高腐蝕環(huán)境下混凝土碳化修復(fù)工藝研究

周偉宏

(中鐵八局集團(tuán)有限公司，四川 成都 610036)

1 項(xiàng)目概況

阿菲尼亞姆水壩位于塞內(nèi)加爾卡薩芒斯河支流比尼奧納河的下游，水壩擋住下游海水蓄積上游淡水，由擋潮閘、過(guò)船道、引河、截流壩及擋潮堤等幾部分組成。區(qū)內(nèi)年平均氣溫29 ℃，最高氣溫47.4 ℃，最低氣溫13 ℃；11月～次年6月為旱季，7月～10月為雨季。水壩所在河水為高礦化度咸水，對(duì)混凝土具強(qiáng)腐蝕性，水質(zhì)分析成果如表1所示。

表1 水質(zhì)分析成果表

阿菲尼亞姆水壩受海水等侵蝕影響，造成混凝土嚴(yán)重的碳化，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，擋潮閘閘墩、工作橋排架柱、翼墻、護(hù)坡及過(guò)船道壩頂?shù)装寤炷撂蓟疃戎翟?.0 mm～3.5 mm之間；擋潮閘閘墩、護(hù)坡水位變化區(qū)混凝土碳化深度值在1.0 mm～2.0 mm之間；過(guò)船道軌道梁及上下游邊墻碳化深度值在6.0 mm～6.5 mm之間。阿菲尼亞姆水壩現(xiàn)階段雖仍發(fā)揮著作用，但功能及可靠性降低，亟需進(jìn)行修繕工作，恢復(fù)原有設(shè)計(jì)功能。

2 混凝土碳化修復(fù)方案

2.1 混凝土碳化修復(fù)總體方案

針對(duì)阿菲尼亞姆水壩具體部位混凝土碳化不同情況制定不同修復(fù)方案進(jìn)行修復(fù)加固，修復(fù)方案考慮以下幾方面：1)水位變動(dòng)區(qū)以上混凝土結(jié)構(gòu)，最大碳化深度均小于10 mm，對(duì)于局部破損部位，采用聚合物砂漿修補(bǔ)，對(duì)混凝土表面采用高壓水槍沖洗后，涂刷防腐防碳化涂層。2)閘墩、翼墻、護(hù)坡水位變化區(qū)及以下區(qū)域以及過(guò)船道邊墻、底板、軌道梁混凝土大面積侵蝕剝落，石子裸露，侵蝕剝落深度普遍達(dá)1 cm～2 cm，局部達(dá)4 cm～6 cm。對(duì)這些部位的混凝土需要采用聚合物砂漿進(jìn)行修復(fù)，然后涂刷防腐防碳化涂層。

2.2 聚合物砂漿修補(bǔ)

擬修復(fù)部位首先采用高壓水槍沖洗干凈，局部采取人工鑿毛至新鮮混凝土面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，必要時(shí)涂刷聚合物界面劑(采用聚合物防水乳液與水調(diào)和而成，聚合物防水乳液與水質(zhì)量比為3∶7)，然后采用聚合物砂漿修補(bǔ)找平。修補(bǔ)用聚合物砂漿采用聚合物防水乳液、水泥、砂、水調(diào)制而成，參考配比如表2所示。

表2 聚合物砂漿參考配比 kg

聚合物砂漿用砂要求外觀干燥，細(xì)度0.84 mm，水泥采用P.O42.5；聚合物防水乳液黏結(jié)強(qiáng)度不小于1 MPa，抗?jié)B水不小于0.5 MPa。

2.3 混凝土面防腐防碳化涂層

對(duì)擋潮閘閘墩、底板、翼墻、過(guò)船道邊墻、底板、軌道梁以及老混凝土護(hù)坡進(jìn)行表面防腐防碳化處理，采用耐海水聚合物涂料進(jìn)行。采用聚合物砂漿修復(fù)部位，需完成修補(bǔ)后再進(jìn)行耐海水聚合物涂料防護(hù)。耐海水聚合物涂料各項(xiàng)指標(biāo)需要滿足要求，即初凝不小于30 min，終凝不大于360 min；凈漿7 d抗壓強(qiáng)度不小于13 MPa，凈漿7 d抗折強(qiáng)度不小于4 MPa；黏結(jié)力不小于1.2 MPa；涂層7 d抗?jié)B壓力不小于0.4 MPa，同時(shí)要耐堿、耐高溫。

