1、丙乳砂浆在南水北调工程混凝土表面缺陷处理中的应用摘要：丙乳砂浆是一种新型混凝土建筑物的水泥基护面修补材料，本文结合在南水北调中线工程禹州长葛段第五标段建筑物混凝土表面缺陷处理中的应用，着重阐述了丙乳砂浆的特性、改性机理、配合比、施工方法和应用后的效果，为类似工程项目提供参考。 关键词：丙乳；丙乳砂浆；混凝土表面缺陷处理；应用 中图分类号：TU377 文献标识码：A 1、工程概述 禹州和长葛段是南水北调中线一期工程总干渠第渠段（沙河南黄河南）第三标段的组成部分，全长 53.70km，占总长的 26.7%，其中建筑物长 1.377km，明渠长 52.323km。渠道过水断面呈梯形，设计底宽为24.
2、5m16m，堤顶宽 5m，渠道边坡系数为 3.52.0，设计纵坡为1/26000、1/24000 两种，起点断面设计流量 315m3s、加大流量375m3s。本标段为禹州和长葛段第五施工标段，位于渠道桩号 SH（3）79+500SH（3）88+500，标段长度 9.0km，标段内有建筑物 9 座，建筑物混凝土标号主要为 C30W6F150，方量约 8.1 万 m3，目前有 8 座建筑物已展开施工，过程中出现了表面蜂窝、麻面、气泡等混凝土结构外观质量缺陷。为保证工程整体质量，在混凝土结构外观质量缺陷的修补时选用力学性能优良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。丙乳砂浆具
3、有高强度、高抗冻抗渗耐久性和较高黏结强度等特点，且外观颜色与混凝土基本一致，施工简便，因而在本标段建筑物混凝土表面缺陷处理中得到广泛应用。 2、丙乳砂浆的特性 2.1 丙乳及丙乳砂浆 丙乳是丙烯酸酯共聚乳液的简称，是一种高分子聚合物的水分散体，是一种水泥改性剂，无毒、无害、无环境污染。丙乳砂浆是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂浆的简称，属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆，是一种新型混凝土建筑物的修补材料，属于水泥基修补材料，但区别于普通水泥砂浆，施工与普通水泥砂浆相似，可人工涂抹，施工工艺简单，易操作和控制施工质量，并适合潮湿面粘结，与基础混凝土温度适应性好，使用寿命同普通水泥砂浆，具有优异的粘结、抗裂、
4、防水、防氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能。 丙乳的技术指标表 1 2.2 丙乳砂浆与普通砂浆对比 丙乳砂浆与普通砂浆相比，丙乳砂浆是相同条件下普通水泥砂浆抗压强度的 75%，抗拉强度的 1.05 倍，其比水泥砂浆的粘结强度提高1.44.0 倍左右，极限引伸率提高 3.5 倍，吸水率降低 30%，抗碳化能力增强 5 倍左右，抗海水氯离子渗透能力增强 9 倍左右，抗拉弹模的 50%左右，收缩变形的 60%，抗磨性能的 1.35 倍，且具有抗老化的良好性能，使用寿命基本相同，普通水泥砂浆在与老混凝土表面粘结、本身抗裂和密封等性能不如丙乳砂浆，丙乳砂浆能够达到防止老混凝土进一步碳化，延缓钢筋锈蚀速度，抵
5、抗剥蚀破坏的目的。 丙乳砂浆与普通砂浆性能指标对比表 表 2 注：1、试验试件的灰砂比 1：1，丙乳掺量 30%； 2.3 改性机理 丙乳砂浆性能的改善不仅是由于显著地减少了用水量，而且由于聚合物乳液在水泥水化时失水形成聚合物膜，与水泥浆体呈连续相，改善了硬化水泥砂浆的物理组织结构与结构内应力，大大减少了微裂缝出现的可能性，同时聚合物纤维越过裂缝，起到了架桥和填充作用，限制了裂缝的蔓延，切断其与外界的通道，填充了空隙，从而使丙乳胶乳水泥砂浆抗裂性、粘结强度、抗碳化、抗渗、抗氯离子渗透能力均得到极大提高。 3、丙乳砂浆原材料及配合比的选用 3.1 原材料的选用 丙乳砂浆在原材料进行选用时，水泥宜
