Ｋ聚合物砂浆在混凝土表面修补加固中应用
１、概况
１９９９年１２月～２０００年４月，笔者对淮海农场混凝土建筑物进行了全面调查，并用回弹仪测验了建筑物的混凝土强度，用酸酞试液测验了碳化深度。通过调查发现，现有混凝土建筑物耐久性不良。主要表现在：①混凝土碳化和裂缝问题普遍存在；②沿海地区钢筋混凝土结构受氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀严重；③临水混凝土表面冻融松散剥落破坏；④混凝土表面冲磨破坏、机械磨损、磨蚀破坏以及化学侵蚀；⑤碱骨料反应破坏等。这些问题严重影响混凝土建筑物寿命和外观，甚至危及混凝土建筑物的正常运行和安全。为了提高混凝土建筑物的耐久性，延长建筑物的使用寿命，其后我们对淮海农场内的３座大梁混凝土剥落且有露筋现象的公路桥、１５座出现大面积混凝土碳化且钢筋锈蚀严重的农田排灌泵站的工作桥、５座出现大面积混凝土剥落、碳化和钢筋锈蚀严重的节制闸机架桥等工程采用ＴＫ聚合物砂浆（由水利部天津水利水电勘测设计研究院科学研究所研制）进行修补加固，总面积达３０５０ｍ２，防碳化喷涂面积约３４００ｍ２。经过现场检查验收，没有发现因材料或施工原因而出现裂缝现象，防碳化涂层没有发现脱落起皮现象。在施工中，我们曾对只有３ｄ龄期修补砂浆进行凿除检查，结果凿除的砂浆普遍能粘下老混凝土面。经过２ａ的多次运行，没有发现脱落和出现裂缝现象，这说明ＴＫ聚合物砂浆是一种理想的修补材料。
２、ＴＫ聚合物砂浆的主要性能及适用范围
ＴＫ聚合物砂浆是一种新型的混凝土表面修补材料，是以少量水溶性聚合物改性剂，再掺入一定量的活性成分、膨胀成分而配制成的ＴＫ聚合物防渗、防碳化、防腐砂浆。由于聚合物及活性成分的掺入，改善了聚合物水泥砂浆的物理、力学及耐久性能。主要体现在：
（１）活性作用。聚合物乳液中有表面活性剂，能够起减水作用。同时对水泥颗粒有分散作用，改善砂浆和易性，降低用水量，从而减少水泥的毛细孔等有害孔，提高砂浆的密实性和抗渗透能力。
（２）桥键作用。聚合物分子中的活性基因与水泥水化中游离的Ｃａ２＋、Ａｌ３＋、Ｆｅ２＋等离子进行交换，形成特殊的桥键，在水泥颗料周围发生物理、化学吸附，成连续相，具有高度均一性，降低了整体的弹性模量，改善了水泥浆物理的组织结构及内部应力状态，使得承受变形能力增加，产生微隙的可能性大大减少。即使产生微裂隙，由于聚合物的桥键作用，也可限制裂缝的发展。
（３）充填作用。聚合物乳液迅速凝结，形成坚韧、致密的薄膜，填充于水泥颗粒之间，与水泥水化产物形成连续相填充空隙，隔断了与外界联系的通道。
总之，ＴＫ聚合物的活性作用、桥键作用、充填作用改善了硬化水泥浆体的物理结构及内应力，降低了整体的弹性模量、减少用水量、改善了硬化水泥浆体内部毛细孔等有害孔，从而大大提高了砂浆的粘结、抗裂、抗渗及抗腐蚀等性能。ＴＫ聚合物砂浆性能指标如表１所示。
从表１可以看出，与普通砂浆相比，ＴＫ聚合物砂浆具有抗拉强度高、拉压弹性模量低、干缩变形小、抗冻、抗渗、抗冲耐磨，与混凝土粘结强度高，具有一定的弹性，抗裂性能高。与环氧砂浆相比，还具有施工工艺简单、操作方便、无毒、成本低（是环氧砂浆的１／３～１／５）等优点。适用于水工、港工、公路、交通及地下工程的混凝土建筑物因碳化、空蚀、冻融破坏及化学侵蚀而引起的混凝土表层开裂、剥蚀等混凝土表面薄层修补，可直接用于防渗、防腐、防碳化工程，也可用于建筑瓷砖粘贴和卫生间防渗。
３、ＴＫ聚合物砂浆施工及质量控制
采用ＴＫ聚合物砂浆进行修补加固处理时，应根据当地的气候条件、工程特点及施工进度合理组织施工。施工流程为：旧混凝土凿毛→喷砂（或用钢刷）除锈（污）→涂刷钢筋防锈剂→用清水冲洗饱和→基面涂刷ＴＫ界面剂→抹ＴＫ聚合物砂浆→养护→涂防碳化剂。
