沙溝水庫(kù)丙乳砂漿加固技術(shù)要點(diǎn)初探

郝恩烽

(山東省沂水縣沙溝水庫(kù)管理中心，山東 沂水 276400)

1 工程概況

沂水縣沙溝水庫(kù)位于淮河流域沭河干流上游，1958年10月動(dòng)工興建，1959年11月建成蓄水。水庫(kù)總庫(kù)容1.04億m3，興利庫(kù)容0.46億m3，流域面積163km2；是一座以防洪為主，結(jié)合水力發(fā)電、城鄉(xiāng)供水、淡水養(yǎng)殖、觀光旅游等綜合利用的大(2)型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐工程主要包括大壩、溢洪道、放水洞、電站等。溢洪道位于大壩南段丘陵鞍部，設(shè)溢洪閘3孔，每孔凈寬10.0m；放水洞位于大壩樁號(hào)0+430處，主要由進(jìn)水段、洞身段、豎井組成，洞身為1.4m×1.4m鋼筋混凝土方涵，水電站設(shè)在放水洞出口處。水庫(kù)樞紐工程于2002年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，經(jīng)過多年來的運(yùn)行，溢洪道防沖槽底板混凝土表面凍融、剝蝕，閘墩側(cè)墻混凝土局部老損，閘墩頭水位變動(dòng)區(qū)域混凝土碳化，石子外露。放水洞進(jìn)水段與洞身段混凝土由于當(dāng)時(shí)施工時(shí)形成的蜂窩麻面、模板漏漿處理欠缺，出現(xiàn)裂縫、表面剝蝕，鋼筋銹蝕等。不僅制約結(jié)構(gòu)使用壽命，且嚴(yán)重影響水庫(kù)行洪安全[1]。通過全面排查、綜合研判，決定對(duì)鋼筋混凝土存在的老損、剝蝕等質(zhì)量問題采用丙乳砂漿技術(shù)措施進(jìn)行全面加固修復(fù)處理。

2 加固方案設(shè)計(jì)

根據(jù)工程實(shí)際，設(shè)計(jì)采用丙乳砂漿加固技術(shù)措施。丙乳砂漿是丙烯酸酯共聚乳液改性的聚合物水泥砂漿。其固結(jié)體的物理力學(xué)性能與其配合比、水泥等級(jí)、砂率及施工工藝有較大關(guān)系。為了探討和檢驗(yàn)其物理性能指標(biāo)，施工單位委托具備資質(zhì)的專業(yè)試驗(yàn)室對(duì)原材料進(jìn)行主要性能指標(biāo)試驗(yàn)及配合比確定。在建設(shè)、監(jiān)理單位相關(guān)人員見證下，現(xiàn)場(chǎng)制取試件，經(jīng)監(jiān)理單位對(duì)試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)后具體實(shí)施加固方案。

3 丙乳砂漿配合比試驗(yàn)

3.1 配合比試驗(yàn)確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及施工工藝要求，通過試驗(yàn)確定丙乳砂漿重量配合比為水泥 ∶丙乳 ∶石英砂 ∶水=100 ∶36 ∶165 ∶15。

試驗(yàn)選用的丙烯酸酯共聚乳液，外觀為乳白色，無沉淀的乳液固體含量41.0%，pH值為9.0，密度為1.06g/cm3。水泥為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥。砂為水庫(kù)附近產(chǎn)的石英砂，粒徑小于2.5mm，過篩處理。攪拌等生產(chǎn)用水從水庫(kù)抽取。試配丙乳砂漿試件成型后，按照規(guī)范要求[2]，進(jìn)行基本物理力學(xué)性能試驗(yàn)。

3.2 基本指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 抗壓強(qiáng)度

試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 丙乳砂漿試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 黏結(jié)強(qiáng)度

黏結(jié)強(qiáng)度是加固修復(fù)舊混凝土結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)之一。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 丙乳砂漿與普通水泥砂漿黏結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2.3 抗凍性

試件為100mm×100mm×400mm柱體，3個(gè)為1組。試驗(yàn)經(jīng)300次快速凍融循環(huán)，其動(dòng)彈模量達(dá)到92.3%。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 丙乳砂漿抗凍性試驗(yàn)結(jié)果

3.2.4 抗?jié)B性

試驗(yàn)表明：當(dāng)滲透壓力達(dá)到1.5MPa時(shí)，恒壓12h試件無滲水現(xiàn)象，丙乳砂漿試件的透水壓力大于1.5MPa。

將丙乳砂漿試件烘干至恒重后浸泡于水中，3天后稱重吸水率為1.0%。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于丙乳聚合物的分子在水泥顆粒及骨料表面形成聚合物膜，聚合顆粒填充砂漿孔隙,使砂漿固結(jié)體內(nèi)空隙減小，結(jié)合力增強(qiáng),提高了砂漿的密實(shí)度,改良了丙乳砂漿的各項(xiàng)性能，使丙乳砂漿的抗?jié)B、抗凍性能增強(qiáng)。

本次加固工程所采用的丙乳砂漿物理力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[3]。

4 施工技術(shù)

4.1 施工前的準(zhǔn)備

4.1.1 基面處理

根據(jù)工程實(shí)際狀況，由建設(shè)、監(jiān)理方對(duì)混凝土缺陷部位用記號(hào)筆圈定，根據(jù)缺陷程度劃分成片區(qū)；然后利用手持電鎬結(jié)合人工的方式剔除缺陷混凝土。鑿除時(shí)，要求露出堅(jiān)硬新鮮混凝土面，每片加固修復(fù)面除局部坑洼外做到鑿除深度均勻平整。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員驗(yàn)收。重點(diǎn)查看鑿除缺陷混凝土的范圍，記號(hào)線內(nèi)外是否有松動(dòng)混凝土片；鑿除深度是否平整均勻，堅(jiān)硬新鮮混凝土面是否全部露出。若鋼筋銹蝕應(yīng)局部深鑿，單獨(dú)處理。

