CRETO材料在萬(wàn)年閘泵站引水渠襯砌板混凝土凍融破壞修復(fù)中的應(yīng)用

黃九常，楊克坤，侯彩云，任澤儉

（1.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250109；2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013；3.山東創(chuàng)元水務(wù)有限公司，山東 濟(jì)南 250012）

1 引言

我國(guó)淮河以北冬季常見(jiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，水工混凝土常見(jiàn)凍融破壞，渠道襯砌板混凝土由于厚度較薄，一般為100 mm左右，容易凍透，渠道水位波動(dòng)較大，因此水位波動(dòng)區(qū)更容易受到凍融破壞?；炷羶鋈谄茐牡娘@著特征就是受冰水侵蝕后表面剝落，受陽(yáng)光、CO2、干濕交替等綜合因素影響后會(huì)逐年加劇，嚴(yán)重時(shí)可能露出石子。萬(wàn)年閘泵站引水渠襯砌板混凝土經(jīng)過(guò)10余年運(yùn)行出現(xiàn)了不同程度凍融破壞現(xiàn)象。

2 工程概況

萬(wàn)年閘泵站樞紐位于韓莊運(yùn)河中段，是南水北調(diào)東線工程的第八級(jí)抽水梯級(jí)泵站、山東境內(nèi)的第二級(jí)泵站，緊鄰萬(wàn)年閘船閘，調(diào)水期引水渠水位波動(dòng)頻繁，襯砌板部分位于引水閘后引水渠段，為現(xiàn)澆混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，厚度為80 mmC20現(xiàn)澆混凝土板，下層為250 g/m2的土工布1層、厚度為60 mm直徑為5～20 mm碎石墊層，再下層是厚度為150 mm中粗砂墊層，渠道襯砌高度5.5 m，邊坡混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，抗?jié)B等級(jí)為W8，抗凍等級(jí)為F200。引水渠于2008年7月通過(guò)水下工程階段驗(yàn)收，之后渠道正常蓄水。工程投入運(yùn)行10余年以來(lái)總體良好。工程所在地棗莊屬于暖溫帶氣候區(qū)，為夏熱冬冷、四季分明的大陸性季風(fēng)氣候，冬季12、1月渠道存在結(jié)冰現(xiàn)象，但運(yùn)行以來(lái)未形成過(guò)冰蓋。

3 凍融現(xiàn)象及修復(fù)工藝選擇

從2013年起至今，混凝土襯砌板水位波動(dòng)區(qū)表面陸續(xù)出現(xiàn)表面爆皮、砂漿脫落、露碎石、碎石脫落現(xiàn)象，破壞嚴(yán)重處深度已接近2 cm，并呈現(xiàn)逐年增大趨勢(shì)。個(gè)別襯砌板混凝土部分開(kāi)始出現(xiàn)開(kāi)裂、脫空起鼓等現(xiàn)象。2019年9月，將引水渠水位降至最低水位以下，發(fā)現(xiàn)常年在水面以下的第二塊混凝土襯砌板較為完整，沒(méi)有明顯破損。從以上外觀現(xiàn)象分析，較為符合凍融破壞的直觀特征。為確保襯砌板混凝土的設(shè)計(jì)使用功能及耐久性要求、恢復(fù)砌襯板混凝土觀感、確保南水北調(diào)東線一期萬(wàn)年閘泵站樞紐工程的正常運(yùn)行和安全，亟需對(duì)輸水渠渠道襯砌板混凝土病害進(jìn)行維修。參考2017年南水北調(diào)東線濟(jì)平干渠襯砌板凍融破壞維修工程經(jīng)驗(yàn)，采用RMO高性能濃縮性缺陷柔性修補(bǔ)劑修復(fù)和外噴DPS深層滲透結(jié)晶保護(hù)層相結(jié)合的工藝，對(duì)渠道襯砌板混凝土進(jìn)行維修。