３.１基底处理
（１）凿毛。为确保ＴＫ聚合物砂浆与基底混凝土具有良好的粘结，一般用钢丝刷或喷砂方法清除表面浮层污物（有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷）。如基面松动严重，应采用人工凿毛方法，凿掉破损的混凝土，使基底露出坚硬、牢固的混凝土面，凿毛必须彻底全面，但也不宜深度过大，以免破坏了未碳化和损破的混凝土。如果钢筋锈蚀外露，还应对钢筋表面进行除锈，并涂刷钢筋防锈剂。
（２）饱和。对凿除的混凝土表面，采用高压水枪（采用饮用水）将碎屑、灰尘冲洗干净，并连续、均匀地喷洒，使表层混凝土达到饱和状态，且表面无明水。
３.２砂浆的配制
根据选用的原材料、设计技术及施工和易性要求事先进行试拌。现场可用砂浆搅拌机拌和或人工拌和，其各组分的配比用量必须严格控制。
先将称好的水泥、砂搅拌均匀，再将称好的ＴＫ改性乳液、活性剂及其他外加剂和水混合后加入，充分搅拌均匀即可。各组分配比必须严格控制。若人工拌和，宜在铁皮板上进行，以防止拌和水流失，造成因砂浆水灰比改变而影响砂浆的和易性，拌和水应采用饮用水。
每次拌和砂浆的方法应根据砂浆施工的进度确定。拌和成的砂浆存放的时间不宜超过４５ｍｉｎ。若拌成砂浆未及时使用而出现干硬现象，不能再加水重新拌和，应舍弃不用。
３.３施工
（１）ＴＫ界面剂的涂刷。抹砂浆之前，在工作基面上涂刷聚合物界面改性剂，涂刷时应均匀，不得有漏涂、流淌。
（２）ＴＫ砂浆抹面施工。待ＴＫ界面剂用手摸感到似粘非粘时，应立即抹砂浆，可采用机械喷涂或人工压抹，操作速度要快，且朝一个方向，一次用力抹平，避免反复抹。
（３）如修补厚度超过３ｃｍ时，应分层施工。层与层之间应间隔４ｈ；对于破坏较深的部位（大于５ｃｍ），可先采用ＴＫ聚合物混凝土进行修补，养护３～５ｄ后，再抹ＴＫ砂浆。
ＴＫ砂浆适宜在５～３０℃的环境温度下进行施工。如环境温度超出此范围，应根据实际情况对材料及配比进行调整。
３.４养护
用ＴＫ砂浆抹面后，应及时采用人工洒水并用塑料布或湿麻袋覆盖养护，避免砂浆产生干缩裂缝，潮湿养护４８ｈ后，再涂刷ＴＫ防碳化剂，自然潮湿养护５ｄ。
３.５施工控制
（１）为保证ＴＫ砂浆的施工质量，必须建立、健全质量保证体系。施工人员应严格按操作程序，对各道工序进行检查验收。
（２）ＴＫ砂浆层外观平整，层面与基底结合牢靠。
（３）在施工过程中按设计要求进行现场抽样检验，必要时可现场进行钻孔取芯试验，以检查其效果。
４、施工注意事项
４.１清理基面，凿除破损、松动的混凝土，喷砂（或用钢刷）除锈和油污，使外露钢筋表面无锈蚀，且混凝土表面粗糙。
４.２抹砂浆前２ｈ，用饮用水冲洗待修补部位，使混凝土表面处于饱和状态，但表面不能有明水。
４.３人工修补时，无论采用机械喷涂还是人工抹砂浆，应朝一个方向使用抹刀，并且尽量一次抹完，避免来回抹。如修补厚度超过３ｃｍ时，应分层抹，层与层之间应间隔３～４ｈ，每层厚度不超过２ｃｍ。
４.４修补砂浆养护４８ｈ后再涂混凝土防碳化剂。
５、结语
ＴＫ聚合物砂浆是一种质量可靠、价格低廉、施工方便，而且无毒环保性修补材料，可以提高混凝土的耐久性，延长建筑物的使用寿命，可以防止混凝土病害的继续扩大，对新建混凝土工程采取预防性措施。ＴＫ聚合物砂浆具有粘结强度高，干缩变形小，抗压模量低，抗氯离子和硫酸盐离子侵蚀能力强的特点，而且可显著提高护筋阻锈能力，还具有一定的补偿收缩性能。采用ＴＫ聚合物砂浆进行修补加固处理时，应根据当地的气候条件、工程特点及施工进度合理组织施工。
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