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H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

  慧聪涂料原料网讯:环氧砂浆作为一种混凝土结构修补加固材料,具有粘结强度高、干缩变形小、抗压模量低和抗侵蚀能力强的特点,在水利工程中得到广泛应用。通过H123水性环氧砂浆在白马湖穿运洞闸墩修补中的应用,分析闸墩病害产生的原因,介绍H123水性环氧砂浆的特性及在修补过程中的施工工艺。

  水工混凝土结构除要求具有设计的强度,以满足安全承受荷载外,还应在周围的自然环境和使用条件下具有耐久性。水工混凝土结构经长期使用,会因外部环境影响和材料内部缺陷出现碳化、剥落、裂缝等侵蚀和破坏现象,为保证结构强度和耐久性,经常需要对水工混凝土结构进行修补,以消除工程运行的安全隐患。环氧砂浆作为一种混凝土结构修补加固材料,具有粘结强度高、干缩变形小、抗压模量低和抗侵蚀能力强的特点,在水利工程中得到广泛应用。笔者结合白马湖穿运洞工程维修实例,分析混凝土结构破坏的原因,阐述H123水性环氧砂浆如何应用于水工混凝土结构修补。

  白马湖穿运洞位于江苏省淮安市淮安区平桥镇,上游为白马湖,下游为里下河,工程主要功能是在不影响里下河地区排涝的情况下,排除新河以东灌溉总渠以南白马湖以北地区的雨涝。工程建成于1960年,设计流量50m3/s,共2孔,每孔净宽3.0m,净高3.3m,洞身总长355m。洞身、工作桥、消力池为钢筋混凝土结构,上下游翼墙为浆砌块石结构。白马湖穿运洞常年开闸排除上游雨涝,近年来年均排涝2.6亿m3。工程经过半个多世纪的运行,下洞首闸墩、胸墙混凝土出现碳化、剥蚀等病害现象。

  白马湖穿运洞下洞首闸墩、胸墙常年处于水位变动区运行,闸墩及胸墙表面出现碳化、剥蚀现象。经检测,测点最小碳化深度为9.5mm,最大为58mm,碳化深度检测结果详见表1。

H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

  下洞首闸墩、胸墙水位变动区混凝土剥蚀露子严重,经现场量测,剥蚀深度最大达16mm,剥蚀范围近40m2。

  混凝土的碳化是因大气中的CO2渗透进混凝土内部的孔隙,并溶解于毛细孔的水分中,与水泥发生十分复杂的多相物理化学连续反应过程。混凝土产生碳化的原因包括内在因素和外在因素。内在因素有:不同的水泥其矿物组成、混合材料等不同,直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度,因而对碳化有着重要影响;不同的集料品种和级配其内部孔隙结构差别较大,直接影响着混凝土的密实度。酸性气体(如CO2)、水分等是混凝土碳化的外在因素。白马湖穿运洞下洞首位于平桥镇大运河东堤外坡脚,穿运洞常年排水,下洞首处空气潮湿,而运河堤上茂密树林因光合作用夜间释放CO2,对混凝土碳化形成有利的外在因素。随着工程运行年久和有利的外在因素,其混凝土碳化速度较快,由检测数据可见一斑。

  白马湖穿运洞下洞首混凝土表面剥蚀,主要集中于闸墩、胸墙浸水饱和区和水位变动区。由于汛期和枯水期水位变化,以及夏、冬季温度变化,混凝土内部孔隙水冻结膨胀和融解松弛交替,造成了较大面积的混凝土表面剥落。又因混凝土碳化钢筋保护层厚度不足导致钢筋产生锈胀,进一步加剧了混凝土的开裂和剥落。

  白马湖穿运洞工程尚未加固改造前,为改善水工混凝土结构性能,保证工程安全运行,管理单位采用了H123水性环氧砂浆对其混凝土结构进行修补。

  环氧砂浆是目前最多用于混凝土结构修补的材料之一,由环氧树脂固化剂、促进剂及填料按一定比例配制而成。环氧砂浆有厂家配制的成品,也有使用单位购得环氧树脂和固化剂后自行制备。环氧树脂有水性环氧树脂和油性环氧树脂之分,前者以水为介质,后者以溶剂(促进剂)为介质;前者对潮湿环境下混凝土有较好的覆盖性,后者则要求修补的混凝土处于非常干燥状态;前者环保,后者使用会产生甲醛,危害人体健康和污染环境。白马湖穿运洞水工混凝土修补选用H123水性环氧砂浆,主要是综合考虑了施工方便、环保、价格等因素。材料比选对比详见表2。

H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

  H123水性环氧砂浆是由水性环氧树脂H123A、水性环氧固化剂H123B、水泥、砂等按一定比例配置而成。通过水性环氧的交联固化及水泥的水化作用,形成具有空间网状结构的高性能的有机—无机复合材料体系,能起到增强、抗渗和抗化学品腐蚀的作用,且可在潮湿界面和环境下快速固化,不会产生龟裂,适用于水利等建筑物的缺陷修补粘结。主要有以下特点:以水作为分散介质,环保;热膨胀系数与混凝土接近,具有良好的粘结性;可在干燥、低温、潮湿等环境中固化,潮湿面粘结性能优;和易性好,操作施工简便。其技术指标详见表3。

H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

  在白马湖穿运洞闸墩混凝土结构修补中,对H123水性环氧砂浆按照产品使用说明规定的比例进行配制,且经过现场试配,并保证了足够的搅拌时间和适用时间。修补施工工序:基面处理—表面清理—涂刷基液—环氧砂浆涂抹—养护。

  (1)基面处理:用电动风镐凿除闸墩表面约1.5cm厚的碳化层,清除混凝土表面剥蚀层等松散物质,以暴露出新鲜的混凝土层面。

  (2)表面清理:对处理过的混凝土面用电动钢丝刷进行清理,清理表面的沙粒粉尘。

  (3)涂刷基液:在处理好的混凝土基面上用毛刷均匀地涂刷一薄层底层基液,做到薄而均匀、不流淌、不漏刷。

  (4)环氧砂浆涂抹:待基液初凝(表面不流动,连续3次指触丝至1cm断开)时,开始涂抹环氧砂浆。用抹刀涂抹环氧砂浆,涂抹时要边压实边抹光,应同方向连续摊料并注意对衔接处要压实排气。环氧砂浆可以一次抹够1.0cm(超过1.0cm需分层涂抹),但要求进行多次拍打、压实,使其与混凝土基面粘结牢固。压实提浆后,视现场温度间隔30~60min再次抹光,并保证表面不得有连续接缝和下滑现象。

  (5)养护:工程水性环氧砂浆修补后选择自然养护,在固化期内避免闸门启闭振动、硬物撞击、刮擦,涵洞上下游填筑围堰断流无明水冲刷,养护达48h以上。

  白马湖穿运洞闸墩混凝土结构经H123水性环氧砂浆修补处理后,外观质量得到较大改善,更重要的是增强了建筑物的安全性,提高了混凝土抗老化和防碳化能力,为建筑物结构安全和耐久性提供了保证。H123水性环氧砂浆在工程修补中的应用,能起到防治混凝土病害、延长建筑物使用寿命的作用,值得在类似工程中推广使用。

H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

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H123水性环氧砂浆正在水工混凝土组织修补中运用

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