李國(guó)興，次邊，次仁曲杰

(1.西藏旁多水利發(fā)電有限責(zé)任公司，拉薩，850000；2.西藏自治區(qū)旁多水利樞紐管理局，拉薩，850000)

1 引言

某寒區(qū)水工建筑物在混凝土抗凍性能抽檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為C25F200的混凝土，其抗壓強(qiáng)度滿足要求，但抗凍性能(檢測(cè)結(jié)果混凝土凍融次數(shù)在F100～F200之間)不符合設(shè)計(jì)要求。為確保工程質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足運(yùn)行期間的耐久性及設(shè)計(jì)使用壽命要求，須進(jìn)行工程消缺修補(bǔ)工作。

設(shè)計(jì)提出混凝土抗凍性能要求的目的是提高寒區(qū)混凝土的抗凍害耐久性，防止水分進(jìn)入迎水面混凝土內(nèi)部，在負(fù)溫作用下產(chǎn)生凍脹破壞，最終使混凝土產(chǎn)生耐久性破壞，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命不足而破壞。造成混凝土產(chǎn)生凍融循環(huán)的外界因素主要為水庫(kù)水位(或地下水位)變化及環(huán)境溫度變化，所以這兩個(gè)條件缺一不可，單一因素均不會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生凍融循環(huán)破壞，從而導(dǎo)致工程混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性不足[1-3]。

根據(jù)工程消缺要求，并對(duì)目前較為常用的抗凍耐久性防護(hù)材料進(jìn)行了充分的調(diào)查，本次消缺工作主要采用了在混凝土表面刷涂抗凍耐久性防護(hù)涂料的方式及方法，根據(jù)材料的抗凍性能及相關(guān)參數(shù)選取了三個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，分別如下：

方案一：刷涂浸漬型抗凍防護(hù)涂料方案；

方案二：刷涂聚脲防護(hù)涂料方案；

方案三：刷涂環(huán)氧基防護(hù)涂料方案。

2 材料性能對(duì)比

2.1 方案一：浸漬型抗凍防護(hù)涂料方案

浸漬型混凝土抗凍防護(hù)涂料因?yàn)槟芙n到混凝土內(nèi)部，因此混凝土表面沒(méi)有涂膜，而是與混凝土形成一個(gè)整體，所以能很好地適應(yīng)混凝土的變形，不存在彈性模量匹配問(wèn)題。其抗凍機(jī)理是與混凝土中的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，填塞混凝土毛細(xì)孔隙，降低混凝土表面的孔隙率，一方面解決了混凝土的溶蝕破壞，即防止氫氧化鈣溶蝕；另一方面，降低了混凝土的吸水率，提高了混凝土抗凍性能。因此特別適用于寒冷地區(qū)有抗凍要求的水工混凝土耐久性保護(hù)，因?yàn)槠浞磻?yīng)產(chǎn)物是與水泥的水化產(chǎn)物之一氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的水化硅酸鈣(C-S-H)凝膠，減少了可溶性氫氧化鈣產(chǎn)物的數(shù)量，填充了混凝土的表面孔隙，提高了混凝土的密實(shí)性，因此其耐久性好，透氣性好。因?yàn)槭菬o(wú)溶劑性的，因此無(wú)毒無(wú)害。

該材料不受地下水和回填土壤中的酸、堿等介質(zhì)的影響，其主要性能見(jiàn)表1。

表1 抗凍防護(hù)涂料性能

2.2 方案二：聚脲防護(hù)涂料方案

聚脲與混凝土的粘結(jié)基本為物理粘結(jié)，為涂料與基材凹凸面的物理咬合和氫鍵的吸附連接。

聚脲是由半預(yù)聚體、端氨基聚醚、胺擴(kuò)鏈劑等原料現(xiàn)場(chǎng)噴涂而成。它疏水性極強(qiáng)，對(duì)環(huán)境濕度不敏感，在極端惡劣的環(huán)境下可正常施工。聚脲涂層柔韌有余、剛性十足，致密、連續(xù)、無(wú)接縫，完全隔絕空氣中水分和氧氣的滲入，防腐和防護(hù)性能高。它同時(shí)具有耐磨、防水、抗沖擊、抗疲勞、耐老化、耐高溫、耐核輻射等多種功能。

