摘要：混凝土结构的裂缝、碳化、局部破损以及由此引起的钢筋锈蚀是沿海水闸除险加固的重要内容，丙乳砂浆材料在新三江闸除险加固工程中的成功应用，为解决水闸工程混凝土结构裂缝、碳化技术难题进行了有益的尝试。本文对该项技术的施工工艺及应注意的问题作了介绍。
关键词：丙乳砂浆；混凝土结构碳化处理；水闸加固；应用
Abstract: the concrete structure crack, carbide, local damage and the cause corrosion of reinforcement is coastal problems related the important content of the reinforcement, acrylic mortar materials in new sanjiang gate to successful application of reinforcement engineering problems to solve engineering damages to the concrete crack, carbonization technical difficult problem has carried on the beneficial attempt. In this paper, the construction technology and the technology problems that should be paid attention to are introduced.
Key words: the acrylic mortar; Concrete structure carbonization processing; Locks reinforcement; application
中图分类号：U457+.3 文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
绍兴县新三江闸位于曹娥江出口段左侧岸侧，离绍兴市区15公里。工程始建于1981年，工程为大（2）型水利工程，最大过闸流量1420M3/S。全闸共分15孔，每孔高4.8M，净宽6M，闸孔总净宽90M。在马山闸等其他水闸配合下,承担着萧绍平原1582K?的灌溉排涝任务。
2006年下半年，根据水利部《水闸安全鉴定管理办法》文件精神，省水利厅组织对已安全运行25年的工程进行了安全鉴定。鉴定结论：新三江闸工程整体稳定性、抗渗稳定性、排涝能力等仍满足规范要求，但部分砼构件无法满足使用极限状态要求，金属埋件、启闭机及控制系统、机电及电气设备超龄服役，工程存在一定损坏，部分运用指标不满足安全运行的要求，存在安全隐患，评定新三江闸为二类闸。为确保新三江闸安全运行，省水利厅将新三江闸除险加固工程列入2008年浙东海塘维护配套工程沿塘水闸除险加固项目建设计划。
新三江闸除险加固工程于2009年6月开工建设，至2010年3月完工，工程概算总投资1535万元。主要建设内容为：对破损严重的闸墩、胸墙、钢筋砼闸门、排架梁柱、行车轨道梁、公路桥、翼墙、护坡等部位的开裂、碳化进行加固处理，恢复鱼道的功能，设置建筑物沉降及观测设施，对闸上交通进行封闭式管理；更新、改造上、下游15组液压启闭系统；更换系统电力线路及电气设备，并配备智能化监视及控制系统。
在实施水闸加固工程中，共完成丙乳水泥砂浆修补8199m2,环氧树脂修补3.727T,闸门环氧聚酰胺涂料4899m2,金属结构制作安装94.15T，更换15套液压启闭机及附属管路等。
2、聚合物砂浆的种类及优缺点
根据本工程的特点，适合本工程的聚合物砂浆主要有：丙乳砂浆、氯丁砂浆和丁苯砂浆。
⑴丁苯水泥砂浆虽然抗压强度较高，但由于其固化较快，表面失水后若未及时洒水养护，极易引起开裂、脱空，对施工养护的要求高，因此不推荐用于户外大面积使用。该材料较适合用于各类涵洞的抗冲、防渗护面。
⑵氯丁水泥砂浆粘接性能优异，且由于是橡胶改性的乳液，具有一定的韧性，在三种材料中其抗裂性能特别突出，对养护条件的要求也低于其它两者，因此适用于对粘接、抗裂有较高要求及养护较困难的场合。但需采用人拌合，若机械拌合易产生大量气泡。
⑶丙乳水泥砂浆强度介于丁苯水泥砂浆和氯丁水泥砂浆之间，与新老混凝土粘结性能良好，具有良好的抗碳化性能，可采用机械拌和，可以进行大面积喷涂。
丙烯酸酯共聚乳液（简称丙乳）是一种高分子聚合物的水分散体，加入水泥砂浆后成丙乳水泥砂浆，是聚合物砂浆种类之一。该砂浆具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能，适用于水利、港口工程、公路、桥梁、冶金、化工、工业与民用建筑等钢结构和钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。前几年，浙江省在水闸除险加固工程中成功使用过，最近该技术在新三江闸除险加固工程中大面积应用，其施工工艺可作参考。
3、工程施工
本工程使用面积较大，为加快工程进度，考虑采用机械拌和和人工抹压。丙乳水泥砂浆具有与老混凝土粘接强度高、抗碳化性能好、可以机械拌和人工抹压以及可以大面积施工等优点，同时单价比氯丁水泥砂浆低，经综合考虑本工程推荐采用丙乳水泥砂浆。
3.1、材料选用
①丙乳：选用南京永丰化工有限责任公司生产的丙烯酸酯共聚乳液。