4 RMO柔性修補(bǔ)劑修復(fù)與外噴DPS深層滲透結(jié)晶保護(hù)層工藝

4.1 美國(guó)CRETO環(huán)球公司及產(chǎn)品

美國(guó)CRETO環(huán)球公司成立于1918年，其抗?jié)B防腐產(chǎn)品應(yīng)用于世界5 000多個(gè)城市，1995年進(jìn)入亞洲地區(qū)。RMO是CRETO公司生產(chǎn)的專利產(chǎn)品中Repair Mortar Overlar的簡(jiǎn)稱，DPS是CRETO公司生產(chǎn)的專利產(chǎn)品中Deep Penetrating Sealen的簡(jiǎn)稱。山東創(chuàng)元水務(wù)有限公司已在南水北調(diào)山東段、山東膠東調(diào)水、德州李家岸灌區(qū)、濟(jì)南自來(lái)水廠等30多項(xiàng)水利、市政工程使用CRETO材料進(jìn)行施工。

4.1.1 RMO產(chǎn)品簡(jiǎn)介

RMO是一種高性能濃縮性缺陷修補(bǔ)產(chǎn)品，與磚、石、混凝土等不同的基材具有極好的結(jié)合性能，是傳統(tǒng)修補(bǔ)材料的更新替代產(chǎn)品。RMO與水泥基材料具有優(yōu)異的相容性，經(jīng)RMO改性后的水泥砂漿，與基材之間的黏結(jié)強(qiáng)度、韌性得到大幅度提高，其耐水性、抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化、抗化學(xué)侵蝕、抗干濕循環(huán)等耐久性也會(huì)顯著提高，是修補(bǔ)混凝土裂縫、對(duì)受損混凝土進(jìn)行修復(fù)的理想產(chǎn)品，修復(fù)后的混凝土抵抗凍融、碳化、干濕循環(huán)、鹽類侵蝕的能力顯著提高。

RMO為發(fā)明專利產(chǎn)品，采用獨(dú)特的配方，可促進(jìn)水泥的水化反應(yīng)，并在硬化體內(nèi)部形成膜層，填補(bǔ)硬化體內(nèi)部缺陷，并有效阻止外部的水、侵蝕性介質(zhì)等的傳輸。此外，該產(chǎn)品含有獨(dú)特的雙親結(jié)構(gòu)，在滿足優(yōu)異的防水能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與水泥基材料等的良好黏結(jié)。

RMO改性水泥基修補(bǔ)材料，還可以通過(guò)添加顏料或使用不同的模板輕松完成不同的裝飾效果，處理過(guò)的補(bǔ)丁或涂層經(jīng)久耐用，克服了普通修補(bǔ)材料易開(kāi)裂等弊病。

RMO不改變材料表面顏色和紋理，無(wú)毒無(wú)味不燃，呈乳白色，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，不傷害土工布和保溫層。

4.1.2 DPS產(chǎn)品簡(jiǎn)介

DPS產(chǎn)品屬環(huán)保型無(wú)機(jī)水性防水防護(hù)劑，可有效改善和提高混凝土的性能，對(duì)混凝土具有高滲透和持久保護(hù)功能，

DPS噴涂后可滲透至混凝土內(nèi)部結(jié)晶形成永久性防護(hù)層，提高了混凝土的抗?jié)B性、耐久性和耐腐蝕性，使其具有自我愈合裂縫和防護(hù)的功能，防護(hù)功能全面、適用范圍廣，經(jīng)用戶使用反映良好，具有性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)便、迎水面背水面均可使用的特點(diǎn)，可以延長(zhǎng)混凝土構(gòu)筑物的使用壽命。

4.2 工藝流程

襯砌板表面松動(dòng)處剔鑿→破損嚴(yán)重部位襯砌板替換→剔鑿面沖洗干凈→RMO底涂→RMO防碳化砂漿分層施工→防碳化層養(yǎng)護(hù)→聚硫密封膏嵌縫及竣工清理→噴一層DPS。

4.3 主要施工方法

4.3.1 襯砌板表面凍融破壞處剔鑿

施工前，對(duì)襯砌板表面松動(dòng)處進(jìn)行剔鑿，鑿除至堅(jiān)硬的混凝土面，并將垃圾外運(yùn)。

4.3.2 破損嚴(yán)重部位襯砌板置換

對(duì)破損嚴(yán)重、強(qiáng)度較低或起鼓明顯以及龜裂或裂縫較多板塊的部位進(jìn)行整體置換。

4.3.3 剔鑿面沖洗干凈

清除混凝土面污物、粉塵、碎塊及松動(dòng)混凝土后，用高壓風(fēng)和清水沖洗干凈，在施工RMO底涂前要使修補(bǔ)面處于濕潤(rùn)或半濕潤(rùn)狀態(tài)，但不能有明水。

