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水工建筑物混凝土耐久性防护新材料 孙志恒1 张会文2 1-中国水利水电科学研究院 2-海委引滦工程管理局 提要：水工建筑物混凝土随着运行年限的增长，都会出现老化现象，如混凝土的碳化、内部钢筋锈蚀、 裂缝、冻融剥蚀及混凝 土渗漏。混凝土表面防护材料多种多样，但各种材料都有其相应的适应条件。实践 证明，对于新建或已建的水工建筑物，在混凝土表面采用局部修补和全面防护，可以显著延长建筑物的使 用寿命，提高建筑物的安全性。 关键词：混凝土耐久性;表面防护;水位变化区 环氧树脂、硅烷、聚氨酯、氯磺化聚乙烯、水泥基类材料、高标号水泥砂浆、聚合物水泥 浆等；另一种是混凝土表面已产牛破坏的情况，包括出现顺筋开裂、混凝土崩落、钢筋锈 蚀、混凝土局部剥蚀等，对这类破坏原则上应采用局部修补和全面封闭防护相结合的方法， 即对于碳化深度超过混凝土保护层，钢筋已产生锈胀破坏的部位，要在彻底清除的基础上 用粘结性好、密实度高的水泥砂浆(或混凝土)进行局部修补，恢复结构物的整体外形， 再用粘结性强的防护涂料对整个钢筋混凝土结构进行全面的封闭，达到整体防护的效果。 经验证明，对水工建筑物混凝土表面的修补及防护，可以有效延长建筑物的使用寿命， 提高建筑物的安全性。在新材料、新工艺和新技术发展日新月异的今天，优先考虑采用新 材料、新工艺、新技术。 3混凝土剥蚀面修补材料 自20世纪80年代初在围内首先推出新型防渗、防腐、防冻材料丙乳砂浆后，我困相 继研制成功并在工程中推广氯丁、氯偏、丁苯、偏氯乙烯、水溶性环氧等各种聚合物水泥 砂浆。聚合物水泥砂浆(聚合物混凝土)是通过向水泥砂浆掺加聚合物乳胶改性而制成的 一类有机无机复合材料。这类砂浆的硬化过程是，伴随着水泥水化形成水化产物刚性空间 结构的同时，由于水化和水分散失使得胶乳脱水，胶粒凝聚堆积并借助毛细管力成膜，填 充结晶相之问的空隙，形成聚合物相空间网状结构。聚合物相的引入提高了水泥石的密实 性、粘结性，又降低了水泥石的脆性。与普通水泥砂浆相比，聚合物水泥砂浆的弹模低、 抗拉强度高、极限拉仲率高、与老混凝土的粘接强度高，凶此聚合物水泥砂浆层能承受较 大振动、反复冻融循环、温湿度强烈变化等作用，耐久性优良，适用于恶劣环境条件下水 工混凝土结构的薄层表面修补。施工方法有人工涂刷，喷涂及灰浆机湿喷，大大提高了施 工速度及施工质量。聚合物水泥砂浆丰要性能指标见表1。 表1 聚合物水泥砂浆性能指标(28d) 序号 检测项门 设计指标 l 抗压强度(MPa) ≥30 2 抗折强度(1lPa) ≥6 3 与老混凝l：的粘接强度(LIPa) ≥2．0 聚合物水泥砂浆配合比设计不同于普通水泥砂浆，其抗监强度不作为丰要性能要求， 而是结合使用要求综合考虑其抗压、抗拉、抗渗、抗腐、粘结性能等进行配合比设计。聚 合物水泥砂浆配合比参数中，聚扶比(乳液中固形物量与水泥的熏量比)成为主要控制参 数，一般聚灰比为10％--25％：耿砂比为1：l～l：3；水灰比为0．22-0．40。 为了保证聚合物水泥砂浆(或聚合物水泥混凝土)与老混凝土之间良好的粘接，修补 面要涂刷专门的界面剂。 4水上混凝土表面防护涂料 4．1改性VAE防护涂料 改性VAE防护涂料为柔性防碳化涂料，其粘结强度可达到0．3MPa，防碳化能力比普 通混凝土提高lO倍。现场检测证明，10年时问内，不用涂料的部位混凝土碳化深度达20mm 时，而用该涂料的部位混凝土碳化深度小于2ram。为了使修补防护后结构的外观与大坝整 体外j!!Il相适应，采用的改性VAE防碳化颜色可调，一般为浅狄色。 改性VAE防碳化防护涂料丰要施工先对混凝土基底进行处理，由于混凝土的碳化深度 超过了铡筋保护层厚度，引起铡筋锈蚀，使受力钏筋有效截面面积减小，危及结构安全， 凶此需对铡筋混凝土进行全面防护处理。对混凝土剥蚀部位采用凿毛、高压水清洗、钢筋 除锈防护、涂刷界面剂、涂抹聚合物水泥砂浆保护层。冉在处理后的混凝土表面喷涂防碳 化涂