摘要：我國北方地區混凝土凍融、碳化，對水利工程危害較大。研究，如何防止混凝土凍融、碳化具有重要意義。通過黃土梁水庫進行工程護面處理，探討了丙乳砂漿防止凍融剝蝕的應用技術，日后，可能得到較好效果的驗證。關鍵詞：凍融；碳化；丙乳；凈漿Construction technology for preventing acrylic-emulsion cement mortar from frost thaw and carbonizationCHEN huan-fa1,FAN yan2,CHEN feng-yan1(1.south Hebei Province canal waterwary and water conservancyadministration administrative office, Cangzhou 061001;2.Hebei Province Yanshan County water authority,Hebei Yanshan 031300)Abstract: in North China,frost thaw and carbonization of concrete are harmful to water conservancy project,researching into that how to prevent concrete from frost thaw and carbonation is very important.In this paper,The application of technique for preventing from denudation of frost-thaw is discussed by surfacting Huang-tu-liang reservoir for protection.in the near future,validation of better effect maybe be achieved.Key words: frost thaw;carbonization;acrylic emulsion;mud purification1 工程概況黃土梁水庫位于河北省承德市豐寧縣西關營鄉牤牛河上，控制流域面積324Km2，總庫容2830萬ｍ3，水庫始建于1976年。主要由大壩、溢洪道、放水兼發電洞、水電站等建筑物組成，經20多年運用，工程老化，溢洪道和放水洞混凝土凍融、碳化、剝蝕，產生龜裂及坑洞，危及了工程安全。于2005年對水庫進行了除險加固。在除險加固過程中，其中溢洪道閘室及放水洞襯砌混凝土表面防凍融、防碳化剝蝕處理采用了新型的丙乳砂漿及丙乳水泥素漿護面施工技術[3]。2 黃土梁水庫溢洪道及放水洞混凝土碳化剝蝕狀態及處理方案⑴ 剝蝕狀況及成因：溢洪道堰面及側墻產生大面積坑洞及剝蝕碎碴，局部有龜裂，個別地點鋼筋外露。放水洞內、外襯砌混凝土漏水嚴重，0.1～1mm寬裂縫有20多處，剝蝕坑洞約占總面積的二分之一左右。2002年5月經省水利廳組織有關專家和水利部大堤安全管理中心進行檢測和核查，表明原工程混凝土強度均能達到設計強度的115％以上。認為造成該工程混凝土碳化侵蝕的主要原因是，在北方高寒地區混凝土經常受到不穩定水位滲透及不均勻溫差系數侵襲、凍融所致，放水洞內的混凝土碳化剝蝕是由于混凝土襯砌后未進行固結灌漿，和經常受到高水流沖刷，產生負壓氣蝕、共振、機械磨損有關。⑵加固設計及處理方案從原混凝土碳化剝蝕成因、部位大小，觀測及調查多方分析，確定本次加固設計要對溢洪道閘進行拆除重建，對放水洞重新進行混凝土襯砌和水泥固結灌漿，裂縫區局部進行環氧灌漿，這里不多敘述，由于該工程混凝土表面有防滲透、凍融，防高速水流磨損、碳化、剝蝕的需要，要求新做混凝土和部分舊混凝土表面噴涂一層較高性能固化物做護面。依據設計要求：①護面固化物與新舊混凝土的粘結強度滿足6.0MPa；〔3〕②抗壓、抗拉、抗拆強度應大于普通水泥砂漿；〔3〕③與新舊混凝土結合固化后在零下50度、零上100度環境下，不應產生變形或龜裂現象。④應具有密實性好、抗滲、耐酸堿、氯離子侵蝕耐久性強的能力。⑤具有光亮美觀，常溫固化、施工方便及無毒環保的要求。因此施工中經多方考查有關資料，研究確定。選擇采用丙乳配制水泥砂漿和丙乳水泥凈漿做混凝土護面處理。從而滿足了防滲透、抗凍融、抗磨損、抗老化、抗酸堿、氯離子侵蝕之效果，解決了上述防碳化侵蝕處理的設計要求。3 黃土梁水庫溢洪道及放水洞的丙乳漿護面施工過程丙乳水泥凈漿及丙乳水泥砂漿防碳化混凝土護面施工由河北省水工局一處施工。自2005年9月開始，放水洞在部分舊混凝土面采取基面鑿毛，做徹底清垢處理，對新做的混凝土工程待拆模后，既可進行丙乳施工，首