2.3 方案三：環(huán)氧基防護(hù)涂料方案

環(huán)氧基厚漿涂料為雙組分涂料，甲組份由混合樹(shù)脂、顏料、填料(屏蔽性好，能增強(qiáng)、減縮、防老化、無(wú)毒)、助劑組成；乙組份為改性胺類化合物和助劑合成的固化劑。

環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中的羥基、醚基和環(huán)氧基等極性基團(tuán)，能與各種物質(zhì)表面產(chǎn)生鍵合力，故環(huán)氧樹(shù)脂的粘結(jié)力特別強(qiáng)；固化后的環(huán)氧樹(shù)脂含有穩(wěn)定的苯環(huán)和醚鍵，并含有不與堿類物質(zhì)反應(yīng)的脂肪醇，因而提高了穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的配伍、改性，環(huán)氧基厚漿防護(hù)涂料不僅具有環(huán)氧樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)，而且適應(yīng)性強(qiáng)，能在低溫、微濕等環(huán)境下使用。

固體組分大于80%，不易揮發(fā)，收縮性小，粘度大于120S，漿厚、膜厚，密封性好，耐老化、無(wú)污染，能長(zhǎng)期與混凝上基面咬合共存，提高混凝上的耐久性，還能配制出與混凝上結(jié)構(gòu)相宜的顏色。

2.4 材料性能對(duì)比分析

通過(guò)以上三種材料的性能比較，浸漬型混凝土抗凍防護(hù)涂料能與混凝土形成一個(gè)整體，所以能很好地適應(yīng)混凝土的變形，不存在彈性模量匹配問(wèn)題。

聚脲和環(huán)氧基涂料是在混凝土表面形成一層防護(hù)層，從而隔絕混凝土與空氣中的水和氧氣接觸，增加混凝土的耐久性。

由于聚脲及環(huán)氧基涂料需在修復(fù)的混凝土表面涂刷混凝土界面處理劑，其與混凝土的結(jié)合取決于界面處理劑的粘結(jié)強(qiáng)度，而浸漬型抗凍防護(hù)涂料可直接涂刷在混凝土表面并與混凝土形成整體，不存在粘結(jié)失效等問(wèn)題，浸漬型涂料更具優(yōu)勢(shì)。

3 施工工藝對(duì)比

3.1 方案一：浸漬型抗凍防護(hù)涂料方案

3.1.1 施工方法

徹底清潔被涂施表面，去除塵土、油污、油脂以及油漆涂層等其它雜物，并保持混凝土表面干燥，然后由上至下，由一個(gè)施工面的一端向另一端進(jìn)行涂料噴涂。噴涂立面時(shí)應(yīng)由下而上，左右噴涂，對(duì)于平面與立面或立面間交接處，噴涂150mm的搭接寬度。在水平面上，每次噴涂應(yīng)覆蓋前一噴霧圈的一半，在垂直表面上，如果溶液往下流，噴嘴在表面上的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)加快，使整個(gè)區(qū)域蓋滿，再以同樣的覆蓋率進(jìn)行一次。為使噴涂面完全飽和，在噴涂后15min～20min檢查噴涂過(guò)的區(qū)域，如發(fā)現(xiàn)某些區(qū)域凝固得較快，則待檢查完畢后再重新在該區(qū)域加以噴涂，直致其飽和為止。施工完畢后，基面至少保持24h固化反應(yīng)時(shí)間，此時(shí)間保證噴涂后基面免受雨水沖洗。

