新型界面剂在水工混凝土修补防护中的试验与应用研究*

　　　

(1.辽宁江河水利水电新技术设计研究院有限公司，辽宁 沈阳　110003；2.辽宁省水利水电科学研究院，辽宁 沈阳　110003；3.辽宁省台安县水利局，辽宁 台安　114100)

1　概　述

水利工程所处的环境条件复杂，多数长期处于浸水饱和或潮湿状态，给水工混凝土表面修补防护施工带来诸多困难，尤其影响修补防护材料与混凝土基面之间的黏结性能，因此，选择适宜的界面黏结材料，对于保证水工混凝土表面修补质量具有重要意义。

作为低黏度环氧灌浆材料， HK-G-2具有渗透性强、亲水性好、固化后强度高、操作方便等优点。作为双组分产品，它可以对裂缝等缺陷进行灌浆，已在水利水电工程补强加固中得到了较好的推广应用[1-3]。其主要性能指标见表1。

表1　HK-G-2主要性能指标

本文通过介绍HK-G-2材料与潮湿混凝土基面、与不同表面修补防护材料的黏结性能试验以及工程示范应用，论证了该材料对潮湿混凝土基面具有良好的亲和力和黏结性能，并在未固化前与表面修补防护材料也有较高的黏结强度，可作为一般表面修补防护材料的界面剂推广使用。

2　与潮湿混凝土基面的黏结性能试验

2.1　试验依据

试验采用碳纤维黏结强度检测仪测定其与潮湿混凝土基面的黏结强度。检测仪测定方法参照《水工混凝土建筑物修补加固技术规程》(DL/T5315-2014)附录B进行。

2.2　试件制备

试验采用的试件为100mm×100mm×400mm的混凝土试块。取试件一矩形面，用钻心取样试验机切入混凝土10～15mm，预切缝宽约2mm，一面钻取4处，钻头尺寸为φ5cm。然后将混凝土试块用钢刷打毛刷净，放在水中浸泡24h以上。

HK-G-2材料为双组分，将A、B组分按1∶5的比例均匀混合即可。

2.3　试验过程

将试件从水中取出，擦去混凝土表面浮水，然后涂刷界面剂，再晾置一段时间，待界面剂具有较合适的稠度后，将拉拔头钢块黏结在预切块上。

在室温下养护，根据不同的时间间隔，采用检测仪进行黏结强度测定。试验过程见图1和图2。

图1　测定HK-G-2材料黏结性能试验

图2　HK-G-2材料在养护3d、7d后与混凝土黏结强度

2.4　试验结果及分析

为了研究HK-G-2材料的工程适用性，此次试验分别测定在潮湿混凝土基面涂覆HK-G-2材料1d、3d、5d、7d后的黏结强度。以确定该材料与潮湿混凝土面黏结强度的增长过程和达到一定黏结强度所需要的时间。试验结果见表2。

表2　HK-G-2材料与潮湿混凝土试块黏结试验结果

从试验结果看，HK-G-2材料与潮湿混凝土间的黏结性能良好，随着养护时间的增加，黏结强度也逐渐增加，5d后增长幅度有所减弱。5d龄期的界面剂黏结强度达到3.65MPa，可以很好地满足工程应用的要求。

3　与不同表面修补防护材料的黏结性能试验

3.1　试验依据

此试验采用与2.1中相同的试验仪器及相应规程，分别测定界面剂涂刷后不同时间间隔涂刮表面修补防护材料的黏结强度，研究界面剂与表面修补防护材料间的合理施工时间间隔。

3.2　试件制备

试验采用的试件为100mm×100mm×400mm的混凝土试块。HK-G-2材料按照给定比例混合均匀。

3.3　试验过程

将达到龄期的试件从水中取出，用面丝擦去表面浮水；将HK-G-2材料分别涂抹于不同试件上；根据界面剂特性选择不同时间间隔涂覆表面修补防护材料。分别养护7d、14d测定黏结强度(黏结强度采用碳纤维黏结强度检测仪的测定方法检测)。

3.4　试验结果及分析

此次试验分别测定了界面剂涂覆后不同时间间隔涂刮表面修补防护材料的黏结强度，根据厂家提供的界面剂表干和实干时间，此次试验采用6～8h和18～20h两个时间间隔进行试验，试验结果见表3。从试验结果可知：

a. 7d龄期的黏结强度普遍比14d龄期的小，在实际工程中应避免提前投入运行而影响修补防护质量。

b. HK-G-2材料涂覆后随着涂刮表面修补防护材料的时间间隔延长，其黏结强度呈下降趋势。产生这种趋势的原因可能包括两方面：其一，该材料在刚表干处于黏稠状态时，表面可能存在活性基团与表面修补防护材料发生反应，从而提高了黏结强度；随着时间延长，界面剂逐渐固化，其表面活性基团的活性减弱，导致其与表面修补防护材料的反应难以进行，随之黏结强度就会下降。其二，可能是界面剂暴露在空气中的时间越长，受潮气、灰尘等因素的影响就越大，导致其与表面修补防护材料的黏结性能下降。因此，在实际施工时，应根据现场实际环境，依照该材料的特性，合理调整涂刮表面修补防护材料的时间间隔，以确保达到最佳的应用效果。

c. HK-G-2材料作为界面剂时的表干和实干时间与环境气温和混凝土配合比有较大关系，在具体试验或施工过程中，要具体情况具体分析选择。

d.从试验破坏面的情况看，14d龄期的HK-G-2材料与3种修补防护材料的黏结强度均大于2.00MPa，均满足规范[4]要求。

表3　HK-G-2材料与潮湿混凝土面和表面修补防护材料涂层黏结试验

4　现场示范应用

2015年，HK-G-2材料在辽宁东港白云闸混凝土翼墙修补防护工程中得到了示范应用，现场施工情况见图3。工程运行3年来，该材料与4种防护涂料之间黏结效果良好，受防护的混凝土构件表观质量已明显优于未被防护的构件，随着时间的推移，其良好的界面黏结效果将日渐突出。

图3　HK-G-2材料在现场防护工程中的应用实例

5　结　语

HK-G-2材料不但能够应用于裂缝等缺陷的修补防护工程中，还可作为界面剂应用于表面修补防护涂层与各种混凝土基面之间，加强各层之间的黏结性能，对受保护的混凝土起到良好的表面防护效果，在水利工程补强加固中具有广阔的应用前景。

[1]卓战伟,苗延强,项捷.梨园水电站大坝混凝土施工及裂缝处理技术[J].水利水电技术,2015(7):80-83.

[2]汪慧颖,时劲峰.聚合物砂浆在大坝溢流面混凝土修复工程中的应用[J].中国水能及电气化,2012(6):63-66.

[3]陈森森,朱德林.隧道堵漏施工中对运行期间抗震动扰动的处理[J].新型建筑材料,2012(9):66-68.

[4]梁锦陶.汾河水库除险加固施工技术研究[J].中国水能及电气化,2016(9):10-13.

[5]DL/T 5315—2014水工混凝土建筑物修补加固技术规程[S].北京：中国电力出版社,2014.