3 混凝土碳化修復(fù)工藝

3.1 混凝土碳化修復(fù)施工處理工藝流程

在高腐蝕環(huán)境下混凝土受侵蝕碳化處理工藝流程如圖1所示。

3.2 混凝土碳化修復(fù)施工處理工藝

1)基面高壓水沖洗工藝。

確?；炷粱嫣幚淼馁|(zhì)量是保證混凝土修復(fù)質(zhì)量的基礎(chǔ)，對(duì)高壓水沖洗結(jié)構(gòu)混凝土基面碳化層的清理程度、基面質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真的研究?，F(xiàn)場(chǎng)針對(duì)水壩不同結(jié)構(gòu)不同部位混凝土碳化程度差異，采用博赫爾高壓洗車機(jī)1.6 kW和2.6 kW進(jìn)行沖洗對(duì)比，兩款沖洗機(jī)沖洗效果均能滿足，對(duì)比情況如表3所示。

表3 博赫爾1.6 kW和2.6 kW全自動(dòng)高壓沖洗機(jī)沖洗效果對(duì)比

2)施工配合比優(yōu)化。

聚合物砂漿質(zhì)量配合比選配：聚合物防水乳液∶水泥∶砂∶水=7∶60∶120∶20。施工階段均為非洲旱季，影響聚合物砂漿施工性能主要為每天氣溫以及早、中、晚氣溫差異，并影響現(xiàn)場(chǎng)施工工藝適用性及砂漿防裂性。

現(xiàn)場(chǎng)施工配合比用水量調(diào)整需考慮細(xì)砂含水量、拌和溫度、施工作業(yè)面溫度、終凝前環(huán)境溫度等，不考慮細(xì)砂含水量影響，對(duì)環(huán)境溫度施工用水量調(diào)整量見表4。

表4 環(huán)境溫度施工用水量調(diào)整量

3)界面劑噴涂工藝。

界面劑采用聚合物防水乳液與水質(zhì)量比為3∶7調(diào)和而成，現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)對(duì)界面劑涂刷質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，由于混凝土修復(fù)工作面凹凸不平，低凹處容易漏涂，改進(jìn)采用噴涂工藝，界面劑噴涂均勻，質(zhì)量好，效率高。

4)砂漿抹面工藝。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)砂漿抹面質(zhì)量檢驗(yàn)情況，由于混凝土修復(fù)工作面凹凸不平，聚合物砂漿修補(bǔ)厚度不一，修補(bǔ)較厚的一次抹面修補(bǔ)到位，底部出現(xiàn)與混凝土基面接觸不密貼、空鼓等質(zhì)量問(wèn)題。經(jīng)對(duì)施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用分層抹灰一次成型砂漿抹面修補(bǔ)工藝，即對(duì)同一部位砂漿修補(bǔ)必須采用分層抹灰，每層厚度不超過(guò)1 cm，分層抹灰可以保證每層抹灰密貼緊實(shí)，同時(shí)分層抹灰一次成型，避免層間產(chǎn)生冷縫，保證砂漿抹面施工質(zhì)量。

5)砂漿保濕養(yǎng)護(hù)。

通過(guò)工藝性試驗(yàn)，砂漿初凝后終凝前采用噴霧養(yǎng)護(hù)，終凝后采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，土工布覆蓋保濕效果較好，在30 ℃高溫環(huán)境，保濕時(shí)間不低于2 h。

6)防腐防碳化涂層。

防腐防碳化涂層采用滾涂方式進(jìn)行施工，分底涂層和面涂層，涂層厚度采用單位面積核定涂料用量進(jìn)行保證，底涂層3遍～4遍、面涂層2遍，涂刷時(shí)輥軸向一個(gè)方向涂刷，禁止來(lái)回滾涂。