6、采用不低于 32.5R 级的普通硅酸盐水泥，砂子选用细度模数 1.6，粒径小于 2.5mm 的过筛细砂即可，水泥及砂子均需满足相关规范规定，聚合物丙乳的固体含量为 3948%，砂浆用水总量应考虑丙乳中的含水量。采购的丙乳质量应符合相关质量标准要求，并附有生产厂的质量证明书和产品使用说明书，应按供货单位或制造厂家推荐的方法装运、储存和使用。丙乳需贮存在 0以上环境中，保存期为 2 年；丙乳砂浆施工，要求气温高于 5；拌合用水应符合拌制混凝土用水的要求。 3.2 配合比的选用 根据工程要求，选定灰浆比及丙乳掺量。防腐抗渗要求高的应选灰浆比 1：（1.52）砂浆（重量比） ，丙乳掺量为水泥量 253
7、0。要求较低者，灰浆比为 1：（11.5） ，丙乳掺量为 1520。施工前根据现场水泥和砂子及施工和易性要求确定水灰比。应通过室内试验确定拌合物的原材料用量，并通过现场拌制加以调整。丙乳砂浆颜色应与周围原有混凝土颜色基本保持一致。 本标段建筑物混凝土设计标号为 C30W6F150，为了使丙乳砂浆既能满足原设计混凝土的性能，又使之接近原混凝土的性能为最好，采用 42.5级普通硅酸盐水泥，通过试验选定采用的丙乳砂浆施工参考配合比为：水泥：砂：丙乳：水=1：1.5：0.15：0.18。经过多次试验，丙乳砂浆的抗压强度 42.343.8MPa、抗渗大于 8MPa、抗冻大于 150 次。 4、施工工艺及
8、方法 丙乳砂浆施工可采用 JB12 型挤压式砂浆泵或人工涂抹的方法进行，本标段建筑物混凝土修补时采用人工涂抹施工。 4.1 施工工艺流程 丙乳砂浆铺筑施工工艺流程：混凝土表面缺陷处清理凿毛修补面冲洗并吸水饱和丙乳砂浆的拌制基面丙乳净浆打底铺筑丙乳砂浆养护。 4.2 施工方法 4.2.1 表面清理凿毛 混凝土表面缺陷处的处理是丙乳砂浆修补施工的关键工序之一，施工前，首先将表面存在蜂窝、裂缝、麻面、气泡等缺陷的不符合要求部位的混凝土凿除至坚硬的混凝土面，凿除深度最小为 1cm。为使修补面边缘与混凝土有良好的结合，修补面均应凿成毛面，并在修补区边缘凿出一道深 35cm 深齿槽，以增加丙乳砂浆与混凝土
9、之间的结合。 4.2.2 修补面冲洗及吸水饱和 清除凿除面污物、粉尘、碎块及松动混凝土，然后用高压风或清水冲洗干净，在施工前 1 小时要使修补面处于吸水饱和状态，但表面不应有积水。 4.2.3 丙乳砂浆的拌制 丙乳砂浆拌制之前先按照要求准备好水泥、砂子等材料，主要是将砂子进行过筛使满足细度要求，然后先将水泥、砂子干拌均匀，再加入试验确定比例的水量及丙乳，乳液、砂子含水量应计入拌合用水之内，充分拌和均匀。拌制过程中各种材料用量必须称量正确，尤其是水和丙乳，称量误差不大于 1%，拌和过程中不能随意扩大水灰比。每次拌制砂浆的数量，以在 3045min 内使用完为宜，不宜一次拌和过多。 4.2.4 丙
10、乳水泥净浆打底 在拌好砂浆后及涂抹丙乳砂浆前，清洗过的修补面上需用丙乳水泥净浆（质量比 1：2）打底。将称好的丙乳和水泥充分搅拌成浆，一边搅拌一边慢慢加入，搅拌均匀直至水泥无结团即可使用。然后均匀涂刷在修补面上（厚度为 0.2mm） ；不能漏涂或局部过厚，涂刷时要求薄而均匀，不得流淌，涂刷速度不能过快，应与涂抹或嵌入砂浆速度相适应，涂刷后用手触摸有粘性后立即摊铺丙乳砂浆。 4.2.5 丙乳砂浆的铺筑 在涂刷好丙乳净浆的基底上摊铺丙乳砂浆，丙乳砂浆摊铺后要立即用力向同一方向压抹，操作速度要快，要求一次用力抹平，避免反复抹面，如遇气泡要刺破压紧，保证表面密实。当摊铺厚度较大时应分层抹压，每层涂抹厚
11、度为 1cm，待第一层终凝后再抹第二层，砂浆铺设到位后，用力压实，然后抹面。待表层砂浆初凝后，在其表面应再均匀涂抹一层丙乳水泥净浆，涂抹方向与抹面方向一致。修补后的表面应光滑平整，与周边混凝土平顺衔接。 对于混凝土表面缺陷处理，一次施工面积不宜超过 15m2，施工面积较大时须分块跳仓施工，对修补区边缘的齿槽内也应将丙乳砂浆填实抹平；对于混凝土表面裂缝的处理，嵌入齿槽的丙乳砂浆，一次铺料长度不宜超过 30cm。 若大面积施工时，应分块间隔施工或设置接缝条进行施工，分块面积宜小于 1015m2，接缝条可用 814mm 两边均为 30坡面的木条预先固定在基面上，待丙乳砂浆抹面收光后即可抽出接缝条，不
