Ｋ聚合物砂漿在混凝土表面修補(bǔ)加固中應(yīng)用
2011-12-01 來源：中國百科網(wǎng)
１、概況
１９９９年１２月～２０００年４月，筆者對(duì)淮海農(nóng)場混凝土建筑物進(jìn)行了全面調(diào)查，并用回彈儀測驗(yàn)了建筑物的混凝土強(qiáng)度，用酸酞試液測驗(yàn)了碳化深度。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有混凝土建筑物耐久性不良。主要表現(xiàn)在：①混凝土碳化和裂縫問題普遍存在；②沿海地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕嚴(yán)重；③臨水混凝土表面凍融松散剝落破壞；④混凝土表面沖磨破壞、機(jī)械磨損、磨蝕破壞以及化學(xué)侵蝕；⑤堿骨料反應(yīng)破壞等。這些問題嚴(yán)重影響混凝土建筑物壽命和外觀，甚至危及混凝土建筑物的正常運(yùn)行和安全。為了提高混凝土建筑物的耐久性，延長建筑物的使用壽命，其后我們對(duì)淮海農(nóng)場內(nèi)的３座大梁混凝土剝落且有露筋現(xiàn)象的公路橋、１５座出現(xiàn)大面積混凝土碳化且鋼筋銹蝕嚴(yán)重的農(nóng)田排灌泵站的工作橋、５座出現(xiàn)大面積混凝土剝落、碳化和鋼筋銹蝕嚴(yán)重的節(jié)制閘機(jī)架橋等工程采用ＴＫ聚合物砂漿（由水利部天津水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院科學(xué)研究所研制）進(jìn)行修補(bǔ)加固，總面積達(dá)３０５０ｍ２，防碳化噴涂面積約３４００ｍ２。經(jīng)過現(xiàn)場檢查驗(yàn)收，沒有發(fā)現(xiàn)因材料或施工原因而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，防碳化涂層沒有發(fā)現(xiàn)脫落起皮現(xiàn)象。在施工中，我們?cè)鴮?duì)只有３ｄ齡期修補(bǔ)砂漿進(jìn)行鑿除檢查，結(jié)果鑿除的砂漿普遍能粘下老混凝土面。經(jīng)過２ａ的多次運(yùn)行，沒有發(fā)現(xiàn)脫落和出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，這說明ＴＫ聚合物砂漿是一種理想的修補(bǔ)材料。
２、ＴＫ聚合物砂漿的主要性能及適用范圍
ＴＫ聚合物砂漿是一種新型的混凝土表面修補(bǔ)材料，是以少量水溶性聚合物改性劑，再摻入一定量的活性成分、膨脹成分而配制成的ＴＫ聚合物防滲、防碳化、防腐砂漿。由于聚合物及活性成分的摻入，改善了聚合物水泥砂漿的物理、力學(xué)及耐久性能。主要體現(xiàn)在：
（１）活性作用。聚合物乳液中有表面活性劑，能夠起減水作用。同時(shí)對(duì)水泥顆粒有分散作用，改善砂漿和易性，降低用水量，從而減少水泥的毛細(xì)孔等有害孔，提高砂漿的密實(shí)性和抗?jié)B透能力。
（２）橋鍵作用。聚合物分子中的活性基因與水泥水化中游離的Ｃａ２＋、Ａｌ３＋、Ｆｅ２＋等離子進(jìn)行交換，形成特殊的橋鍵，在水泥顆料周圍發(fā)生物理、化學(xué)吸附，成連續(xù)相，具有高度均一性，降低了整體的彈性模量，改善了水泥漿物理的組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，使得承受變形能力增加，產(chǎn)生微隙的可能性大大減少。即使產(chǎn)生微裂隙，由于聚合物的橋鍵作用，也可限制裂縫的發(fā)展。
（３）充填作用。聚合物乳液迅速凝結(jié)，形成堅(jiān)韌、致密的薄膜，填充于水泥顆粒之間，與水泥水化產(chǎn)物形成連續(xù)相填充空隙，隔斷了與外界聯(lián)系的通道。
總之，ＴＫ聚合物的活性作用、橋鍵作用、充填作用改善了硬化水泥漿體的物理結(jié)構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力，降低了整體的彈性模量、減少用水量、改善了硬化水泥漿體內(nèi)部毛細(xì)孔等有害孔，從而大大提高了砂漿的粘結(jié)、抗裂、抗?jié)B及抗腐蝕等性能。ＴＫ聚合物砂漿性能指標(biāo)如表１所示。
從表１可以看出，與普通砂漿相比，ＴＫ聚合物砂漿具有抗拉強(qiáng)度高、拉壓彈性模量低、干縮變形小、抗凍、抗?jié)B、抗沖耐磨，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高，具有一定的彈性，抗裂性能高。與環(huán)氧砂漿相比，還具有施工工藝簡單、操作方便、無毒、成本低（是環(huán)氧砂漿的１／３～１／５）等優(yōu)點(diǎn)。適用于水工、港工、公路、交通及地下工程的混凝土建筑物因碳化、空蝕、凍融破壞及化學(xué)侵蝕而引起的混凝土表層開裂、剝蝕等混凝土表面薄層修補(bǔ)，可直接用于防滲、防腐、防碳化工程，也可用于建筑瓷磚粘貼和衛(wèi)生間防滲。
３、ＴＫ聚合物砂漿施工及質(zhì)量控制
采用ＴＫ聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)加固處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、工程特點(diǎn)及施工進(jìn)度合理組織施工。施工流程為：舊混凝土鑿毛→噴砂（或用鋼刷）除銹（污）→涂刷鋼筋防銹劑→用清水沖洗飽和→基面涂刷ＴＫ界面劑→抹ＴＫ聚合物砂漿→養(yǎng)護(hù)→涂防碳化劑。
