SPC聚合物水泥砂漿在三盛公水利樞紐除險加固工程中的應用

張 磊

(內(nèi)蒙古巴彥淖爾市磴口縣內(nèi)蒙古黃河工程管理局，015200)

一、工程概況

黃河三盛公水利樞紐工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市磴口縣巴彥高勒鎮(zhèn)東南的黃河干流上。該樞紐是目前黃河干流上唯一的一座大型閘壩工程，工程規(guī)模屬大（1）型工程，工程等別為Ⅰ等。工程主要由攔河閘、北岸總干進水閘、攔河土壩、總干渠跌水閘、南岸干渠進水閘、沈烏干渠進水閘等建筑物組成。三盛公水利樞紐工程1961年建成投入運行，承擔著河套灌區(qū)800余萬畝土地的灌溉和城市工業(yè)用水的任務(wù)，建成投入運行四十余年，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟效益與社會效益。

三盛公水利樞紐工程投入運行四十余年來，由于資金短缺、年久失修，造成樞紐工程混凝土表面凍融、剝蝕、碳化嚴重；根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，混凝土結(jié)構(gòu)的碳化，其深度大于1.5cm，碳化破壞面積達14017m2，如果任其進一步發(fā)展，會使鋼筋保護層逐步減小，必將引起鋼筋銹蝕，從而危及樞紐工程的安全運行。因此，針對混凝土表面進行防碳化加固處理是十分必要的，也是十分迫切的。

二、混凝土的碳化機理

混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕。空氣中CO2氣體滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為：Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3＋H2O。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為純化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹?？梢?，混凝土碳化作用一般不會直接引起其性能的劣化，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。

影響混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影響較大的是水泥品種，因不同的水泥中所含硅酸鈣和鋁酸鈣鹽基性高低不同；其次，影響混凝土碳化主要還與周圍介質(zhì)中CO2的濃度高低及濕度大小有關(guān)，在干燥和飽和水條件下，碳化反應幾乎終止，所以這是除水泥品種影響因素以外的一個非常重要的原因；再次，在滲透水經(jīng)過的混凝土時，石灰的溶出速度還將決定于水中是否存在影響Ca（O H）2溶解度的物質(zhì)，如水中含有Na2SO4及少量Mg2＋時，石灰的溶解度就會增加，如水中含有Ca（HCO3）2的Mg（HCO3）2對抵抗溶出侵蝕則十分有利。因為它們在混凝土表面形成一種碳化保護層；另外，混凝土的滲透系數(shù)、透水量、混凝土的過度振搗、混凝土附近水的更新速度、水流速度、結(jié)構(gòu)尺寸、水壓力及養(yǎng)護方法與混凝土的碳化都有密切的關(guān)系。

三、SPC聚合物水泥砂漿的施工及質(zhì)量控制

根據(jù)對進水閘混凝土碳化的檢測，其水面以上的碳化深度為35 mm（平均值），水面以下的碳化深度為15 mm（平均值），混凝土碳化的碳化深度都沒有達到混凝土保護層的深度。因此，處理范圍以側(cè)導板為界線，上游在1055 m以上，混凝土的碳化處理采用表面噴涂SPC聚合物乳液的方法，涂層厚度0.3 mm — 0.5 mm，以下采用SPC聚合物砂漿抹面，平均厚度控制在1 cm；下游1053.2 m以上采用防碳化乳液涂層，以下采用SPC聚合物砂漿抹面。SPC聚合物砂漿不僅具有防止混凝土進一步碳化的能力，而且還可以防止混凝土的表面凍融、剝蝕等病害的發(fā)生。

在施工過程中為了更好的保證施工質(zhì)量，我們首先根據(jù)設(shè)計要求及施工和易性的要求進行試拌。施工現(xiàn)場采用人工拌和，對各組成部分的配比用量在施工過程中進行了嚴格地控制。我們先將稱好的水泥、細砂攪拌均勻，再將稱好的 SPC聚合物乳液加入，充分攪拌后才進行涂抹施工。各組成部分配比在施工過程中必須嚴格控制。當采用人工拌和時，拌和在鐵皮板上進行，這樣做是為了防止拌和水流失，造成因砂漿水灰比改變從而影響砂漿的和易性，拌和用水采用符合混凝土用水標準的飲用水。