12、小于 24h 后进行补缝。 立面或仰面施工时，当涂层厚度等于或大于 10mm 时必须分层施工，以免重垂脱落，分层间隔时间视施工季节而定，室内 324 小时，室外26 小时（前一层触干时进行下一层施工） 。 4.2.6 养护 丙乳砂浆在抹面施工后应及时养护，一般在抹面后 0.51h 即可喷雾养护，亦可视气温及工作条件，用塑料薄膜或养护剂，以免砂浆水份散失太快造成表面干裂，影响工程质量。终凝后洒水养护，表面要求湿润状态，持续 7 天，7 天后自然干燥养护。在阳光直射或风口部位，注意遮阳、保湿。 5、质量控制检查 5.1 质量控制管理措施 丙乳砂浆作为混凝土表面缺陷处理的修补材料，施工过程应做好每个
13、环节的质量控制工作，在本标段董村店沟排水倒虹吸、任坡西沟排水倒虹吸、颍河渠道倒虹吸等建筑物工程混凝土表面缺陷处理时，主要采取了如下质量控制和管理措施： 原材料称量必须准确，误差不大于 1%，要有专人称量，拌好的砂浆依现场的温度，最好在半小时内用完。超过使用时间的予以废弃。 丙乳砂浆的施工应在 530温度下施工，最好在 25左右无阳光直接照射时施工，在施工中可采取遮阳设施。在施工中最好使基底温度低于周围环境温度。 施工中遇到雨天、风天应采取防雨、防风措施或停止施工。丙乳砂浆施工宜在早、晚进行，注意防风和阳光直射，施工过程中要注意保温，大风天不宜施工。 在抹面施工前，须先检查凿毛是否符合施工要求。
14、 砂子中的含水率需随时测量，以确保配比用水量准确，砂子、乳液中的含水量应计算到拌合用水量之中。 人工拌合时，砂子、水泥干拌时要拌合均匀，加入乳液和水后要充分拌匀，不得随意加入水份以确保水灰比。 养护应有专人进行，涂丙乳净浆养护时应随涂随搅拌净浆，否则水泥沉淀颜色不一致。 操作工人要求抹灰技术熟练，一次压实磨平，不宜来回压抹，应顺一个方向抹，以防施工时将表面拉裂。 气泡、麻面、蜂窝、缺损等表面缺陷，原则上宜在拆模检查后及时处理，需对原结构进行切槽、打磨处理的缺陷，原则上应在混凝土达到 50%设计强度后处理，对温度反应敏感的缺陷，应在适宜的环境和季节处理。 现场取样：安排专人进行现场取样，每 10
15、0200m2 取抗折、抗压、及粘结抗拉实验，试件各一组。 施工使用的施工工具，在施工完毕后要及时清洗。 5.2 质量检查 在修补区的丙乳砂浆填补完成 7d 后，用小锤轻击砂浆表面，声音清脆为合格，声音发哑者应凿除重补。 丙乳砂浆产生裂缝一般在硬化后 12d，应及时检查，发现裂缝后立即凿除，重新处理。 6、丙乳砂浆修补效果 丙乳砂浆在南水北调中线一期工程禹州和长葛段第五施工标段建筑物混凝土表面缺陷处理中取得了良好的效果，在已开展施工的董村店沟排水倒虹吸、任坡西沟排水倒虹吸、颍河渠道倒虹吸工程中应用，先后处理蜂窝、麻面、气泡等混凝土外观缺陷 80 多处，至今所有处理表面均完好，无剥离、剥落现象，而
16、且多数部位经处理后其外观与原建筑物混凝土表面毫无差别，尤其在倒虹吸内侧等潮湿部位。 表面蜂窝缺陷处理前 表面蜂窝缺陷处理后 7、结语 丙乳砂浆作为修补混凝土材料，在南水北调中线一期工程禹州和长葛段第五施工标段工程混凝土表面缺陷处理中取得了良好的效果，处理面铺填密实，平整光滑，无裂缝、流淌、鼓包、脱离等现象发生。而且其施工工艺简单，易操作和控制施工质量，性价比较高，在混凝土缺陷修补中具有很好的应用前景，值得推广，为其他工程项目的类似处理积累了经验。 参考文献 1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； 2水工混凝土建筑物修补技术及应用M，黄国兴、陈改兴等，北京，中国水利水电出版社，2002； 3南水北调中线工程混凝土结构质量缺陷及裂缝处理技术规定（试行） 。
