沙沟水库丙乳砂浆加固技术要点初探

郝恩烽

(山东省沂水县沙沟水库管理中心，山东 沂水 276400)

1 工程概况

沂水县沙沟水库位于淮河流域沭河干流上游，1958年10月动工兴建，1959年11月建成蓄水。水库总库容1.04亿m3，兴利库容0.46亿m3，流域面积163km2；是一座以防洪为主，结合水力发电、城乡供水、淡水养殖、观光旅游等综合利用的大(2)型水库。水库枢纽工程主要包括大坝、溢洪道、放水洞、电站等。溢洪道位于大坝南段丘陵鞍部，设溢洪闸3孔，每孔净宽10.0m；放水洞位于大坝桩号0+430处，主要由进水段、洞身段、竖井组成，洞身为1.4m×1.4m钢筋混凝土方涵，水电站设在放水洞出口处。水库枢纽工程于2002年进行了除险加固，经过多年来的运行，溢洪道防冲槽底板混凝土表面冻融、剥蚀，闸墩侧墙混凝土局部老损，闸墩头水位变动区域混凝土碳化，石子外露。放水洞进水段与洞身段混凝土由于当时施工时形成的蜂窝麻面、模板漏浆处理欠缺，出现裂缝、表面剥蚀，钢筋锈蚀等。不仅制约结构使用寿命，且严重影响水库行洪安全[1]。通过全面排查、综合研判，决定对钢筋混凝土存在的老损、剥蚀等质量问题采用丙乳砂浆技术措施进行全面加固修复处理。

2 加固方案设计

根据工程实际，设计采用丙乳砂浆加固技术措施。丙乳砂浆是丙烯酸酯共聚乳液改性的聚合物水泥砂浆。其固结体的物理力学性能与其配合比、水泥等级、砂率及施工工艺有较大关系。为了探讨和检验其物理性能指标，施工单位委托具备资质的专业试验室对原材料进行主要性能指标试验及配合比确定。在建设、监理单位相关人员见证下，现场制取试件，经监理单位对试验结果确认后具体实施加固方案。

3 丙乳砂浆配合比试验

3.1 配合比试验确定

根据现场环境及施工工艺要求，通过试验确定丙乳砂浆重量配合比为水泥 ∶丙乳 ∶石英砂 ∶水=100 ∶36 ∶165 ∶15。

试验选用的丙烯酸酯共聚乳液，外观为乳白色，无沉淀的乳液固体含量41.0%，pH值为9.0，密度为1.06g/cm3。水泥为P·O 42.5普通硅酸盐水泥。砂为水库附近产的石英砂，粒径小于2.5mm，过筛处理。搅拌等生产用水从水库抽取。试配丙乳砂浆试件成型后，按照规范要求[2]，进行基本物理力学性能试验。

3.2 基本指标试验结果

3.2.1 抗压强度

试验结果见表1。

表1 丙乳砂浆试件抗压强度试验结果

3.2.2 黏结强度

黏结强度是加固修复旧混凝土结构的主要指标之一。试验结果见表2。

表2 丙乳砂浆与普通水泥砂浆黏结强度试验结果

3.2.3 抗冻性

试件为100mm×100mm×400mm柱体，3个为1组。试验经300次快速冻融循环，其动弹模量达到92.3%。试验结果见表3。

表3 丙乳砂浆抗冻性试验结果

3.2.4 抗渗性

试验表明：当渗透压力达到1.5MPa时，恒压12h试件无渗水现象，丙乳砂浆试件的透水压力大于1.5MPa。

将丙乳砂浆试件烘干至恒重后浸泡于水中，3天后称重吸水率为1.0%。试验结果表明，由于丙乳聚合物的分子在水泥颗粒及骨料表面形成聚合物膜，聚合颗粒填充砂浆孔隙,使砂浆固结体内空隙减小，结合力增强,提高了砂浆的密实度,改良了丙乳砂浆的各项性能，使丙乳砂浆的抗渗、抗冻性能增强。

本次加固工程所采用的丙乳砂浆物理力学性能满足设计及规范要求[3]。

4 施工技术

4.1 施工前的准备

4.1.1 基面处理

根据工程实际状况，由建设、监理方对混凝土缺陷部位用记号笔圈定，根据缺陷程度划分成片区；然后利用手持电镐结合人工的方式剔除缺陷混凝土。凿除时，要求露出坚硬新鲜混凝土面，每片加固修复面除局部坑洼外做到凿除深度均匀平整。

