江苏嶂山闸除险加固工程新材料的应用（郭辉,刘洋,于立伟）

时间：2021-01-17 08:05:11　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：嶂山闸防碳化涂料丙乳砂浆具有优异的粘结、抗裂、防水、防氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能，是一种新型混凝土建筑物的水泥基护面修补材料，和树脂基修补材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工艺简单及质量容易保证等优点。可在水工混凝土建筑物各种老化加固处理中使用和推广。

关键词：丙乳丙乳砂浆嶂山闸防碳化

1基本情况

2006年天津市水利工程有限公司经投标承接了江苏嶂山闸除险加固工程。按项目进度要求，10月30日完成上下游围堰搭设及现场临时设施建设；
2007年3月1日第一台启闭机具备现场安装条件；
2007年5月20日，完成水下建筑工程的施工，启闭机、闸门可利用临时电源启闭；
2009年2月28日，整体工程具备竣工验收条件。

2工程概述

嶂山闸位于江苏省宿迁市嶂山村西1.1km处，1959年10月开工建设，1961年4月建成，市骆马湖主要排洪口门，设计流量8000m3/s校核流量10000m3/s，是沂沭泗河洪水东调南下工程的重要组成部分。骆马湖承接上游南四湖、邳苍地区。沂河南下洪水经调蓄后，由嶂山闸经新沂河下泄入海。嶂山闸根据下游区间河沭河来水，按新沂河设计行洪规模凑泄；
非汛期嶂山闸关闸拦蓄，保证骆马湖北调送水及周边地区200万亩农田的灌溉用水，并保护新沂河滩地30万亩三麦免受桃汛威胁，同时为骆马湖上游地区工业、航运、渔业用水提供有利条件。

嶂山闸总长428.97m，共计36孔，单孔净宽10m，两孔一联布置，共计18块底板。闸顶高程28.0m，闸室底板面高程15.5m。

闸室两侧布置空箱岸墙，岸墙顶高程28m，底板长度12.50m。经过多年运行空箱岸墙外露混凝土已严重老化。为控制混凝土碳化深度的继续增加及保证其与新建闸室协调美观，决定对闸室段上下游两侧的外露原混凝土面层进行防碳化处理，从而解决各种原因造成的裂缝和表面剥蚀、水质侵蚀、冲磨、空蚀、钢筋锈蚀、混凝土质量差等问题。该次除险加固工程中防碳化处理工程主要包括原闸墩及底板老混凝土的防碳化处理等。

3修补材料的选用

现今修补材料主要有树脂基修补材料和水泥基修补材料。其中水泥基修补材料分为普通水泥砂浆和丙乳砂浆两种。在嶂山闸除险加固工程施工中，我们经过反复调研分析,选用了丙乳砂浆作为防碳化修补材料。原因有三种：

3.1树脂基修补材料常用的主要是环氧树脂砂浆，该材料虽具有强度高、强度增长快、能抵抗多种化学物质的侵蚀等优点，但材料的力学性能与基底混凝土不相一致，存在如其膨胀系数大于基底混凝土而开裂脱落、不适合潮湿面粘结、不耐大气老化等缺点，且施工环境要求比较高，成本比较高。

3.2普通水泥砂浆在与老混凝土表面粘结、本身抗裂和密封等性能低于丙乳砂浆。

3.3丙乳砂浆成本较低，施工与普通水泥砂浆相似，可人工涂抹，施工工艺简单；
与基础混凝土温度适应性好，使用寿命同普通水泥砂浆，具备防水、防渗透的作用，能够满足水下混凝土的要求。与普通水泥砂浆相比，极限拉伸率提高1-3倍，抗拉强度提高1.35-1.5倍，抗拉弹模降低，收缩小，抗裂性显著提高，与混凝土面、老砂浆及钢板粘结强度提高4倍以上，2天吸水率降低10倍，抗渗性提高1.5倍，抗氯离子渗透能力提高8倍以上等优异性能，使用寿命基本相同，且具有基本无毒、施工方便、成本低，以及密封作用，能够达到防止老混凝土进一步碳化，延缓钢筋锈蚀速度，抵抗剥蚀破坏的目的。

