丙乳水泥砂浆在海堤水闸修补中的应用

□林开善

秦屿海堤位于福建省福鼎市秦屿镇东侧，地处外海，面临东海，受地理位置和气候影响，台风暴潮、暴雨港水等灾害频繁，两堤段设有排挡潮闸二座16孔，水闸净宽54.2m，控制上游流域面积122.92km2，水闸始建于上世纪70年代初，运行至今已有30多年。由于海堤水闸常年处于海水与海雾环境中，钢筋混凝土构件普遍存在面层剥落，钢盘锈蚀，底梁混凝土顺筋膨胀开裂等现象，特别是朐墙的受力主梁出现多条长短不一的裂缝。最大的裂缝宽达2cm，严重威胁水闸安全运行。为延长水闸工程运行年限，应用南京水利科学研究院材料结构研究所研制的丙烯酸共聚乳液水泥浆(简称丙乳水泥砂浆)，完成水渭二座16孔面积1120m2的胸墙、闸板、工作大梁、交通桥底面板等钢筋混凝土构件的防腐处理。经过几年运行检查，丙乳砂浆与原混凝土粘结牢固、无裂痕、无脱落、无锈迹出现，表面平整，敲击无空壳声，起到了密封作用，效果良好。

一、丙乳水泥砂浆主要性能

丙乳水泥砂浆是一种新型的水泥基复合材料。将少量有机聚合物掺入新鲜水泥砂浆中，聚合物乳液在水泥水化时失水形成聚合物膜，与水泥浆体融为连续相，改善了硬化水泥砂浆的物理结构及内应力，减少了裂缝出现的可能性。同时聚合物纤维越过微裂缝，起到架桥和填充作用，限制了裂缝的蔓延，切断了外界的通道，填充了空隙，提高了丙乳砂浆的抗裂性能、粘结强度、抗碳化、抗渗、抗氯离子渗透能力。

丙乳水泥砂浆与老混凝土有较好的粘结强度，可以在未经打毛的旧混凝土表面进行涂刷、喷涂，并且不要求长时间的潮湿养护，这对养护条件差、表面处理困难的各类建筑物的修补十分有利。与普通水泥砂浆相比，丙乳水泥砂浆密实性高，吸水率小，抗渗、抗碳化、抗氯离子渗透能力强，这对保护钢筋免遭腐蚀十分有利。与环氧砂浆相比，丙乳水泥浆温度适应性好、热膨胀灵敏、收缩变形小、与混凝土弹性模量相近；同时施工方便，毒性小，不会污染环境，对操作人员健康没有危险；成本低(仅为前者的30%)，在基面潮湿的环境中可以施工，且工艺简单，可以人工抹面或机械喷涂。

2.1表 丙乳水泥砂浆材料配合比

二、丙乳水泥砂浆在秦屿海堤水闸工程修补中的应用

(一)丙乳水泥砂浆配制

丙乳水泥砂浆配制原料及配合比见表1。砂先冲洗晾干，原材料严格量比。砂浆配制应根据工程实际情况确定施工配合比。

配制过程如下：水泥与砂子先干拌均匀，再倒入乳液，加适量水进行拌和。拌和后的砂浆宜在30min～40min内(视天气情况)使用完毕，因此一次拌和25kg水泥为宜。

(二)基面处理

为增加丙乳砂浆与底基的粘结力，应对基面进行处理。

1.建筑物基面处理。人工凿除底梁、胸墙裂缝混凝土碳化层至肉眼看不到裂缝及没有空壳声的表层；因钢筋锈蚀引起胀裂的裂缝应凿除到钢筋无锈处，并对钢筋锈蚀部分进行除锈；钢筋锈蚀严重的，用气割切除，现换新钢筋，并用电焊焊牢；混凝土表层用钢丝刷与手提电动磨机磨毛或人工凿毛，并采用高压水枪冲洗干净，进行防腐处理。基面保持25h混凝土饱和面干状态。

2.水下钢筋混凝土闸板基面处理。先清除闸板表面的蜊壳、海泥淤积物、苔藓等，再进行人工凿毛或手提电动磨机磨毛，采用高压淡水冲洗1次。待面干稍带湿润时，即可进行喷涂或涂刷准备。

3.丙乳水泥砂浆喷涂施工工艺

喷涂工艺为湿喷法。主要设备为挤压式灰浆泵、无搅拌装置的带振动筛料斗、喷粉机、砂浆搅拌机。砂浆的配合比如下：

425普通硅酸盐水泥：中砂：丙乳：水=1:1.5～2.0:0.25～0.30：适量丙乳水泥砂浆喷涂设备由0.6m3空压机、喷枪及高压管组成。在喷涂砂浆前，基底表面24h潮湿但不积水，先用丙乳：水泥1:2配的丙乳，喷涂厚度一般不小于5mm，我市海堤水闸构件喷涂厚度8mm～10mm。施工气温5℃～30℃为宜，不宜雨天施工。主要采用立喷与仰喷，一次喷涂厚度2mm～3mm，分层施工。先用灰乳比1:0.6净浆涂刷打底，15min后开始喷涂第一层，前一层触干时进行下一层施工。施工人员正面与喷涂面保持20cm～30cm的距离，喷涂压力6kg/cm2～10kg/cm2。胸墙喷涂要根据潮位适时进行，以立喷操作为主，自上而下进行。闸板喷涂应在副闸门板关闭后进行。一般应把闸板吊起悬空，立喷操作自下而上进行，选择小潮时进行为佳。

4.养护

丙乳水泥砂浆抹面收光后，为提高修补质量，喷涂表面达到触干即要喷雾养护或覆盖塑料薄膜、草袋养护7d，再自然养护21d之后才能承载。潮湿养护期间如遇寒潮或雨天要加保湿覆盖。闸板喷涂后，须悬吊晾干，经72h才能运行、浸泡海水。若气温较高，还应每2h～3h进行一次喷雾养护，经72h养护后才能进入海水中，保持7d静止才能启闭运行。

5.质量控制与管理

(1)为保证丙乳水泥砂浆施工质量，参与材料、配料操作人员必须是责任心强的熟练技术工人。施工前必须进行试拌、试喷练习。

(2)拌制丙乳砂浆要求使用425#以上普通硅酸盐水泥。

(3)喷涂的丙乳水泥砂浆面层应完好无损，与基层粘结牢固、无空壳声。

(4)每台班要做好施工纪录(地点、气温、原材料品种、质量、砂浆、配合比等)。

6.运行情况

秦屿海堤水闸、胸墙、底梁、纵梁应用丙乳水泥砂浆喷射压抹、喷涂，进行防腐修补加固后，至今已运行6年多。现场检查表明，丙乳砂浆与原混凝土粘结牢固密实，敲击无空壳声，无裂缝、脱落现象，表面平整，外海面水下钢筋混凝土构件无锈迹出现，起到了较好的密封防腐作用，工程运行良好。