4 碳化混凝土修復(fù)施工

4.1 混凝土基面處理

1)混凝土表面打磨沖洗。首先清除混凝土結(jié)構(gòu)表面淤泥并沖洗干凈。斜面混凝土直接沖洗，立面混凝土需搭設(shè)雙排鋼管腳手架進(jìn)行沖洗[1]。護(hù)坡混凝土表面沖洗：在抽水時(shí)，一邊抽水一邊用高壓泵沖洗混凝土表面。立面混凝土表面沖洗：抽水完成后，在距離閘墩、翼墻30 cm搭設(shè)雙排鋼管腳手架，從上向下進(jìn)行立面混凝土表面沖洗。沖洗干凈后，對(duì)混凝土表面附著物進(jìn)行打磨沖洗，沖洗時(shí)應(yīng)反復(fù)多次進(jìn)行，確?；炷撩娓蓛魺o(wú)松動(dòng)。

2)既有泄水孔疏通與保護(hù)。將既有泄水孔全部清理疏通，人工清除孔內(nèi)堵塞的泥沙，確保排水孔暢通。泄水孔清理的泥沙不能留在坡面上，應(yīng)同混凝土表面一起沖洗干凈。為避免泄水孔在后期加固修復(fù)時(shí)被砂漿或涂層堵塞，在清理疏通既有泄水孔后，采用彩條布打卷堵住泄水孔，彩條布卷頂面略高出修復(fù)后的坡頂面，方便后期拔出。

3)高壓淡水沖洗?；炷帘砻娼?jīng)過(guò)前期打磨沖洗后，表面基本干凈無(wú)雜物，再用高壓淡水對(duì)混凝土表面進(jìn)行沖洗，將局部松散易脫砂石等全部沖洗干凈。

4)混凝土局部破損修復(fù)加固。對(duì)混凝土沖洗干凈后，全面檢查混凝土破損情況，對(duì)破損混凝土進(jìn)行標(biāo)記。對(duì)破損混凝土進(jìn)行鑿除，清理干凈，對(duì)背部土體進(jìn)行夯實(shí)加固，重新鋪設(shè)墻背反濾層，對(duì)嵌補(bǔ)周邊混凝土結(jié)合面涂刷界面劑，澆筑耐腐蝕C40混凝土[2]。

4.2 聚合物砂漿修補(bǔ)施工

1)聚合物砂漿拌制。聚合物砂漿采用聚合物防水乳液、水泥、砂、水調(diào)制而成，結(jié)合生產(chǎn)廠家推薦配比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配和試驗(yàn)性施工，對(duì)不同天氣情況下基面情況的用水量進(jìn)行微量調(diào)整。聚合物砂漿拌制采用J350型滾筒式砂漿拌合機(jī)拌合,拌合進(jìn)度結(jié)合施工快慢進(jìn)行，保證隨拌隨用，在出倉(cāng)時(shí)間30 min內(nèi)用完。

2)聚合物砂漿運(yùn)輸。聚合物砂漿運(yùn)輸采用人力小車運(yùn)輸?shù)绞┕すぷ髅?，轉(zhuǎn)運(yùn)的人力小車和人員鞋底應(yīng)提前清洗干凈，以免污染工作面。

3)修補(bǔ)前基面濕潤(rùn)及噴涂界面劑?；嫣崆安捎玫疄⒘軡駶?rùn)，根據(jù)天氣情況確定提前時(shí)間，達(dá)到修補(bǔ)時(shí)基面濕潤(rùn)晾干無(wú)明水狀態(tài)。砂漿修補(bǔ)前噴涂界面劑，界面劑采用聚合物防水乳液與水按照3∶7的配比(質(zhì)量比)調(diào)和而成，噴涂界面劑時(shí)基面應(yīng)濕潤(rùn)無(wú)明水，太干燥和有明水時(shí)均不適宜噴涂界面劑。

4)聚合物砂漿修補(bǔ)。聚合物砂漿通過(guò)人工抹灰方式進(jìn)行抹面修補(bǔ)，采用人工分層抹灰一次成型方式。聚合物砂漿攤鋪到混凝土結(jié)構(gòu)面時(shí)，用力將第一層砂漿涂抹攤鋪開，使聚合物砂漿與混凝土基面充分密貼緊實(shí)無(wú)空鼓，再進(jìn)行第二層砂漿抹灰，表面用鋁合金尺枋反復(fù)找補(bǔ)平整，最后人工抹面收光。