每次拌和砂漿的數(shù)量我們則根據(jù)砂漿施工的進度確定。拌和好的砂漿存放的時間一般不超過 1小時。若拌和好的砂漿未及時使用而出現(xiàn)干硬現(xiàn)象，不再加水重新拌和，將舍棄不用。

抹面施工

(1)表面鑿毛。采用人工或機械的方法對病害混凝土表面進行鑿毛處理，先清理表面的疏松層、污垢、灰塵，鑿至堅硬、新鮮的混凝土后，再用高壓水將碎屑、灰塵沖洗干凈,然后才開始下一工序的施工.

(2)界面劑的涂刷。在抹砂漿之前，先按比例配置界面劑，然后在工作基面上涂刷界面劑，涂刷時要均勻，并不得有漏涂、流淌現(xiàn)象。以上兩道工序經(jīng)過現(xiàn)場的監(jiān)理、甲方施工人員驗收后才能進行SPC聚合物砂漿抹面施工。

(3)SPC聚合物砂漿抹面施工。待界面劑用手摸感到不粘手時，立即開始抹砂漿，人工壓抹時,要求工人操作速度要快，且朝一個方向，力求一次用力拍實、抹平，不能反復壓抹以防拉裂。

SPC砂漿應該在5～30℃的環(huán)境溫度下進行施工。如果環(huán)境溫度超出此范圍，那么根據(jù)實際情況對材料、配合比進行及時調(diào)整。

養(yǎng) 護

在SPC聚合物砂漿初凝后，既進行了潮濕養(yǎng)護，定時噴霧灑水保證抹面處于潮濕狀態(tài)，因此避免了聚合物砂漿產(chǎn)生的干縮裂縫；第 1天就覆蓋塑料膜進行養(yǎng)護，2—7天后覆蓋無紡布進行潮濕養(yǎng)護，7天后涂刷一層界面劑，然后自然養(yǎng)護28天。

施工質(zhì)量控制

(1)為保證SPC聚合物砂漿的施工質(zhì)量，我們?nèi)浇?、健全了質(zhì)量保證體系。同時要求現(xiàn)場施工人員嚴格按操作程序，必須對各工序進行檢查驗收。

(2) 養(yǎng)護期間應避免震動、沖擊破壞，防止污染，保持聚合物砂漿表面溫度高于5℃;如SPC聚合物砂漿表面溫度低于5℃時,必須采取保溫措施;同時必須作好防雨措施。

(3) 在施工過程中按設(shè)計要求進行了現(xiàn)場抽樣檢驗，并且在施工現(xiàn)場進行鉆孔取芯試驗，以檢查施工質(zhì)量。

施工注意事項

⑴在清理基面，鑿除破損、松動的混凝土時，必須用鋼刷除銹，使外露鋼筋表面無銹蝕，使混凝土表面粗糙。

⑵在抹砂漿前 1小時，用高壓水沖洗待修補部位，使混凝土表面處于潮濕狀態(tài)，但表面不能存在積水。

⑶在進行修補時，無論采用機械噴涂還是人工抹砂漿，必須要求工人朝一個方向使用抹刀，并且盡量一次抹完，避免回抹。如果混凝土的碳化、凍融、剝蝕深度不超過50 mm，在其表面涂抹SPC聚合物砂漿；局部混凝土的碳化、凍融、剝蝕深度57 mm的部分，要求鑿除并噴射硅粉混凝土修補后,再涂抹10-15mm 的SPC聚合物砂漿。

⑷施工時不宜在雨天,施工溫度控制在5℃～30℃.

四、結(jié)束語

經(jīng)過SPC聚合物砂漿修補并檢測后，樞紐工程混凝土表面碳化侵蝕明顯得到控制，鋼筋銹蝕減緩。以此來提高混凝土的耐久性，延長建筑物的使用壽命，為今后樞紐工程繼續(xù)安全運行、發(fā)揮經(jīng)濟效益與社會效益提供了有力的保障。