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混凝土工程

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丙乳砂浆在庙子头水电站修补中的应用

●余跃雄/(中国水利水电第三工程局有限公司)

【摘要】丙乳砂浆是丙烯酸共聚乳液(丙乳)水泥砂浆的简称，通过试验检测，这种材料具有优良的物理力学性能。丙乳砂浆在湖北省谷城县庙子头水电站尾水消力池、闸墩溢流面修补中得到成功应用。经检查修补部位符合设计要求，一期围堰工程水下部位顺利通过验收。

【关键词】丙烯酸共聚乳液丙乳砂浆修补技术

1概述

水泥砂浆(混凝土)的缺点是脆性大、抗拉强度低、变形性能与黏结性能均较差，普通砂浆水灰比大，用水量较多，砂浆内孔隙率大，与外界连通的孔隙也多，故抗渗性较差。为了改善水泥砂浆(混凝土)的变形性能、黏结性能和耐久性，采用有机高分子材料(聚合物)与无机物材料复合，即配制成聚合物改性水泥砂浆(混凝土),可发挥有机、无机材料各自的优点，能明显提高水泥砂浆(混凝土)的极限拉伸、抗拉强度、黏结强度，降低弹性模量，减小干缩率，提高混凝土密实性、抗渗性及抗冻性等。

丙乳砂浆在水泥水化的同时，聚合物失水而形成聚合物膜，与水泥浆互为连续项，水泥浆体中聚合物膜弹性模量低，使水泥浆体内部的应力状态得到改善，可以承受变形而使水泥石应力减小，故产生微裂缝的可能性小，同时聚合物纤维越过微裂缝，起到架桥和填充作用，限制裂缝的发展，微裂缝常在聚合物较多处消失。同时，聚合物砂浆的用水量大幅度降低，砂浆内部空隙少、聚合物膜填充空隙，切断了空隙与外界的通道，起到密封的作用。

由于聚合物的渗入，减少了砂浆用水量，而且改变了硬化的组织结构及内应力，致使微裂缝大大减少，因而聚合物水泥砂浆的抗裂性、抗渗性、抗碳化、抗氯离子渗透能力等均得到很大改善。

庙子头水电站位于湖北省谷城县境内，属丘陵地区。坝区河谷宽展，地势平缓，为闸坝河床式径流电站，装机容量为10.12MW。电站以发电为主，兼有交通、灌溉、水产养殖等综合效益。闸坝高19m,总库容1121万m3。

左岸布置一条长1580m的防护堤，发电工程和二期工程共计30个月，由于施工因素和气候条件因素造成尾水消力池、闸底板等多处裂缝。按照设计技术要求，必须对存在的裂缝进行修补处理。

2试验

通过对丙乳砂浆和普通砂浆的性能比较试验，优化修补砂浆配合比，用于工程缺陷的修补。

试验材料采用南京水利科学研究院生产的丙烯酸共聚乳液、湖北宝石集团有限公司生产的光化中热P.O525硅酸盐水泥、天津津航化工厂生产的MF-2型高效减水剂以及0.063mm以下的南河河沙。

2.1试验用砂浆配合比

初步的试拌调整，确定试验用砂浆配合比，丙乳砂浆养护方式为20℃7d潮湿养护，然后进行自然干燥养护2ld;普通砂浆依据SD105—1982《水工混凝土试验规程》(现行标准为DL/T5150—-2001)进行标准养护。

2.2砂浆拌和物性能

丙乳砂浆为人工拌和，普通砂浆为机械拌和，试验结果见表1。

表1拌和物试验结果

试验编号

砂浆种类

凝结时间(h:min)

流动度(mm)

密度(kg/m2)

备注

初凝

终凝

PO1

丙乳砂浆

11:20

16:40

215

2000

采用0.063mm以下的南河河沙

PO2

普通砂浆

30:25

34:02

196

2155

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水利水电施工2015·第1期总第148期

2.3砂浆的力学性能

2.3.1砂浆强度

用水泥胶砂试件(40mm×40mm×160mm)进行抗压、抗折强度试验，试验结果见表2。

表2强度试验结果

试验编号

砂浆种类

抗压强度(MPa)

抗折强度(MPa)

轴拉强度(MPa)

3d

7d

28d

3d

7d

28d

PO1

丙乳砂浆

4.8

20.9

39.1

1.5

6.0

10.4

4.24

P02

普通砂浆

15.0

48.4

72.9

3.7

8.9

9.2

3.69

由表2可以看出：两种砂浆的28d抗折强度相比，丙乳砂浆高1.2MPa;普通砂浆28d抗压强度较高于丙乳砂浆，丙乳砂浆28d轴拉强度高于普通砂浆0.55MPa。

2.3.2砂浆黏结强度

试验依据SD105—1982《水工混凝土试验规程》混凝土劈拉强度和极限拉伸试验方法，在成型150mm×150mm×150mm立方体试件及八字模试件时，将试件用三合板(厚度为5mm)分割成两部分，拆模后用钢丝刷刷毛黏结面并用清水洗净。试验时先用黏结配合比涂刷在黏结面上，在填充修补砂浆使两块中间断开试件黏结在一起。用丙乳砂浆黏结的试件，养护方式为20℃7d潮湿养护，然后进行自然干燥养护21d;