4丙乳砂浆简介

丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称，是一种高分子聚合物的水分散体，是一种水泥改性剂，是由南京水利科学研究院科研成果直接转化而成的产品，丙乳与水泥砂浆混合后成为丙乳砂浆。丙乳砂浆是丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆的简称，丙烯酸酯共聚乳液是南甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸共聚制成的水溶性乳液，在丙烯酸酯共聚乳液中加入农乳600号稳定剂和284P有机硅乳液后的混合液，可以与水、水泥和砂拌制成丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆。该砂浆具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能。丙乳砂浆中的聚合物聚合物纤维在砂浆中形成聚合物框架，起到抗裂的效果。另外，聚合物有减水作用，使砂浆的水灰比减小，聚合物膜填充了水泥浆体的孔隙，切断了孔隙与外界的通道，从而使得丙乳砂浆达到抗渗、密封的作用。

5原材料和配合比

5.1原材料要求

水泥应采用标号在P.O32.5以上的水泥；
砂料要求质地坚硬、清洁、级配良好，粒径为0.15～5mm，细度模数为2.5～3.0；
聚合物丙乳的固体含量为39~48%，砂浆用水总量应考虑丙乳中的含水量。

5.2配合比

丙乳砂浆的配合比一般为：灰砂比1：1-1：2；
灰乳比1：0.15-1：0.3；
水灰比40%左右。因嶂山闸除险加固工程丙乳砂浆防碳化修补部位均位于水闸水下部位，有防渗要求，所以丙乳砂浆采用上限配合比。施工前应根据现场水泥和砂子及施工和易性要求通过试拌确定水灰比，丙乳砂浆应尽量选用小水灰比。

6施工工艺

丙乳砂浆施工方便，配制拌和简单，采用人工抹面的施工方法，只要掌握关键的施工养护要求，施工质量是容易得到保证的。

6.1原混凝土基面凿毛处理

将原混凝土腐蚀层完全剔除，暴露出新鲜混凝土表面；
采用钢丝刷将凿毛时松动剥落的石子刷掉，再用清水将混凝土表面清洗干净即可。

6.2冲筋

在凿毛检验合格的闸墩上，每隔1.5～2m充一道丙乳砂浆灰筋，并挂线进一步检查墙面的平顺度，人工剔除局部高出部位，保证砂浆抹灰厚度不小于2cm。

6.3丙乳砂浆人工抹面

将检查合格的混凝土基面提前用清水湿润后，保持表面润湿（但不积水）状态。用毛刷涂刷界面处理剂一遍，要求涂刷薄而且均匀，随刷随填抹丙乳砂浆打底，厚度超过1cm要分层进行施工。砂浆采用砂浆拌和机拌制，砂浆连续拌和4-5min，停顿1min，在拌和机内再拌和1min后才能入仓。待到底层砂浆达到一定的强度后，一般以表面结硬成膜不脱粉为准，填抹面层防碳化砂浆，厚度为0.8-1cm为宜。每层均需用木抹子拍实抹平，加强罩面层用铁抹于抹光。

6.4养护

一般在面层抹面后2～3h开始使用喷雾器喷水湿润养护，用塑料薄膜覆盖连续养护3～5d，自然养护1～2周即可。（养护时间视气温情况而定）。

7结束语

经嶂山闸除险加固工程选用丙乳砂浆防碳化处理老化部位丙乳胶乳水泥砂浆性能优良、施工简便、易于掌握，是一种优良的薄层修补材料，可用于混凝土的表面密封防护防碳化处理、混凝土建筑物防渗漏处理、水闸、渠道等水工建筑物破坏修补。

作者简介

郭辉（1982~），男，助理工程师，天津南水北调水源工程建设投资有限责任公司从事水利投资与建设管理工作。

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