３.１基底處理
（１）鑿毛。為確保ＴＫ聚合物砂漿與基底混凝土具有良好的粘結(jié)，一般用鋼絲刷或噴砂方法清除表面浮層污物（有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷）。如基面松動(dòng)嚴(yán)重，應(yīng)采用人工鑿毛方法，鑿掉破損的混凝土，使基底露出堅(jiān)硬、牢固的混凝土面，鑿毛必須徹底全面，但也不宜深度過大，以免破壞了未碳化和損破的混凝土。如果鋼筋銹蝕外露，還應(yīng)對(duì)鋼筋表面進(jìn)行除銹，并涂刷鋼筋防銹劑。
（２）飽和。對(duì)鑿除的混凝土表面，采用高壓水槍（采用飲用水）將碎屑、灰塵沖洗干凈，并連續(xù)、均勻地噴灑，使表層混凝土達(dá)到飽和狀態(tài)，且表面無明水。
３.２砂漿的配制
根據(jù)選用的原材料、設(shè)計(jì)技術(shù)及施工和易性要求事先進(jìn)行試拌。現(xiàn)場可用砂漿攪拌機(jī)拌和或人工拌和，其各組分的配比用量必須嚴(yán)格控制。
先將稱好的水泥、砂攪拌均勻，再將稱好的ＴＫ改性乳液、活性劑及其他外加劑和水混合后加入，充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯?。各組分配比必須嚴(yán)格控制。若人工拌和，宜在鐵皮板上進(jìn)行，以防止拌和水流失，造成因砂漿水灰比改變而影響砂漿的和易性，拌和水應(yīng)采用飲用水。
每次拌和砂漿的方法應(yīng)根據(jù)砂漿施工的進(jìn)度確定。拌和成的砂漿存放的時(shí)間不宜超過４５ｍｉｎ。若拌成砂漿未及時(shí)使用而出現(xiàn)干硬現(xiàn)象，不能再加水重新拌和，應(yīng)舍棄不用。
３.３施工
（１）ＴＫ界面劑的涂刷。抹砂漿之前，在工作基面上涂刷聚合物界面改性劑，涂刷時(shí)應(yīng)均勻，不得有漏涂、流淌。
（２）ＴＫ砂漿抹面施工。待ＴＫ界面劑用手摸感到似粘非粘時(shí)，應(yīng)立即抹砂漿，可采用機(jī)械噴涂或人工壓抹，操作速度要快，且朝一個(gè)方向，一次用力抹平，避免反復(fù)抹。
（３）如修補(bǔ)厚度超過３ｃｍ時(shí)，應(yīng)分層施工。層與層之間應(yīng)間隔４ｈ；對(duì)于破壞較深的部位（大于５ｃｍ），可先采用ＴＫ聚合物混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，養(yǎng)護(hù)３～５ｄ后，再抹ＴＫ砂漿。
ＴＫ砂漿適宜在５～３０℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行施工。如環(huán)境溫度超出此范圍，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)材料及配比進(jìn)行調(diào)整。
３.４養(yǎng)護(hù)
用ＴＫ砂漿抹面后，應(yīng)及時(shí)采用人工灑水并用塑料布或濕麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)，避免砂漿產(chǎn)生干縮裂縫，潮濕養(yǎng)護(hù)４８ｈ后，再涂刷ＴＫ防碳化劑，自然潮濕養(yǎng)護(hù)５ｄ。
３.５施工控制
（１）為保證ＴＫ砂漿的施工質(zhì)量，必須建立、健全質(zhì)量保證體系。施工人員應(yīng)嚴(yán)格按操作程序，對(duì)各道工序進(jìn)行檢查驗(yàn)收。
（２）ＴＫ砂漿層外觀平整，層面與基底結(jié)合牢靠。
（３）在施工過程中按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)，必要時(shí)可現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，以檢查其效果。
４、施工注意事項(xiàng)
４.１清理基面，鑿除破損、松動(dòng)的混凝土，噴砂（或用鋼刷）除銹和油污，使外露鋼筋表面無銹蝕，且混凝土表面粗糙。
４.２抹砂漿前２ｈ，用飲用水沖洗待修補(bǔ)部位，使混凝土表面處于飽和狀態(tài)，但表面不能有明水。
４.３人工修補(bǔ)時(shí)，無論采用機(jī)械噴涂還是人工抹砂漿，應(yīng)朝一個(gè)方向使用抹刀，并且盡量一次抹完，避免來回抹。如修補(bǔ)厚度超過３ｃｍ時(shí)，應(yīng)分層抹，層與層之間應(yīng)間隔３～４ｈ，每層厚度不超過２ｃｍ。
４.４修補(bǔ)砂漿養(yǎng)護(hù)４８ｈ后再涂混凝土防碳化劑。
５、結(jié)語
ＴＫ聚合物砂漿是一種質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉、施工方便，而且無毒環(huán)保性修補(bǔ)材料，可以提高混凝土的耐久性，延長建筑物的使用壽命，可以防止混凝土病害的繼續(xù)擴(kuò)大，對(duì)新建混凝土工程采取預(yù)防性措施。ＴＫ聚合物砂漿具有粘結(jié)強(qiáng)度高，干縮變形小，抗壓模量低，抗氯離子和硫酸鹽離子侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，而且可顯著提高護(hù)筋阻銹能力，還具有一定的補(bǔ)償收縮性能。采用ＴＫ聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)加固處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、工程特點(diǎn)及施工進(jìn)度合理組織施工。