②水泥：使用普通硅酸盐水泥，标号42.5级。本工程水泥由会嵇山建材有限公司生产。
③天然砂：使用中砂，砂子需过2.5mm筛，细度模数2.2～3.0。对面层修补的丙乳砂浆使用细度模数1.74的细砂。天然砂的品质须符合《水工混凝土施工规范》之规定，另其含泥量∠1%。
原材料由绍兴市水利水电勘测设计院检测中心检测。
3.2、砂浆配合比
①丙乳净浆的灰乳比2:1。
②丙乳砂浆的灰乳比1：0.28，水灰比0.31，其灰砂比1：1.5
水泥：丙乳：砂：水为1：0.28：1.5，水适量。
本项目的丙乳砂浆及丙乳砼配合比由浙江省水利水电工程质量监督检验站进行试验提供。
3.3、施工要求
新三江闸的砼缺陷修补，主要为排架柱修补、胸墙砼修补和行车轨道梁砼修补 ，修补层厚度10～25mm（最大不超过30mm）的，采用丙乳砂浆修补。修补时分两层，底层为找平层，厚10mm左右，面层为加厚层，厚8mm。
3.4、施工工艺
丙乳砂浆施工，可用人工抹压，也可用机械喷涂，本工程采用人工抹压的方法。施工工序为：清理→凿毛→冲洗→涂抹净浆→在净浆未凝固或干燥前，用丙乳砂浆修补和抹面→养护。
⑴砼基底处理，施工前清除基底表面污物、尘土和松软、脆弱部分，并对基面加以人工凿毛，然后用清水冲洗干净，施工前应使施工面处于湿润面干饱和状态（但不应有积水），在薄层修补区的边缘凿一道3～5cm深齿槽，增加修补面与老混凝土的粘结。基面处理完成后在浇筑之前由现场监理进行验收。
⑵丙乳砂浆配制：按试验配合比称料。先将水和丙乳乳液混合均匀。将水泥、砂干拌均匀，然后将丙乳混合液慢慢倒入，充分拌合均匀，拌合过程中不能随意扩大水灰比。每次拌制的砂浆控制在30～45分钟使用完，不宜一次拌和过多数量，一次拌和量以控制在10kg水泥为宜（人工抹压施工）。
⑶水泥基层表面要求平整、粗糙、清洁、无油污、无浮浆、无杂物，不应有起砂、空鼓、裂缝现象，施工前应用高压水冲洗并保持湿润面干饱和状态以满足丙乳砂浆强度增长时吸收水量需要，但不得有积水。水泥基层达到上述要求后，在水泥基层上用丙乳净浆打底，在净浆未凝固或未干燥前（15分钟），即涂抹丙乳砂浆，然后分层抹压丙乳砂浆，每层厚度控制在5mm左右。抹压时采用倒退法进行，即加压方向与刚建砂浆层前进方向相反，要求丙乳砂浆层密实，表面平整光滑，砂浆铺筑到位后，用力压实，随后抹面，注意向一个方向抹平，不要来回多次抹，不允许超时后再进行第二次抹面。修补面积较大时，可划分区块分段施工。遇有气泡时应刺破压紧，表面应密实。
⑷养护。丙乳砂浆抹压后约4h（表面略干后），采用农用喷雾器进行水喷雾养护或用薄膜覆盖，使砂浆面层始终保持潮湿状态7天，后期则自然养护。在阳光直射或风口部位，注意采取合理的遮阳和保湿措施。
3.5、施工注意事项
丙乳砂浆在工程现场施工中应注意以下几点：
⑴丙乳砂浆需加强早期养护，以防止干缩裂缝，起皮脱落或表面质量下降，尤其石浅层修补。早期受冻会使修补体内部结构严重受损，造成不可恢复的质量缺陷。
⑵丙乳砂浆的施工环境的温度宜为5～300C,不宜在大风环境或气温高且有太阳直射的环境中施工，雨天不得进行露天施工。
⑶为防止乳液接触水泥破乳快凝和拌合物起泡，需加入适量的稳定剂和消泡剂。
3.6、质量及检测
⑴丙乳砂浆整体面层应与基层粘结牢固，表面应平整，无裂缝、脱层和起壳等缺陷。
⑵对于水泥砂浆基层，施工时应同时做出试板，测定厚度。面层的平整度应采用2m直尺检查，其空隙不大于5mm。
⑶拌制好的丙乳砂浆应在初凝以前用完，如发现有凝胶、结块现象，不得使用。
⑷丙乳砂浆施工中，每班逐一检查原材料质量、配合比、砂浆的拌合、运送和抹涂、养护等项目一次；基层处理及表面温度应每班检查不少于一次。施工前必须对基层进行检查交接，复核要求后才能施工。
⑸根据本工程的实际情况，在施工期，现场进行拉拔试验，由浙江省质量监督检验站进行试验操作，待检测结果能够满足设计指标之后进行大面积施工，以保证工程质量要求。
4、使用效果
新三江闸除险加固工程经省水利水电工程质量监督检验站检测，丙乳砂浆粘结强度、砂浆抗渗性指标均满足设计要求，检验结果详见表一、表二：
表一：丙乳砂浆粘结强度检验结果
试验块部位 试验块尺寸（长×宽×高）（cm） 龄期（d） 拉拔力（KN） 粘结强度（MPa） 试验块破坏情况描述
7号孔右侧上游排架柱 12×12×12 28 24.92 1.73 约1/2老混凝土面被拉开
12×12×12 28 22.93 1.59 试验块混凝土面被拉开
12×12×12 28 23.92 1.66 试验块本身混凝土面被拉开
8号孔右侧上游排架柱 12×12×12 28 17.94 1.25 约1/2老混凝土面被拉开
12×12×12 28 20.43 1.42 试验块混凝土面被拉开
12×12×12 28 25.92 1.80 约3/4老混凝土面被拉开
表二：丙乳砂浆抗渗性检验结果
结构部位 设计不透水性系数（Mpa.h） 日期 龄期(d) 试验龄期不透水性系数（Mpa.h） 说明
制模 试验
排架胸墙 ≥1.5 09-9-25 09-10-23 28 ≥1.5 满足设计指标
5、结 语
聚合物水泥砂浆（PCM）修补砼方法在新三江闸除险加固工程施工中，成效明显。主要体现在施工操作简单灵活，修补砼构件抗渗及粘线路强度能满足设计要求，且造价低。建议在今后沿海水闸除险加固中推广使用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。