应用丙乳对水工建筑物混凝土表面缺陷处理

曾 胜

摘 要:混凝土(砂浆)缺陷基面采用丙乳进行修补能有效地提高混凝土(砂浆)的防水、抗裂等性能,可以在老混凝土建筑物的修补工程中被广泛推广和应用。

关键词:丙乳砂浆;表面缺陷;基本原理;特性;施工工艺

1 前言

水工建筑混凝土受结构应力及温度应力的影响,其表面会逐渐出现许多纵横交错的不规则微裂纹,空气中碳酸气的侵入(碳化)及其他环境中的化学气体的侵入加速混凝土的碳化,致使这些裂缝发展、扩大,混凝土慢慢地就剥落、露出钢筋,表面裂缝发展成为结构裂缝。混凝土裂缝的产生、发展,在影响建筑物美观的同时,将危害水工混凝土建筑物的整体性和稳定性,使建筑物的安全运行受到严重威胁,影响到工程经济效益和社会效益。因而选用力学性能优且具有良好水工特性的修补材料是保证混凝土建筑物正常运行的关键。丙乳砂浆因具有与老混凝土较高的粘结强度以及较低的弹性模量,而被广泛应用在老混凝土建筑物的修补工程中。

2 表面微裂缝的形成

由于混凝土(砂浆)在水化反应时体积收缩,混凝土(砂浆)就会产生结构应力而出现微裂缝。当微裂缝受结构应力或温度应力时,裂缝就会扩展,从而与其他裂缝相互贯通延伸,在水泥浆与砂子界面处的粘结力最弱,容易在界面形成裂缝。

3 丙乳作用的基本原理

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, 1986年已通过水利部鉴定,1988年获国家科技进步三等奖。已列入《工业建筑防腐设计规范》(GB50046-95)作为化工耐腐蚀材料。在混凝土(砂浆)基面涂抹纯丙乳浆,聚合物纤维越过微裂缝,起到桥架作用,缝间都有聚合物纤维相连,所形成的均质聚合物框架,作为填充物跨过已硬化的微裂缝,限制微裂缝的扩展,即使在温度应力的作用下产生裂缝,裂缝的作用范围和产生的破坏也很有限;同时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,起到密封的作用,有效地阻止水分和空气中碳酸气的侵入。

4 丙乳的特性

丙乳加入水泥砂浆后为丙乳砂浆,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。丙乳的特性由丙乳砂浆的性能得到集中体现。

4.1 该产品无毒、无害、对环境无污染,属绿色环保型产品。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。

4.2 优异的粘结性能。既可人工涂抹,也可机械喷涂。适合于潮湿面粘结,与基础温度适应性好,耐大气老化。丙乳砂浆与同灰砂比普通水泥砂浆相比,与老砂浆及钢板的粘结强度提高4倍以上,并且还克服了环氧砂浆常因其膨胀系数大于基底混凝土而易开裂脱落的缺点。适合潮湿面粘结,丙乳砂浆不仅和老砂浆(混凝土)有很高的粘结强度,而且它的弹性模量、热膨胀系数与基底混凝土更接近,是一种非常优异的新老混凝土粘结和修补材料。

4.3 抗渗能力强。丙乳砂浆的密实性远远优于同灰砂比普通砂浆,抗氯离子渗透能力提高8倍以上。抗水渗透性提高3倍以上,2天吸水率降低10倍。

4.4 耐腐蚀性能好。丙乳砂浆能耐2%以下硫酸,5%以下盐酸、硝酸和氢氟酸,20%以下氢氧化钠、氨水、尿素、乙醇、苯及多种盐类的腐蚀。

4.5 优异的抗冻性能。快速冻融循环300次,丙乳砂浆的相对弹性模量仍在95%以上,失重几乎接近于零。

4.6 力学性能显著提高。与同灰砂比普通水泥砂浆相比,抗拉、抗折强度分别提高35%和50%。极限引伸率提高1-3倍。弹性模量降低,收缩减少,抗裂性能显著提高。

4.7 抗老化性能好。经2160小时碳弧灯紫外加速老化,性能同普通水泥砂浆。

5 丙乳的施工工艺

5.1 使用方法

丙乳需贮存在0℃以上的环境中,保存期一般为2年,丙乳砂浆施工要求气温高于5℃。

其中使用的水泥及砂子均需满足相关规范规定。

施工流程:水工建筑物混凝土表面缺陷处清理凿毛——表面清水冲洗并吸水饱和——基面丙乳净浆打底——铺筑丙乳砂浆——养护。

5.1.1 表面清理凿毛

施工前须清除缺陷表面处的污物、尘土和松软、脆弱部分,并对基面进行人工凿毛(深度为1～2 mm),在薄层修补区的边缘还宜凿一道V形槽以增加修补面与老混凝土面的粘结。

5.1.2 清水冲洗饱和

用清水将凿毛后的混凝土表面冲洗干净。施工前应使待施工面处于饱和状态(但不应有积水)。

5.1.3 丙乳净浆打底

在涂抹丙乳砂浆前,修补面上需用丙乳净浆打底,净浆配比为:丙乳:水泥=1:2(kg),在净浆未硬化前即铺筑丙乳砂浆,可达到最佳的粘结效果。

5.1.4 丙乳砂浆的配比及铺筑

根据工程要求,选定灰砂比及丙乳掺量。防腐抗渗要求高的混凝土工程.应选1:1.15～l:2砂浆。丙乳掺量为水泥用量25%～30% :要求较低者,丙乳掺量15%～20%。施工前根据现场水泥和砂子及工地和易性要求通过试拌确定水灰比。每次拌制的砂浆,要求能在30～45 分钟内使用完,不宜一次拌和过多。修补面积较大时,可隔块跳开分段施工或采用机械喷涂。

5.1.5 养护

丙乳砂浆表面略干后,采用薄膜覆盖,一昼夜后,再洒水养护7天即可,在阳光直射或风口部位还需注意遮阳、保湿。

6 施工中容易出现的问题及措施(分析总结)

6.1 温度控制

施工用的丙乳原液一定要在适宜的温度下密封保存,防止乳液变质。施工时的温度不宜过高和过低.否则施工中的各环节都会受到影响。

6.2 凿毛深度的控制

凿毛时一定要把老化的混凝土表层清除干净,凿毛深度要一致,不可深浅不一,否则将会使铺筑的砂浆厚度不一致.从而出现局部粘结不好和产生后期裂缝。

6.3 基面冲洗饱和控制

基面要用水彻底冲洗干净,在净浆打底前一定使基面混凝土吸水达到饱和状态,否则铺设丙乳砂浆中的水分将容易被基底混凝土吸走,从而改变砂浆水灰比,影响材料性能及质量。

7 结束语

丙乳砂浆具有优异的抗渗性、抗腐蚀性、抗冻融性能,是一种较好的混凝土工程修补施工材料,值得推广应用。但运用丙乳进行混凝土表面缺陷处理的施工工艺颜色控制难度大,对工人技术水平要求高;但经处理后的水工建筑物美观耐用,后期检修维护成本低,在水工建筑物混凝土表面缺陷处理中具有广泛的应用前景。

参考文献

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[2]买淑芳.混凝土聚合物复合材料及其应用[M].北京:科学技术文献出版社,1996.

[3]林宝玉,吴绍章.混凝土工程新材料设计与施工[M].北京:中国水利水电出版社,1998.

作者简介:曾胜,男,1980.09出生,助理工程师,五凌电力有限公司,本部设在湖南省长沙市,本人于2004年7月参加工作,从事水电站水工建筑物维护。