5)養(yǎng)護(hù)。聚合物砂漿采用淡水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，噴霧和覆蓋保濕模式進(jìn)行。砂漿初凝前進(jìn)行噴霧保濕養(yǎng)護(hù)，當(dāng)砂漿初凝后，立即覆蓋土工布灑水保濕養(yǎng)護(hù)。安排專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使聚合物砂漿養(yǎng)護(hù)期內(nèi)保持濕潤(rùn)狀態(tài)。對(duì)于閘墩、翼墻立面結(jié)構(gòu)，設(shè)置專人采用高壓泵進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，使聚合物砂漿養(yǎng)護(hù)期內(nèi)保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

4.3 混凝土防腐防碳化涂層施工

1)基面處理。清除混凝土浮灰、油漆、油污情況，對(duì)疏松面予以鏟除，再用淡水沖洗干凈；檢查有無(wú)滲漏水情況，對(duì)局部滲漏水進(jìn)行堵漏處理；麻面、孔洞處理情況，提前采用聚合物砂漿嵌平，用抹布之類織物將表面露水擦干方可施工。

2)涂層涂料配制。底涂料配制按比例將B組分粉料(必須預(yù)先過(guò)篩)慢慢加入A組分乳液中，邊加邊攪拌，攪拌速度不宜太快，B組分粉料可視黏度在規(guī)定范圍選擇加量，不得隨意加水稀釋，必須按配比嚴(yán)格配制。底涂料每次配制數(shù)量不宜太多，隨配隨用，一般在1.5 h左右用完，間隔時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)發(fā)生漿料凝結(jié)增厚而無(wú)法使用。施工時(shí)底料配制應(yīng)結(jié)合施工面積、工人數(shù)量、施工速度進(jìn)行綜合考慮，桶內(nèi)余物必須在每次用完后清除干凈。根據(jù)氣溫、空氣的濕度和混凝土表面潮濕程度，A，B組分的配比可適當(dāng)調(diào)整，一般A與B質(zhì)量比為1∶1.8～1∶2.2，以使底涂料的黏度既適于不同施工環(huán)境，又不會(huì)過(guò)早的凝結(jié)。

3)底涂層施工。底涂層分3層～4層施工，后一層必須在前一層涂層材料干燥不粘手后進(jìn)行；底涂層按區(qū)塊進(jìn)行施工，每區(qū)塊一次施工完畢，自然養(yǎng)護(hù)2 h左右，以表面結(jié)硬成膜不脫粉為準(zhǔn)，并經(jīng)檢查合格后，再進(jìn)行下一層施工。

涂層施工方法可以采用滾涂、刷涂。每涂層應(yīng)涂刷均勻，上下涂層涂刷方向相互垂直，以防漏涂，特殊部位可增加涂層次數(shù)。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。

4)面涂層施工。底涂層完成驗(yàn)收合格后，進(jìn)行面涂層施工，面涂層涂刷采用滾涂方式。施工時(shí)滾刷速度不能太快，以免產(chǎn)生大量氣泡，同時(shí)防止?jié)L刷時(shí)涂料在壁面流掛。在滾刷面涂料時(shí)，必須注意施工現(xiàn)場(chǎng)的濕度，以免影響涂料的成膜效果[3-4]。

5)涂層養(yǎng)護(hù)。面涂層施工完成后自然養(yǎng)護(hù)5 d及以上方能正式使用，在涂層養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不得對(duì)涂層進(jìn)行重壓、沖擊以及在水中浸泡。

5 結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在高腐蝕環(huán)境下，混凝土碳化問(wèn)題較為普遍，及時(shí)對(duì)碳化混凝土進(jìn)行修復(fù)非常重要。在混凝土修復(fù)前須認(rèn)真分析混凝土碳化對(duì)結(jié)構(gòu)功能和使用安全方面的影響，根據(jù)分析結(jié)果制定可行的修復(fù)方案至關(guān)重要，直接影響修復(fù)效果[5]。在施工過(guò)程中要對(duì)施工工藝的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工工藝上的不足和重點(diǎn)卡控環(huán)節(jié)，在大面積施工中優(yōu)化施工工藝并做好質(zhì)量卡控。本文提及的混凝土碳化修復(fù)工藝在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中取得了比較理想的效果，可為今后類似工程項(xiàng)目混凝土碳化修復(fù)提供參考。