HDPE土工膜是以(中)高密度聚乙烯樹脂為原料生產的一種防水阻隔型材料。（密度為0.94g/cm3或以上的土工膜）。HDPE土工膜全稱“高密度聚乙烯膜”，具有優良的耐環境應力開裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60--+60)和較長的使用壽命 (50年)。HDPE土工膜全稱“高密度聚乙烯土工膜”，具有優良的耐環境應力開裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60--+60)和較長的使用壽命50年，廣泛使用在生活垃圾填埋場防滲，固廢填埋防滲，污水處理廠防滲，人工湖防滲，尾礦處理等防滲工程。

先在基面上涂一層丙乳水泥凈漿做界面處理，再做丙乳砂漿抹面。然后涂2～3層丙乳水泥凈漿，溢洪道閘室在新澆筑的混凝土基面上，直接噴涂丙乳水泥凈漿4層，至10月30日結束。共做丙乳水泥砂漿抹面2300ｍ2；丙乳水泥凈漿涂面3193ｍ2；耗用425＃普通水泥18.78噸；丙乳液5700kg。4 黃土梁水庫溢洪道及放水洞混凝土丙乳漿防碳化護面施工工藝⑴ 丙乳液特性指標：丙乳全名為NK－101丙烯酸酯共聚乳液水泥添加劑，由南京理工大學科技咨詢開發公司與江蘇省建筑科學研究院共同研制的產品，外觀為微藍色乳白狀液。固含量40％，粘度≤15S,PH值為3～5，無結塊，無絮凝，鈣離子穩定性為5％，安定性較好，該丙乳液加入水泥后，即聚合凝結成一種高分子聚合物的硬化體，具有較高的粘結、抗裂、抗凍、防腐、抗氯離子滲透、耐磨、耐老化性能[1]，丙乳劑與普通水泥、砂子、配制成聚合物砂漿，直接與基層構成防水體系，能適應各種結構，經國家有關檢驗機構測試與普通水泥砂漿對比值，2天吸水率降低10倍，抗滲提高1.5倍，抗氯離子提高8倍，檢驗該丙乳砂漿試塊比普通砂漿試塊抗拉強度提高35％，抗折強度提高50％，極限引申率提高3倍，達700～900×10-6，與老砂漿及鋼板的粘結強度能提高4倍以上，能耐2％的硫酸；5％的鹽酸、硝酸和海水中氯鹽離子侵蝕；彈性模量低，收縮性小，顯著能提高抗裂性。廠家經15年紫外線快速老化試驗，未見異常[1]。⑵基面處理：對舊混凝土修補需做基面處理。施工前對基面污垢，碳化層和松脆部分進行徹底清除，可采用人工鑿毛或噴砂除表法，遇有貫穿性裂縫需沿縫鑿成深3～4cm“U”型槽，再用丙乳水泥混凝土補平。清鑿后的基面用清水及高壓水將浮塵和碎碴沖洗干凈，并使施工面保持濕潤狀態。對新做現澆混凝土，待拆模后趁濕潤狀態既可進行丙乳水泥凈漿涂層施工。⑶丙乳水泥砂漿及丙乳水泥凈漿的施工操作：在處理過的基面上先用純丙乳凈漿做界面處理，涂刷時應均勻用力，不留空白，避免小氣泡產生，一次涂刷面積不宜過大，基本與砂漿抹面同步，在凈漿成膜前進行丙乳砂漿抹面操作，否則會出現粘結分層而造成剝落。丙乳砂漿抹面要求一次性施工，人工抹面時要求熟練工操作，盡量避免做反復多次抹壓而破壞聚合物的成膜。大面積鋪筑采用分段施工。要求較高而抹層較薄工程可結合玻璃纖維網格布一同使用。丙乳砂漿凝固后，可再在表面涂刷1～3層凈漿，以形成光滑凝結膜。起到防滲、美觀、耐久保護作用。機械噴涂更佳。5 丙乳水泥砂漿及丙乳水泥凈漿材料配制⑴ 配制材料：NK-101丙烯酸酯共聚乳液水泥添加劑；水泥：425＃以上普通硅酸鹽水泥，不得有受潮和結塊現象；砂子：過2.5mm篩，含泥量小于2％，干燥硬質砂，選石英砂更佳；水：PH值為6～7含泥量低的淡水。⑵ 配比試驗：配制丙乳水泥砂漿及凈漿目的是聚結成一種高分子硬化體，以丙乳液為主要固化劑，水泥為聚合劑，砂子為填充材料，水是水泥的硬化原料。應根據工程設計要求固化強度指標，確定選用相應的丙乳、灰、砂、水的比例。為確保工程質量，首先在實驗室進行材料配比試驗。試驗步驟為：①分組取4×4×16cm的丙乳砂漿試件，做抗析、抗壓、收縮變形試驗；取2×4厘米啞鈴試件，做抗拉、極限引申率、抗拉彈性模量的試驗，計錄其抗折、抗壓、抗拉強度、收縮變形、彈性模量及試件編號；②將不同配比后的丙乳水泥凈漿用毛刷在水泥砂漿試件及鋼板試件的折斷面將其對粘并用膠布豎向固定，在常溫自然養護35天后測試其抗折、粘結強度；③將不同丙乳水泥凈漿及丙乳水泥砂漿試件進行快速凍融循環，碳弧燈快速老化，高濃度CO2碳化及采取硫酸、氯鹽水的腐、滲、磨試驗[2]。觀察固化過程，最終測定滿足各項設計要求后，即可現場配制，配制時，各種材料必須按配方稱量，計量準確，采取分批配制，分批施工，要求配制好的丙乳水泥凈漿及丙乳水泥砂漿，在30～40分種內全部使用完，以利保持聚結前低粘度施工及節約丙乳液。⑶黃土梁水庫采用的丙乳水泥砂漿及凈漿配比技術參數：①丙乳水泥凈漿配比參數：技術要求：粘度強度≥6.0MPa，材料用量重量比：NK-101丙乳：水泥＝1：1～2即：NK－101丙乳50kg（份）；水泥100kg～200kg（份）。②丙乳水泥砂漿配比參數：技術要求：粘結強度≥6.0MPa材料用量重量比：NK－101丙乳：水泥：砂子：水＝0.3：1：1：0.3～0.4即：NK－101丙乳30kg（份）；水泥100kg（份）；砂子100kg（份）；水30～40kg（份）6 黃土梁水庫溢洪道及放水洞丙乳水泥砂漿護面效果分析丙乳水泥砂漿護面防碳化是一項較新的施工工藝，實際工程效果的優異性有待工程運行多年后才能驗證，為證實黃土梁水庫溢洪道及放水洞丙乳砂漿施工質量及效果。施工中進行了丙乳砂漿與普通砂漿對比的多項取樣送政府質量監督站檢測，檢測結果如下表1：

