关键词:SPC聚合物砂浆 修补加固 施工方法 质量控制
1 概况
2009年11月～2010年3月,笔者对梅州盐业揭阳中转站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,其后我们对梅州盐业揭阳中转站内的3座混凝土剥落且有露筋现象的仓库、采用SPC聚合物砂浆进行修补加固,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SPC聚合物砂浆是一种理想的修补材料。
2SPC聚合物砂浆的主要性能及适用范围
SPC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SPC聚合物防渗、防碳化、防腐砂浆。具有较高的粘结强度,可保证修补层与基底混凝土形成一体而不脱落。具有良好弹性,可适应由于温度变化而产生的温度变形。良好的抗裂性,薄层修补而自身不裂。良好的抗渗性能及抗冻耐久性能。良好的耐腐蚀性。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:
2.1 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。
2.2 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+、AI3+、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。
2.3 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,SPC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。
与普通砂浆相比,SPC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。
3SPC聚合物砂浆施工及质量控制
采用SPC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→喷砂除锈→涂刷钢筋防锈剂→用清水冲洗饱和→基面涂刷SPC界面剂→抹SPC聚合物砂浆→养护→涂防碳化剂。
3.1 基底处理
3.1.1 凿毛。为确保SPC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。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。
3.1.2 饱和。对凿除的混凝土表面,采用高压水枪将碎屑、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SPC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
3.3.1 SPC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。
3.3.2 SPC砂浆抹面施工。待SPC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。
3.3.3 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,可先采用SPC聚合物混凝土进行修补,养护3～5d后,再抹SPC砂浆。
SPC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SPC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SPC防碳化剂,自然潮湿养护5d。
3.5 施工控制
3.5.1 为保证SPC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。
3.5.2 SPC砂浆层外观平整,层面与基底结合牢靠。
3.5.3 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
SPC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。SPC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SPC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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