现场监理人员验收。重点查看凿除缺陷混凝土的范围，记号线内外是否有松动混凝土片；凿除深度是否平整均匀，坚硬新鲜混凝土面是否全部露出。若钢筋锈蚀应局部深凿，单独处理。

监理人员确认后，用高压水枪冲洗，个别部位人工用钢丝刷清理，确保清理效果。

4.1.2 丙乳砂浆的配制

根据试验确定配合比拌制丙乳砂浆。将水泥与砂子按比例人工拌和均匀后，倒入丙乳和水搅拌均匀待用。一次拌和量不宜太多，以免拌和不均或者造成浪费，拌制好的砂浆要在45min内用完。

4.2 施工技术要点

4.2.1 喷(抹)丙乳砂浆

基面处理经验收合格后，对基面凿除的沟槽及坑洼处，涂刷1遍丙乳净浆(水泥 ∶丙乳=1 ∶0.8)，然后用丙乳砂浆分层找平，养护12天后待喷(抹)丙乳砂浆[4]。

溢洪道防冲槽底板修补区原有施工缝原位置保留，无施工缝处在修补区边沿剔除一道宽8.0cm、深4.0cm的嵌边齿槽。其他加固修补区域不另外增加施工缝和嵌边齿槽。

溢洪道防冲槽底板、闸墩头加固修复区域采用高压喷射丙乳砂浆的方法处理，闸墩侧墙、放水洞进水段与洞身段采用人工抹浆的方法处理。喷(抹)丙乳砂浆前，在待喷(抹)混凝土全部基面上均匀涂刷一层较薄的丙乳净浆。丙乳砂浆固结前，人工用金属压板均匀地抹压修饰一遍，对喷(抹)未到位或不平整的部位一并处理，确保闸墩等外露表面光滑平整，确保外观质量。

4.2.2 滚涂丙乳净浆及养护

丙乳砂浆表面固结后，用装饰涂料滚子在表面均匀滚涂一层较薄的丙乳净浆。

最后滚涂的丙乳净浆不仅对丙乳砂浆加强了保护，提高了外观质量，同时封闭丙乳砂浆中的水分，起到了养护作用[5]。丙乳净浆固结后，喷水湿润，覆盖塑料薄膜，既起到养护作用，又能保护成品；之后，不需另外洒水养护。

5 质量控制关键点及其建议

丙乳(丙烯酸酯共聚乳液)选购应严把质量关。近年来，丙烯酸酯乳液凭借其优异特性，对其功能化改性的研究开发和应用得到了迅速发展，市场品种繁多，名称相似，用途不同[6]。使用前必须由专业试验室试验并确定配合比。

做好对相关人员的施工技术和施工安全交底。施工人员要熟知施工要点、操作程序及注意事项，操作必须细心。

对缺陷混凝土面要全面清理。对坑洼、露筋及边缘处，必须经现场监理验收。对形成的坑洼用丙乳砂浆分多次找补，每次抹浆厚度不大于2.0cm。确保每一片区喷(抹)浆范围内厚度均匀。

涂刷丙乳净浆时，工作基面要饱和湿润，丙乳净浆未硬化前喷(抹)丙乳砂浆，保证黏结力。

喷射丙乳砂浆分两次进行。第1层喷射厚度在2.5cm左右，初凝后清理表面浮尘，然后喷射第2层，喷射厚度在2.0cm左右。

丙乳砂浆第1层用木抹子压实抹平，第2层用铁抹子压实抹光。抹压时要注意边沿压实，不要来回多次抹压，以免被压实的边沿又被带起，形成缝隙；反复抹压也会影响浆体中聚合物膜的质量。

6 结 语

丙乳砂浆加固处理部位经过1年运行后，组织有关技术人员进行专项检查，表面未发现缝隙，敲击没有脱鼓声，表面平整，与完工验收时无任何变化。实践证明：丙乳砂浆具有良好的物理力学性能，对水工混凝土工程进行加固处理，技术切实可行，质量有保证；既适合薄层修复，又能潮湿面施工，工艺简单，环保无毒，安全可靠，优势明显。较好地解决了水工混凝土老损剥蚀等质量问题，效果显著。