SA 改性水泥砂漿在水工混凝土表面腐蝕修補(bǔ)中的應(yīng)用

[摘　要] 　SA 改性水泥砂漿具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗凍、防滲、防腐、抗氯離子滲透、耐磨、耐老化、耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕等性能，是一種新型的混凝土表面修補(bǔ)護(hù)面材料。通過(guò)在江蘇省淮海農(nóng)場(chǎng)紅星閘小型樞紐工程腐蝕修補(bǔ)中的應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，獲得良好的效果。本文介紹了SA 改性水泥砂漿施工方法。可供同類(lèi)工程設(shè)計(jì)、施工參考。

[關(guān)鍵詞] 　SA 改性水泥砂漿； 　混凝土碳化； 　鋼筋銹蝕； 　修補(bǔ)； 　施工方法

　　SA 改性水泥砂漿是將SA 水泥改性劑按一定的比例加入水泥砂漿中配制的，具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗凍、防滲、防腐、抗氯離子滲透、耐磨、耐老化、耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕等性能。與傳統(tǒng)的聚合物水泥砂漿(如環(huán)氧砂漿) 相比，不僅成本低，而且施工方便，可人工涂抹，也可機(jī)械噴涂，并適合潮濕面粉刷。無(wú)毒并與基礎(chǔ)混凝土溫度適應(yīng)性好，耐老化性強(qiáng)與基礎(chǔ)混凝土粘結(jié)牢固，不脫落，不開(kāi)裂(環(huán)氧砂漿易脫落) 。所采用的SA 水泥改性劑是東南大學(xué)材料系在已有產(chǎn)品丙烯酸脂共聚乳膠的基礎(chǔ)上改性開(kāi)發(fā)的一種新型水泥改性劑，它的特點(diǎn)在于硬單體中除了甲基丙烯酸甲脂之外，還引進(jìn)了性能優(yōu)良的苯乙烯，由于苯乙烯在其聚合體系中的聚合速度較低，因此苯乙烯留在顆粒表面，形成了外硬內(nèi)軟的膠粒，致使該乳膠脫水固化后，既有較大的變形，又有較高的強(qiáng)度和粘結(jié)力。

1 　工程概況

     江蘇省淮海農(nóng)場(chǎng)紅星閘小型樞紐工程位于淮河下游，東臨黃海，由節(jié)制閘、排澇泵站和公路橋組成。該工程1983 年建成投入運(yùn)行。節(jié)制閘共4 孔，每孔凈跨316m ，閘門(mén)為鋼筋混凝土板梁式直升門(mén)，排澇泵站設(shè)有32ZLB - 125 型軸流泵2 臺(tái)套， 固定裝機(jī)容量為160kW ，節(jié)制閘上設(shè)有汽- 15 級(jí)公路橋，橋面凈寬大615m ，橋總長(zhǎng)3618m。為了解整個(gè)紅星閘樞紐工程混凝土碳化及鋼筋銹蝕情況，江蘇省淮海農(nóng)場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃辦公室水利技術(shù)人員分別于1992 年12 月、2000 年6 月兩次對(duì)該閘的混凝土碳化深度及鋼筋銹蝕情況進(jìn)行了全面的檢測(cè)，并以回彈儀測(cè)驗(yàn)了該閘的混凝土強(qiáng)度，用酚酞試液測(cè)驗(yàn)了其碳化深度。從兩次檢查結(jié)果來(lái)看，1994 年紅星閘混凝土明顯碳化及嚴(yán)重碳化的占總表面積的65 % ，而2000 年檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，紅星閘整個(gè)混凝土普遍碳化嚴(yán)重，碳化達(dá)面積100 % ，80 %以上的鋼筋混凝土立柱發(fā)生了順筋裂縫，嚴(yán)重部位混凝土保護(hù)層開(kāi)始剝落、鋼筋銹蝕。最大混凝土碳化深度達(dá)5815mm ，銹蝕后的鋼筋截面損失率達(dá)10 %以上。有些部位混凝土表面雖未出現(xiàn)裂縫， 但經(jīng)打開(kāi)混凝土后，發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)的鋼筋表面已有銹斑，只因時(shí)間關(guān)系，銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹暫時(shí)尚未構(gòu)成混凝土保護(hù)層的威脅而已，只要外界條件合適，隨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的是節(jié)制閘鋼筋混凝土閘門(mén)，因長(zhǎng)期受環(huán)境介質(zhì)的侵蝕，整個(gè)閘門(mén)混凝土早已被剝?nèi)ヒ粚印捌ぁ?，連堅(jiān)硬的混凝土粗骨料石灰石也已外凸約10mm 左右，產(chǎn)生嚴(yán)重風(fēng)化，到了報(bào)廢的程度。

2 　腐蝕原因分析

2.1 　水質(zhì)與空氣的嚴(yán)重污染侵蝕了鋼筋混凝土

     眾所周知，大氣中的CO2 在一定的條件下，會(huì)與鋼筋混凝土中的Ca (OH) ₂ 作用生成CaCO₃ ，隨著這種作用的不斷發(fā)生， 將會(huì)逐漸降低混凝土孔隙液的堿度，當(dāng)混凝土孔隙液中的堿度降低到一定值時(shí)，原先在高堿度條件下，才在鋼筋表面形成的對(duì)鋼筋起保護(hù)作用的鈍化膜將被破壞，從而使鋼筋失去保護(hù)膜，此時(shí)當(dāng)空氣、水等進(jìn)入混凝土內(nèi)部時(shí)，鋼筋將產(chǎn)生銹蝕，一旦鋼筋銹蝕，就將出現(xiàn)體積膨脹，膨脹量在2～4 倍左右，此時(shí)混凝土中產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力而混凝土把保護(hù)層脹裂，形成順筋裂縫，繼而出現(xiàn)保護(hù)層崩落，露筋以及鋼筋斷面嚴(yán)重削弱，甚至使構(gòu)件失去承載能力而引起整個(gè)結(jié)構(gòu)物損毀。另外，由于上游的濱海造紙廠(chǎng)、化肥廠(chǎng)等廠(chǎng)礦污水的排放，造成河水污染，每逢枯水季節(jié)，水質(zhì)又黑又臭，加速了混凝土的碳化。

