PCS防碳化及丙乳砂漿防風(fēng)化施工工藝在紅石嘴樞紐洪河泄水閘除險加固工程中的應(yīng)用

嚴嘉國

一、概述

紅石嘴樞紐工程位于金寨縣境內(nèi)，梅山水庫下游9km處，是安徽省淠史杭灌區(qū)史河灌區(qū)的渠首工程。該工程興建于1958年，1960年開始引水灌溉，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、城鎮(zhèn)供水、生態(tài)用水及旅游等綜合利用的水利工程，灌溉范圍包括安徽、河南兩省五縣（區(qū)），設(shè)計灌溉面積383萬畝。

樞紐工程由南干渠進水閘、史河總干渠進水閘、沖砂閘、溢流壩、土壩、電站及洪河泄水閘等組成。

洪河泄水閘位于紅石嘴渠首樞紐下游約200m處，史河總干渠左岸，主要承擔(dān)史河總干渠自渠首至胡莊段兩側(cè)68km2來水的泄洪任務(wù)，該閘建于1992年，1993年投入運行，共5孔，每孔凈寬4.8m，設(shè)計泄洪流量281m3/s。

二、工程現(xiàn)狀及存在問題

洪河泄水閘閘室結(jié)構(gòu)為混凝土重力式結(jié)構(gòu)，上游翼墻為重力式混凝土結(jié)構(gòu)，下游翼墻為漿砌條石紅砂巖。現(xiàn)狀閘墩及上游翼墻混凝土表面碳化嚴重，局部混凝土表面剝蝕；胸墻混凝土碳化，鋼筋外露銹脹嚴重；下游翼墻普遍風(fēng)化，砂漿老化、龜裂。

三、加固措施及施工工藝

1.混凝土防碳化施工

洪河泄水閘上游翼墻及閘墩迎水面混凝土結(jié)構(gòu)碳化層采用PCS防碳化涂料處理。

PCS防碳化涂料由有機液體與無機粉料組成的雙組份水性防水防碳化涂料。既具有機材料彈性變形性能好的優(yōu)點，又具有無機材料耐久性好的優(yōu)點。

混凝土防碳化處理采用PCS-2型抗沖磨防碳化涂料，厚度為1mm，與混凝土的粘接度大于1.0MPa，可以全面提高混凝土的抗?jié)B能力，防止混凝土的碳化，提高其耐久性。

涂料配合比：MAXCELL瑪克水∶水 =3∶1（重量比）。MAXCELL瑪克水與水混合攪拌均勻，形成粘稠狀的涂料。

涂料用量：涂刷法每遍用量為0.75kg/m2，涂刷總量一般為 1.5kg/m2。

（1）混凝土基層處理及要求

①基層混凝土必須牢固、密實，不得有起砂、脫落、裂縫、蜂窩及麻面等現(xiàn)象。對有裂縫、蜂窩等現(xiàn)象的劣質(zhì)表面，采用聚合物水泥砂漿進行修補。

②基層表面不得有滲水、浮水或積水。

③基層表面必須潔凈，不得有任何污物或粉塵雜質(zhì)，表面存有水泥漿、灰塵、油污等均須清除干凈。

④基層表面若有凹坑、孔穴或大于0.5mm的縫隙，原則上應(yīng)用聚合物砂漿找平處理，并壓實抹平。

⑤使用PCS-2防碳化涂料時，如表面干燥，則在涂刷前應(yīng)進行表面預(yù)濕，但不可過濕。

（2）涂層施工

①將防碳化部位混凝土表面進行打磨、清洗，除去粉塵污物。

②涂層材料必須按配比嚴格配制，不得隨意加水稀釋。

③涂層材料攪拌要充分均勻，為防止疙瘩，需要過篩處理。切記一次拌料不能太多，隨用隨拌，以免浪費。

④涂層施工應(yīng)按底涂層、中涂層及表涂層的順序施涂，后一遍必須在前一遍涂層材料干燥不粘手后進行。每一遍涂層應(yīng)涂刷均勻，兩遍涂刷方向相互垂直，以防漏涂。特殊部位可增加涂層次數(shù)。

⑤涂層施工方法可以采用滾涂、刷涂或噴涂。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；對于立面、斜面和底部，一次涂層厚度要薄，防止流淌。