表1 檢測結果匯總表

序號

性能

35天齡期

試驗情況

項目

單位

普通水泥

丙乳砂漿

1

抗壓強度

Kg/cm2

501

445

4×4×16厘米試件

2

抗折強度

Kg/cm2

107

168

3

收縮變形

×10-6

1217

536

4

抗拉強度

Kg/cm2

55

76

2×4厘米啞鈴試件

5

極限引申率

×10-6

228

558

6

抗拉彈性模量

×10-5kg/cm2

2.6

1.65

7

與老砂漿粘結強度

Kg/cm2

14

80

試件粘結面掃毛去油

8

與光潔鋼板的粘結強度

Kg/cm2

0

9.56

10×10厘米的鋼板試件

9

滲水高度

cm

9.0

1.5

15kg/cm2壓力恒壓24小時

10

磨耗百分度

%

5.38

3.97

雙圓柱模圓盤耐磨機

11

沖磨失重率

%

10.7

8.96

水砂槍噴磨法

12

快速碳化深度

mm

3.6

0.5

用CO2濃度20％

13

鹽水侵漬后，氯離子滲透深度

mm

720

1.0

用PSEM－500掃描鏡測定

14

老化2160小時抗拉強度損失

%

13

14

WE－2型碳弧燈老化箱

15

吸水率

%

12

0.8

2天吸水率

16

抗凍失重

%

1.7

0

300次快速凍融循環

通過取樣檢測指標分析，黃土梁水庫溢洪道及放水洞丙乳水泥砂漿防碳化處理施工，滿足了設計要求，并取得成功。丙乳水泥砂漿防碳化作為一種新的施工技術，它具有施工簡單、料源充足、節約投資、縮短工期的明顯效果，具有使用和推廣價值。

參考文獻：

[1] 南京理工大學科技咨詢開發公司，丙乳產品資料。〔2005〕電話：（025）83023323

[2] 水利電力部水文水利管理司主編。水工建筑養護修理工作手冊。北京：水利電力出版社〔1979〕

[3] 勒翠紅，黃土梁水庫除險加固工程設計，河北省水電工程第二勘測研究院〔2003〕

作者簡介：陳煥發（1952－），男，河北滄州人，高級工程師，主要從事水利水電工程管理，施工，監理工作多年，目前從事南水北調工程河北段J4監理部項目副總監工作。

基金項目：中央預算與地方自籌資金項目。