4.3.4 噴抹RMO底涂施工

噴抹RMO底涂，此底涂可加強(qiáng)原有混凝土面層與新找平層的黏結(jié)力，注意底涂隨抹灰隨噴，保持基層濕潤(rùn)。

4.3.5 RMO防碳化砂漿分層施工

將1∶2.5 RMO防碳化砂漿用攪拌機(jī)均勻拌合，每次拌制的砂漿要求能在60～90 min內(nèi)使用完，不宜一次拌和過(guò)多。選用優(yōu)質(zhì)河砂，采用普通硅酸鹽32.5R水泥；攪拌用水選用清潔的生活用水；RMO防碳化砂漿進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后投入輸送泵進(jìn)行噴涂施工或者直接手工涂抹，具體工序如下。

（1）手工涂抹要在攤鋪后，及時(shí)用力向同一方向壓抹，操作速度要快，要求一次用力抹平，避免反復(fù)抹面，做到砂漿層密實(shí)、表面平整光滑，不需第二次收光，如遇氣泡要刺破壓緊，保證表面密實(shí)。

（2）對(duì)厚度較大的部位采用分層抹壓，每層涂抹厚度控制1 cm。待第一層砂漿終凝后，再抹第二層砂漿，砂漿鋪設(shè)到位后用力壓實(shí)，然后抹面。

（3）對(duì)于混凝土表面剝蝕的缺陷處理，根據(jù)施工人員及工具配備情況，合理安排每次施工面積，施工面積較大時(shí)須分塊跳倉(cāng)施工。

（4）待表層砂漿初凝后，要及時(shí)進(jìn)行砂漿表面養(yǎng)護(hù)，并進(jìn)行收光處理。修補(bǔ)后的表面應(yīng)光滑平整，與周邊混凝土襯砌板平順銜接。

（5）砂漿施工宜在早、晚進(jìn)行，注意防風(fēng)和陽(yáng)光直射，施工過(guò)程中要注意保溫，大風(fēng)天不宜施工。

4.3.6 面層養(yǎng)護(hù)

砂漿表面略干后，宜噴霧養(yǎng)護(hù)或薄膜覆蓋。砂漿終凝后灑水養(yǎng)護(hù)，表面要求濕潤(rùn)狀態(tài)，持續(xù)5～7 d。在陽(yáng)光直射或風(fēng)口部位，注意遮陽(yáng)、保濕。

4.3.7 聚硫密封膏嵌縫及竣工清理

（1）標(biāo)記位置，按照標(biāo)記彈線，切割、剔出施工縫。

（2）用鼓風(fēng)機(jī)等工具將施工縫清理干凈。

（3）按照聚硫密封膏的使用說(shuō)明進(jìn)行攪拌。

（4）用攪拌好的密封膏進(jìn)行嵌填壓光。

（5）待密封膠凝固后清理施工面。

4.3.8 外噴DPS深層滲透結(jié)晶保護(hù)層

施工面清理后，外噴DPS深層）滲透結(jié)晶保護(hù)層，DPS能滲透到混凝土中，與“游離”堿及氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，在所有空隙及顆粒表面形成硅膠膜，硅膠進(jìn)一步與混凝土的堿發(fā)生反應(yīng)，硅膠轉(zhuǎn)化為玻璃狀結(jié)構(gòu)，密封所有空隙，固化整個(gè)襯砌板混凝土，強(qiáng)化了防裂、防滲、防腐性能。

5 結(jié)語(yǔ)

RMO柔性修補(bǔ)劑是一種丙烯酸類聚合物乳液，將它與普通硅酸鹽水泥按比例調(diào)配的水泥漿或水泥砂漿涂抹于混凝土表面，形成防老化、防凍融、防碳化、耐腐蝕的保護(hù)涂層，再外噴DPS深層滲透結(jié)晶保護(hù)層。該施工工藝是在山東省南水北調(diào)東線濟(jì)平干渠和膠東調(diào)水混凝土襯砌渠道修復(fù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化，取得了較好的效果，可以在新舊工程中廣泛應(yīng)用，值得在類似混凝土工程表面修復(fù)上借鑒。