⑥涂層施工環(huán)境溫度宜在5℃～25℃，相對濕度不大于85%，在大風(fēng)、雨、霧及強型日光照射下不宜施工，或采取必要的防護措施再施。

⑦防碳化涂層根據(jù)涂層厚度要求應(yīng)涂刷二至三遍，每一道涂層表面干后，可再涂刷下一層。

2.防風(fēng)化施工

洪河泄水閘下游翼墻砌石結(jié)構(gòu)風(fēng)化層采用丙乳砂漿涂抹。

（1）涂料性能

丙乳砂漿是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂漿的簡稱，屬于高分子聚合物乳液改性水泥砂漿。丙乳砂漿是一種新型建筑物的修補材料，具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能，與傳統(tǒng)用環(huán)氧樹脂砂漿相比，丙乳砂漿更顯示其優(yōu)越性，不僅成本低，而且具有施工方便、與基層適應(yīng)較好、耐老化等特性。與普通水泥砂漿相比其優(yōu)點主要有：極限拉伸提高2～3倍，抗拉強度提高1倍，抗拉彈性模量相應(yīng)減小，收縮減小很多，與老砂漿潮濕面粘結(jié)強度提高2倍以上，吸水率降低約80%，抗海水氯離子滲透能力提高8倍，在紫外型碳弧燈全氣候老化箱中老化2160h后，抗拉強度和極限拉伸不降低，快凍300次循環(huán)基本無破壞。

（2）施工工藝

①基面處理：如果建筑物表面平整度較差，先人工鑿除，然后用高標(biāo)號水泥砂漿找平，用磨光機磨掉表層風(fēng)化層及附著物，再用高壓噴砂徹底清除表面風(fēng)化層，露出巖石新鮮面。風(fēng)化層清理完畢后用高壓水槍將建筑物表面完全沖洗干凈，但不能有積水。

②砂漿拌制：先將水泥、砂拌制均勻，再加入水和丙乳充分拌和均勻，拌和過程中嚴格控制水灰比，每次應(yīng)根據(jù)作業(yè)面大小拌制，保證拌制的砂漿在30～45min內(nèi)全部使用完。

③涂抹：先用丙乳凈漿打底，凈漿配比為1kg丙乳加2kg水泥，在凈漿未硬化前鋪筑丙乳砂漿，鋪筑到位后用力壓實，隨后抹面，抹面要平整，且向一個方向抹平，不能來回多次抹，否則容易脫落和起泡。為使表面光滑美觀，待丙乳沙漿表面略干后，按水泥∶丙乳∶水為1∶0.2∶0.3的比例配制丙乳凈漿，在丙乳砂漿表面再刮一層。

④養(yǎng)護：在表層凈漿表面略干后，用簿膜覆蓋一晝夜再灑水養(yǎng)護，7d內(nèi)要保持建筑物表面濕潤，然后可自然風(fēng)干。在陽光直射或風(fēng)口部位應(yīng)遮陽、保濕。

（3）注意事項

①施工期間要求氣溫高于5℃，最適合在平均氣溫20℃左右環(huán)境下施工，一般宜選擇在春季或秋季施工。

②環(huán)境濕度有利于丙乳砂漿的施工，初凝時間相對延長，有利于表面抹灰收光。當(dāng)環(huán)境濕度小于30%時，作業(yè)面要小，否則抹灰收光比較困難；

③施工作業(yè)面的朝向?qū)Ρ樯皾{施工質(zhì)量也有影響。向陽面施工，丙乳砂漿水分蒸發(fā)快，初凝快，不利于抹灰收光，要求作業(yè)面分塊要小；背陽面相對有利于施工。對基面凹凸不平整度大的部分宜分多次抹灰。

④基面的平整度對丙乳砂漿局部表面裂紋的影響非常大，基面平整度好的基本無裂紋，同時不能涂抹太厚。

⑤色差，由于朝向、施工時間以及基面深淺的不同，丙乳砂漿表面存在色差，實際施工過程中為了減少色差往往采用滿涂丙乳凈漿摻1%白水泥漿2～3遍，實踐表明效果很好。

四、結(jié)語

碳化、風(fēng)化是影響混凝土及漿砌石結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。PCS防碳化及丙乳砂漿防風(fēng)化施工工藝在洪河泄水閘加固工程中取得了圓滿成功，現(xiàn)已通過驗收。通過材料性能試驗結(jié)果和工程應(yīng)用實例證明，采用這兩種施工工藝對于水利水電工程各類混凝土、漿砌石表面防碳化、老化處理，增強其抗裂、防滲、抗沖耐磨性能，具有顯著的效果■