂料由有機(jī)液體與無(wú)機(jī)粉料組成的雙組份水性防水防碳化涂料。既具有機(jī)材料彈性變形性能好的優(yōu)點(diǎn)，又具有無(wú)機(jī)材料耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。

混凝土防碳化處理采用PCS-2型抗沖磨防碳化涂料，厚度為1mm，與混凝土的粘接度大于1.0MPa，可以全面提高混凝土的抗?jié)B能力，防止混凝土的碳化，提高其耐久性。

涂料配合比：MAXCELL瑪克水∶水 =3∶1（重量比）。MAXCELL瑪克水與水混合攪拌均勻，形成粘稠狀的涂料。

涂料用量：涂刷法每遍用量為0.75kg/m2，涂刷總量一般為 1.5kg/m2。

（1）混凝土基層處理及要求

①基層混凝土必須牢固、密實(shí)，不得有起砂、脫落、裂縫、蜂窩及麻面等現(xiàn)象。對(duì)有裂縫、蜂窩等現(xiàn)象的劣質(zhì)表面，采用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

②基層表面不得有滲水、浮水或積水。

③基層表面必須潔凈，不得有任何污物或粉塵雜質(zhì)，表面存有水泥漿、灰塵、油污等均須清除干凈。

④基層表面若有凹坑、孔穴或大于0.5mm的縫隙，原則上應(yīng)用聚合物砂漿找平處理，并壓實(shí)抹平。

⑤使用PCS-2防碳化涂料時(shí)，如表面干燥，則在涂刷前應(yīng)進(jìn)行表面預(yù)濕，但不可過(guò)濕。

（2）涂層施工

①將防碳化部位混凝土表面進(jìn)行打磨、清洗，除去粉塵污物。

②涂層材料必須按配比嚴(yán)格配制，不得隨意加水稀釋。

③涂層材料攪拌要充分均勻，為防止疙瘩，需要過(guò)篩處理。切記一次拌料不能太多，隨用隨拌，以免浪費(fèi)。

④涂層施工應(yīng)按底涂層、中涂層及表涂層的順序施涂，后一遍必須在前一遍涂層材料干燥不粘手后進(jìn)行。每一遍涂層應(yīng)涂刷均勻，兩遍涂刷方向相互垂直，以防漏涂。特殊部位可增加涂層次數(shù)。

⑤涂層施工方法可以采用滾涂、刷涂或噴涂。滾涂適合于大面積涂層，施工效率高，質(zhì)量亦好；刷涂方法較慢，適宜難以施工的區(qū)域，如拐角處等部位刷涂，或小面積施工；對(duì)于立面、斜面和底部，一次涂層厚度要薄，防止流淌。

⑥涂層施工環(huán)境溫度宜在5℃～25℃，相對(duì)濕度不大于85%，在大風(fēng)、雨、霧及強(qiáng)型日光照射下不宜施工，或采取必要的防護(hù)措施再施。

⑦防碳化涂層根據(jù)涂層厚度要求應(yīng)涂刷二至三遍，每一道涂層表面干后，可再涂刷下一層。

2.防風(fēng)化施工

洪河泄水閘下游翼墻砌石結(jié)構(gòu)風(fēng)化層采用丙乳砂漿涂抹。

（1）涂料性能

丙乳砂漿是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂漿的簡(jiǎn)稱，屬于高分子聚合物乳液改性水泥砂漿。丙乳砂漿是一種新型建筑物的修補(bǔ)材料，具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能，與傳統(tǒng)用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿相比，丙乳砂漿更顯示其優(yōu)越性，不僅成本低，而且具有施工方便、與基層適應(yīng)較好、耐老化等特性。與普通水泥砂漿相比其優(yōu)點(diǎn)主要有：極限拉伸提高2～3倍，抗拉強(qiáng)度提高1倍，抗拉彈性模量相應(yīng)減小，收縮減小很多，與老砂漿潮濕面粘結(jié)強(qiáng)度提高2倍以上，吸水率降低約80%，抗海水氯離子滲透能力提高8倍，在紫外型碳弧燈全氣候老化箱中老化2160h后，抗拉強(qiáng)度和極限拉伸不降低，快凍300次循環(huán)基本無(wú)破壞。

（2）施工工藝

①基面處理：如果建筑物表面平整度較差，先人工鑿除，然后用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿找平，用磨光機(jī)磨掉表層風(fēng)化層及附著物，再用高壓噴砂徹底清除表面風(fēng)化層，露出巖石新鮮面。風(fēng)化層清理完畢后用高壓水槍將建筑物表面完全沖洗干凈，但不能有積水。

②砂漿拌制：先將水泥、砂拌制均勻，再加入水和丙乳充分拌和均勻，拌和過(guò)程中嚴(yán)格控制水灰比，每次應(yīng)根據(jù)作業(yè)面大小拌制，保證拌制的砂漿在30～45min內(nèi)全部使用完。

③涂抹：先用丙乳凈漿打底，凈漿配比為1kg丙乳加2kg水泥，在凈漿未硬化前鋪筑丙乳砂漿，鋪筑到位后用力壓實(shí)，隨后抹面，抹面要平整，且向一個(gè)方向抹平，不能來(lái)回多次抹，否則容易脫落和起泡。為使表面光滑美觀，待丙乳沙漿表面略干后，按水泥∶丙乳∶水為1∶0.2∶0.3的比例配制丙乳凈漿，在丙乳砂漿表面再刮一層。

④養(yǎng)護(hù)：在表層凈漿表面略干后，用簿膜覆蓋一晝夜再灑水養(yǎng)護(hù)，7d內(nèi)要保持建筑物表面濕潤(rùn)，然后可自然風(fēng)干。在陽(yáng)光直射或風(fēng)口部位應(yīng)遮陽(yáng)、保濕。

（3）注意事項(xiàng)

①施工期間要求氣溫高于5℃，最適合在平均氣溫20℃左右環(huán)境下施工，一般宜選擇在春季或秋季施工。

②環(huán)境濕度有利于丙乳砂漿的施工，初凝時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，有利于表面抹灰收光。當(dāng)環(huán)境濕度小于30%時(shí)，作業(yè)面要小，否則抹灰收光比較困難；

③施工作業(yè)面的朝向?qū)Ρ樯皾{施工質(zhì)量也有影響。向陽(yáng)面施工，丙乳砂漿水分蒸發(fā)快，初凝快，不利于抹灰收光，要求作業(yè)面分塊要?。槐酬?yáng)面相對(duì)有利于施工。對(duì)基面凹凸不平整度大的部分宜分多次抹灰。

④基面的平整度對(duì)丙乳砂漿局部表面裂紋的影響非常大，基面平整度好的基本無(wú)裂紋，同時(shí)不能涂抹太厚。

⑤色差，由于朝向、施工時(shí)間以及基面深淺的不同，丙乳砂漿表面存在色差，實(shí)際施工過(guò)程中為了減少色差往往采用滿涂丙乳凈漿摻1%白水泥漿2～3遍，實(shí)踐表明效果很好。

四、結(jié)語(yǔ)

碳化、風(fēng)化是影響混凝土及漿砌石結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。PCS防碳化及丙乳砂漿防風(fēng)化施工工藝在洪河泄水閘加固工程中取得了圓滿成功，現(xiàn)已通過(guò)驗(yàn)收。通過(guò)材料性能試驗(yàn)結(jié)果和工程應(yīng)用實(shí)例證明，采用這兩種施工工藝對(duì)于水利水電工程各類混凝土、漿砌石表面防碳化、老化處理，增強(qiáng)其抗裂、防滲、抗沖耐磨性能，具有顯著的效果■