監(jiān)理人員確認(rèn)后，用高壓水槍沖洗，個(gè)別部位人工用鋼絲刷清理，確保清理效果。

4.1.2 丙乳砂漿的配制

根據(jù)試驗(yàn)確定配合比拌制丙乳砂漿。將水泥與砂子按比例人工拌和均勻后，倒入丙乳和水?dāng)嚢杈鶆虼谩Ｒ淮伟韬土坎灰颂?，以免拌和不均或者造成浪費(fèi)，拌制好的砂漿要在45min內(nèi)用完。

4.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.2.1 噴(抹)丙乳砂漿

基面處理經(jīng)驗(yàn)收合格后，對(duì)基面鑿除的溝槽及坑洼處，涂刷1遍丙乳凈漿(水泥 ∶丙乳=1 ∶0.8)，然后用丙乳砂漿分層找平，養(yǎng)護(hù)12天后待噴(抹)丙乳砂漿[4]。

溢洪道防沖槽底板修補(bǔ)區(qū)原有施工縫原位置保留，無施工縫處在修補(bǔ)區(qū)邊沿剔除一道寬8.0cm、深4.0cm的嵌邊齒槽。其他加固修補(bǔ)區(qū)域不另外增加施工縫和嵌邊齒槽。

溢洪道防沖槽底板、閘墩頭加固修復(fù)區(qū)域采用高壓噴射丙乳砂漿的方法處理，閘墩側(cè)墻、放水洞進(jìn)水段與洞身段采用人工抹漿的方法處理。噴(抹)丙乳砂漿前，在待噴(抹)混凝土全部基面上均勻涂刷一層較薄的丙乳凈漿。丙乳砂漿固結(jié)前，人工用金屬壓板均勻地抹壓修飾一遍，對(duì)噴(抹)未到位或不平整的部位一并處理，確保閘墩等外露表面光滑平整，確保外觀質(zhì)量。

4.2.2 滾涂丙乳凈漿及養(yǎng)護(hù)

丙乳砂漿表面固結(jié)后，用裝飾涂料滾子在表面均勻滾涂一層較薄的丙乳凈漿。

最后滾涂的丙乳凈漿不僅對(duì)丙乳砂漿加強(qiáng)了保護(hù)，提高了外觀質(zhì)量，同時(shí)封閉丙乳砂漿中的水分，起到了養(yǎng)護(hù)作用[5]。丙乳凈漿固結(jié)后，噴水濕潤(rùn)，覆蓋塑料薄膜，既起到養(yǎng)護(hù)作用，又能保護(hù)成品；之后，不需另外灑水養(yǎng)護(hù)。

5 質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)及其建議

丙乳(丙烯酸酯共聚乳液)選購(gòu)應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。近年來，丙烯酸酯乳液憑借其優(yōu)異特性，對(duì)其功能化改性的研究開發(fā)和應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，市場(chǎng)品種繁多，名稱相似，用途不同[6]。使用前必須由專業(yè)試驗(yàn)室試驗(yàn)并確定配合比。

做好對(duì)相關(guān)人員的施工技術(shù)和施工安全交底。施工人員要熟知施工要點(diǎn)、操作程序及注意事項(xiàng)，操作必須細(xì)心。

對(duì)缺陷混凝土面要全面清理。對(duì)坑洼、露筋及邊緣處，必須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理驗(yàn)收。對(duì)形成的坑洼用丙乳砂漿分多次找補(bǔ)，每次抹漿厚度不大于2.0cm。確保每一片區(qū)噴(抹)漿范圍內(nèi)厚度均勻。

涂刷丙乳凈漿時(shí)，工作基面要飽和濕潤(rùn)，丙乳凈漿未硬化前噴(抹)丙乳砂漿，保證黏結(jié)力。

噴射丙乳砂漿分兩次進(jìn)行。第1層噴射厚度在2.5cm左右，初凝后清理表面浮塵，然后噴射第2層，噴射厚度在2.0cm左右。

丙乳砂漿第1層用木抹子壓實(shí)抹平，第2層用鐵抹子壓實(shí)抹光。抹壓時(shí)要注意邊沿壓實(shí)，不要來回多次抹壓，以免被壓實(shí)的邊沿又被帶起，形成縫隙；反復(fù)抹壓也會(huì)影響漿體中聚合物膜的質(zhì)量。

6 結(jié) 語

丙乳砂漿加固處理部位經(jīng)過1年運(yùn)行后，組織有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行專項(xiàng)檢查，表面未發(fā)現(xiàn)縫隙，敲擊沒有脫鼓聲，表面平整，與完工驗(yàn)收時(shí)無任何變化。實(shí)踐證明：丙乳砂漿具有良好的物理力學(xué)性能，對(duì)水工混凝土工程進(jìn)行加固處理，技術(shù)切實(shí)可行，質(zhì)量有保證；既適合薄層修復(fù)，又能潮濕面施工，工藝簡(jiǎn)單，環(huán)保無毒，安全可靠，優(yōu)勢(shì)明顯。較好地解決了水工混凝土老損剝蝕等質(zhì)量問題，效果顯著。