K聚合物砂漿在混凝土表面修補加固中的應用

　　摘　要　TK聚合物砂漿是一種新型的混凝土表面修補加固材料，具有粘結(jié)強度高、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的特點，而且可顯著提高護筋阻銹能力，還具有一定的補償收縮性能，同時價格比同類產(chǎn)品低。本文結(jié)合江蘇省淮海農(nóng)場多個混凝土建筑物工程現(xiàn)場修補加固和防碳化噴涂實例，介紹了TK聚合物砂漿的主要性能、使用范圍和TK聚合物砂漿施工質(zhì)量控制方法，并提出施工過程中的注意事項。

　　關鍵詞　TK聚合物砂漿　混凝土表面　修補加固　施工方法　質(zhì)量控制　注意事項

　　1　概況

　　1999年12月～2000年4月，筆者對淮海農(nóng)場混凝土建筑物進行了全面調(diào)查，并用回彈儀測驗了建筑物的混凝土強度，用酸酞試液測驗了碳化深度。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、機械磨損、磨蝕破壞以及化學侵蝕；⑤堿骨料反應破壞等。這些問題嚴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、碳化和鋼筋銹蝕嚴重的節(jié)制閘機架橋等工程采用TK聚合物砂漿（由水利部天津水利水電勘測設計研究院科學研究所研制）進行修補加固，總面積達3050m2，防碳化噴涂面積約3400m2.經(jīng)過現(xiàn)場檢查驗收，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，我們曾對只有3d齡期修補砂漿進行鑿除檢查，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、力學及耐久性能。主要體現(xiàn)在：

　?。?）活性作用。聚合物乳液中有表面活性劑，能夠起減水作用。同時對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孔等有害孔，提高砂漿的密實性和抗?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＋等離子進行交換，形成特殊的橋鍵，在水泥顆料周圍發(fā)生物理、化學吸附，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。

　?。?）充填作用。聚合物乳液迅速凝結(jié)，形成堅韌、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。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，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聚合物砂漿進行修補加固處理時，應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、工程特點及施工進度合理組織施工。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→涂防碳化劑。

　　3.1　基底處理

　?。?）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）。如基面松動嚴重，應采用人工鑿毛方法，鑿掉破損的混凝土，使基底露出堅硬、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，還應對鋼筋表面進行除銹，并涂刷鋼筋防銹劑。

　?。?）飽和。對鑿除的混凝土表面，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、設計技術(shù)及施工和易性要求事先進行試拌?，F(xiàn)場可用砂漿攪拌機拌和或人工拌和，其各組分的配比用量必須嚴格控制。

　　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，充分攪拌均勻即可。各組分配比必須嚴格控制。若人工拌和，宜在鐵皮板上進行，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，拌和水應采用飲用水。

　　每次拌和砂漿的方法應根據(jù)砂漿施工的進度確定。拌和成的砂漿存放的時間不宜超過45min.若拌成砂漿未及時使用而出現(xiàn)干硬現(xiàn)象，不能再加水重新拌和，應舍棄不用。

　　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，涂刷時應均勻，不得有漏涂、流淌。

　?。?）TK砂漿抹面施工。待TK界面劑用手摸感到似粘非粘時，應立即抹砂漿，可采用機械噴涂或人工壓抹，操作速度要快，且朝一個方向，一次用力抹平，避免反復抹。

　?。?）如修補厚度超過3cm時，應分層施工。層與層之間應間隔4h；對于破壞較深的部位（大于5cm），可先采用TK聚合物混凝土進行修補，養(yǎng)護3～5d后，再抹TK砂漿。

　　TK砂漿適宜在5～30℃的環(huán)境溫度下進行施工。如環(huán)境溫度超出此范圍，應根據(jù)實際情況對材料及配比進行調(diào)整。

　　3.4　養(yǎng)護

　　用TK砂漿抹面后，應及時采用人工灑水并用塑料布或濕麻袋覆蓋養(yǎng)護，避免砂漿產(chǎn)生干縮裂縫，潮濕養(yǎng)護48h后，再涂刷TK防碳化劑，自然潮濕養(yǎng)護5d.

　　3.5　施工控制

　?。?）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。施工人員應嚴格按操作程序，對各道工序進行檢查驗收。

　?。?）TK砂漿層外觀平整，層面與基底結(jié)合牢靠。

　?。?）在施工過程中按設計要求進行現(xiàn)場抽樣檢驗，必要時可現(xiàn)場進行鉆孔取芯試驗，以檢查其效果。

　　4　施工注意事項

　　4.1　清理基面，鑿除破損、松動的混凝土，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　人工修補時，無論采用機械噴涂還是人工抹砂漿，應朝一個方向使用抹刀，并且盡量一次抹完，避免來回抹。如修補厚度超過3cm時，應分層抹，層與層之間應間隔3～4h，每層厚度不超過2cm.

　　4.4　修補砂漿養(yǎng)護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、價格低廉、施工方便，而且無毒環(huán)保性修補材料，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)擴大，對新建混凝土工程采取預防性措施。TK聚合物砂漿具有粘結(jié)強度高，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的特點，而且可顯著提高護筋阻銹能力，還具有一定的補償收縮性能。采用TK聚合物砂漿進行修補加固處理時，應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、工程特點及施工進度合理組織施工。

　　參考文獻

　　〔1〕張文淵。混凝土建筑物耐久性不良的原因及其對策。工程設計。1998（3）

　　〔2〕楊天生等。TK聚合物砂漿的研究和應用。水利水電工程設計。2000（1）

　　〔3〕張文淵。沿海地區(qū)水工建筑物混凝土的腐蝕和防護措施。工程質(zhì)量。2002（2）

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