丙乳砂漿在渡槽加固施工中的應用

胡愛文

（桃江縣桃花江灌區管理局益陽市413400）

1 工程概況

百畝村渡槽位于桃江縣鸕鶿渡鎮，橫跨省道308線，是桃花江灌區沾溪干渠主要水工建筑物，全長61 m，由C20鋼筋混凝土澆注的簡支U形渡槽，排架高度16.5 m，設計過水斷面1.4 m2，縱坡1/300，于1972年建成。30多年來，因水流沖刷、空蝕氣蝕以及砼碳化等原因，渡槽進、出口漸變段粉飾面開裂剝落，槽身遍布蜂窩麻面、裂縫，鋼筋外露現象嚴重，伸縮縫止水橡膠老化，漏水嚴重，流態極不平穩，經安全狀態綜合評定為C類工程。

2 防滲處理方案的選定

處理施工前，初步選定采用環氧樹酯基和水泥基處理，并進行了對比：樹脂基修補材料中環氧樹脂砂漿，雖具有較高的強度和抗蝕抗滲能力，但是材料的力學性能與基底混凝土不相一致，如其膨脹系數大于基底混凝土而開裂脫落、不適合潮濕面粘結、不耐大氣老化等缺點，施工環境要求高，成本大，用來修復水工混凝土建筑物不太理想；水泥基修補材料有普通水泥砂漿和聚合物水泥砂漿，普通水泥砂漿在與老混凝土表面粘結、本身抗裂和密封等性能不如丙乳砂漿，丙乳砂漿與傳統環氧樹脂砂漿相比，不僅成本低，而且施工與普通水泥砂漿相似，可人工涂抹，施工工藝簡單，易操作和控制施工質量，并適合潮濕面粘結，與基礎混凝土溫度適應性好，使用壽命等同普通水泥砂漿，克服了環氧樹脂砂漿常因其膨脹系數大于基底混凝土而開裂、鼓包與脫落等缺點。最終選用丙乳砂漿對百畝村渡槽進行改造處理（普通砂漿與丙乳砂漿的性能比較如附表所示）。

附表丙乳砂漿與普通砂漿性能參數比較

3 丙乳砂漿的特性

丙乳砂漿是將丙乳加入到水泥砂漿，是一種聚合物水泥砂漿，屬于高分子聚合物乳液改性水泥砂漿。丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的簡稱，是一種高分子聚合物的水分散體，是一種水泥改性劑。

丙乳砂漿的改性機理：砂漿中聚合物膜彈性模量較小，它使水泥漿體內部的應力狀態得到改善，可以承受變形而使水泥石應力減少，產生裂縫的可能性也減少，同時聚合物纖維越過微裂縫，起到橋架和填充的作用，縫間都有聚合物纖維相連，所形成的均質聚合物框架，作為填充物跨過已硬化的微裂縫，限制微裂縫的擴展，微裂縫常在聚合物膜較多處消失，顯示聚合物的抗裂作用；另外，聚合物有減水作用，使砂漿的水灰比減小，聚合物膜填充了水泥漿體的孔隙，切斷了孔隙與外界的通道，起到密封的作用。

丙乳砂漿與普通砂漿相比，抗壓強度上兩者無多大差別，但丙乳砂漿比普通砂漿的極限拉伸率提高了（1～3）倍，抗拉強度也提高了（1.35～1.5）倍。丙乳砂漿的抗拉彈模降低，收縮又小，抗裂性顯著提高，與混凝土面、老砂漿及鋼板粘結強度均提高4倍以上，2天吸水率降低10倍，抗滲性提高1.5倍，抗氯離子滲透能力提高8倍以上等優異性能，使用壽命基本相同，且無毒、施工方便、成本低，密封效果好，能延緩鋼筋銹蝕速度，抵抗剝蝕破壞。

4 丙乳砂漿在渡槽加固改造中的應用及效果

4.1 丙乳砂漿原材料和配合比選用

本次百畝村渡槽加固改造所用丙乳砂漿采用PO 325普通硅酸鹽水泥，砂子為粒徑小于2.5 mm的當地已過篩的細砂，聚合物丙乳的固體含量為39%～48%，砂漿用水總量考慮了丙乳中的含水量。其配合比為：灰砂比1∶2；灰乳比1∶0.3；水灰比1∶2.5。打底和最后刷面層采用的丙乳凈漿配合比為1 kg丙乳加2 kg水泥攪拌成漿。

4.2 丙乳砂漿施工工藝

丙乳砂漿施工方便，配制拌和簡單，可采用人工抹壓和機械噴涂兩種施工方法。我們采用人工抹壓法。其主要施工工藝要求如下：

（1）丙乳砂漿拌制時，先將水泥和砂子拌均勻，再加入經試拌確定的水量及丙乳，充分拌和均勻，材料必須稱量正確，尤其是水和丙乳，拌和過程中不能隨意擴大水灰比。每次拌制的丙乳砂漿，要求能在45 min內使用完，不宜一次拌和過多數量，一次拌和量以控制在10 kg水泥以內。

（2）施工前先對露鋼筋表面進行處理，對鋼筋進行除銹處理后刷2遍紅丹油漆后用M10砂漿批擋恢復至原有斷面。然后采用鋼絲刷刷除混凝土表面浮層的污物、塵土和松軟、脆弱部分（有油漆等油脂污染部位用丙酮洗刷），特殊部位應用鋼釬打毛，然后用清水沖洗干凈、潤濕，施工前應使混凝土表面處于面干飽和狀態。

（3）丙乳砂漿的應用按丙乳凈漿打底+丙乳砂漿+丙乳凈漿刷面結構體系來進行。為保證質量應先用丙乳凈漿打底，然后分層抹壓丙乳砂漿，每層厚度控制在5 mm左右，批擋采用厚度應根據修補部位的具體情況要求的確定，一般為2 cm左右。抹壓時采用倒退法進行，即加壓方向與剛建砂漿層前進方向相反，要求丙乳砂漿層密實，表面平整光滑，砂漿鋪筑到位后，用力壓實，隨后抹面，注意向一個方向抹平，不要來回多次抹，不需第二次收光。修復面積較大時，隔塊跳開分段施工效果更好。丙乳砂漿抹壓后約4 h（表面略干后），采用農用噴霧器進行水噴霧養護或用薄膜覆蓋，養護1天后再用毛刷在面層刷1道丙乳凈漿，要求涂均、密封，待凈漿終凝結硬后繼續噴霧養護，使砂漿面層始終保持潮濕狀態7天。在陽光直射或風口部位，注意采取合理的遮陽和保濕措施。

4.3 施工后的效果

通過本次加固改造，百畝村渡槽的表面圓滑完好,無剝離、剝落現象，糙率明顯減小，杜絕了因伸縮或隆陷引起的槽身開裂，止水橡膠也及時更換，伸縮縫也及時進行了批擋，滲漏得到了改善，流態趨于平穩。

5 結語

通過對百畝村渡槽加固改造進行總結和分析，證明了丙乳砂漿性能優良，施工簡便，易于掌握，是一種優良的新型的護面修補材料。丙乳砂漿以其優異的粘結、抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能必定在水工建筑物的加固改造中得到推廣。