2.2 　混凝土均質(zhì)性較差

     據(jù)當(dāng)時(shí)施工記錄和參加施工的設(shè)計(jì)人員、施工人員回憶， 當(dāng)時(shí)為了節(jié)約材料，盲目提高水灰比，以達(dá)到節(jié)約水泥，降低成本的目的。如節(jié)制閘后墻C20混凝土，設(shè)計(jì)配合比1m³ 混凝土水泥用量為342kg ，而實(shí)際施工1m³ 混凝土水泥用量為240kg ， 少用了102kg 水泥。由此造成了混凝土的密實(shí)性、抗污性能、抗凍性能大大降低，從而加速了混凝土的碳化。

2.3 　在運(yùn)行管理方面維修工作滯后

     水工混凝土建筑及時(shí)進(jìn)行維修對(duì)提高建筑物壽命的意義極大，然而紅星閘由于經(jīng)費(fèi)不足，人力有限及其它原因，雖然對(duì)工程碳化較嚴(yán)重的部位作了局部處理，但每次都是頭痛醫(yī)頭， 腳痛醫(yī)腳，問(wèn)題嚴(yán)重的部位沒(méi)有進(jìn)行全面處理，無(wú)法從根本上解決工程安全問(wèn)題，致使混凝土碳化及鋼筋銹蝕加劇，增加了以后加固處理的難度。

3 　施工方法

3.1 　SA改性水泥砂漿施工配合比( 見(jiàn)表1)

3.2 　SA改性水泥砂漿的施工方法

(1) 使用風(fēng)動(dòng)鏟及風(fēng)動(dòng)刷清除施工面污染及疏松混凝土， 并用高壓水槍沖洗干凈，保證施工面處于飽水狀態(tài)，但不得積水。

(2) 使用擠壓式灰漿泵噴射一遍SA 改性水泥凈漿(厚約3mm) 打底。

(3) 在凈漿未硬化前分兩遍噴射SA 改性水泥砂漿(20mm 厚) 并及時(shí)進(jìn)行人工抹平，抹灰時(shí)不宜來(lái)回多次抹，應(yīng)沿一個(gè)方向抹平，不需第二次收光。

(4) SA 改性水泥砂漿表面略干后，宜用噴霧器養(yǎng)護(hù)24h 后，再灑水養(yǎng)護(hù)7d ，陽(yáng)光直射部位或風(fēng)口部位注意遮陽(yáng)保濕。

3.3 　SA改性抗沖耐磨水泥砂漿施工方法

(1) 拌合時(shí)可先將水泥、砂、水、SA 改性劑在攪拌機(jī)內(nèi)均勻拌合后，再加入纖維網(wǎng)，攪拌時(shí)間長(zhǎng)短以纖維能在砂漿中均勻分布為度，一般3min～5min。

(2) 砂漿拌好后應(yīng)立即進(jìn)行噴射施工，間隔時(shí)間不得超過(guò)30min。

(3) 所有施工機(jī)具在施工前均應(yīng)清洗干凈。

3.4 　由于碳化造成鋼筋銹蝕的混凝土加固處理方法

     首先鑿除碳化層直至鋼筋外露，消除混凝土深度至少超過(guò)鋼筋20mm ，銹蝕的鋼筋使用除銹器徹底除銹。對(duì)于鋼筋銹蝕嚴(yán)重有效面積減少，應(yīng)增焊相應(yīng)面積鋼筋補(bǔ)強(qiáng)，此時(shí)混凝土清除范圍應(yīng)考慮增焊鋼筋的搭接長(zhǎng)度。也可根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件的不同部位(如節(jié)制閘的鋼筋混凝土立柱) 采用粘鋼加固或采用加固法。除銹加強(qiáng)后，對(duì)混凝土損傷部位采用比原強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的SA 改性混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后表面再采用SA 改性水泥砂漿進(jìn)行封閉處理。

4 　結(jié)語(yǔ)

     SA 改性水泥砂漿作為一種新型的性能優(yōu)異且價(jià)廉混凝土表面的修補(bǔ)護(hù)面材料，通過(guò)在江蘇省淮海農(nóng)場(chǎng)紅星閘小型樞紐工程腐蝕修復(fù)及國(guó)內(nèi)多項(xiàng)工程中的應(yīng)用，獲得良好的效果。根據(jù)SA 改性水泥砂漿與普通水泥砂漿施工現(xiàn)場(chǎng)取樣性能對(duì)比試驗(yàn)：抗壓強(qiáng)度提高5 %；抗拉強(qiáng)度提高32 %；與老混凝土粘結(jié)強(qiáng)度提高6.5 倍；與鋼板粘結(jié)強(qiáng)度從無(wú)提高到1.25MPa ；干縮變形從0.12 %減少到0.06 % ，抗?jié)B能力提高2 倍；抗碳化能力提高3.2 倍，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，可供同類(lèi)工程設(shè)計(jì)、施工參考。

[作者簡(jiǎn)介] 　張文淵(1965 - ) ，男，漢族，博士，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師、現(xiàn)主要從事水利與建筑工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)管理及應(yīng)用研究和工程建設(shè)監(jiān)理等工作。

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