3.1.2 用法用量

每公斤材料可均勻噴涂面積3m2。為便于施工控制，噴涂量以噴涂次數(shù)為控制標(biāo)準(zhǔn)，一次合格噴涂為被涂面被液體飽和，至少10s內(nèi)涂面保持液體存在。保證至少2次以上合格噴涂。使用工具：刷子、托布、噴壺、滾刷、低壓噴槍(0.138MPa～0.207MPa)。

3.2 方案二：聚脲防護(hù)涂料方案

3.2.1 底材表面處理

基層質(zhì)量是決定手工聚脲涂料工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。混凝土或砂漿基層的拉拔強(qiáng)度、含水率、表面清潔程度、缺陷數(shù)量都直接關(guān)系涂層質(zhì)量和工期，只有在滿足要求的基層表面施工手工聚脲涂料，才能保證工程質(zhì)量。噴涂前應(yīng)對(duì)基層底材進(jìn)行檢查，經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行噴涂作業(yè)。

3.2.2 手工聚脲刮涂施工

在聚脲施工前需對(duì)已平整清潔后的混凝土表面涂刷混凝土界面處理劑。

(1)手工聚脲的稱量

依據(jù)混凝土剝蝕區(qū)的實(shí)際面積，計(jì)算手工刮涂聚脲各組分材料的用量，確保施工過(guò)程中聚脲材料充足。

(2)手工聚脲的攪拌

使用手動(dòng)或者電動(dòng)工具(如電動(dòng)錘、攪拌機(jī)等)將稱量完成的聚脲材料進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌過(guò)程中應(yīng)確保各組分材料攪拌均勻，即無(wú)沉底、無(wú)局部堆積等情況。攪拌配料要求現(xiàn)場(chǎng)完成，每次配料一般3kg～7kg，攪拌時(shí)間3min，必須在45min內(nèi)施工完畢。配料應(yīng)一次性攪拌好，然后依據(jù)刮涂施工人員數(shù)量分成幾份，同時(shí)施工。

(3)手工聚脲的施工

施工刮涂手工聚脲的工具，主要有刮刀、刷子等。手工刮涂過(guò)程中，兩層聚脲的刮涂間隔最長(zhǎng)不能超過(guò)48h。手工聚脲為反應(yīng)型單組份涂料，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，現(xiàn)配現(xiàn)用以免涂料膠化報(bào)廢。

3.2.3 重涂、修補(bǔ)及收邊

(1)重涂

對(duì)于未達(dá)到最低厚度要求的涂層應(yīng)依據(jù)要求再次刮涂。對(duì)時(shí)間間隔未超過(guò)48h的涂層，表面清潔干凈后直接刮涂同一體系的聚脲涂料。對(duì)于時(shí)間間隔超過(guò)48h的涂層，必須對(duì)其進(jìn)行打磨并將表面吹掃干凈，然后刷涂層間粘結(jié)劑，再刮涂同一體系的聚脲涂料。

(2)修補(bǔ)

小面積的涂層損壞或缺陷應(yīng)通過(guò)噴砂或打磨等方法除去損壞或有缺陷的涂層，打磨范圍應(yīng)由涂層損壞范圍向周圍擴(kuò)展5cm～10cm，清潔干凈后刷涂層間搭接劑，隨后的4h～24h內(nèi)采用手工聚脲進(jìn)行修補(bǔ)。

(3)收邊

彈性手工聚脲應(yīng)作好邊緣處理，一般采用打磨成斜邊并密封的方法。采用打磨成斜邊處理時(shí)，打磨深度等于彈性手工聚脲厚度，且不允許超過(guò)混凝土的鋼筋保護(hù)層厚度。

3.2.4 施工環(huán)境要求

為了達(dá)到最佳的涂層效果現(xiàn)場(chǎng)要求通風(fēng)，環(huán)境溫度不能低于10℃，空氣相對(duì)濕度RH<80%。材料溫度不能低于21℃，溫度過(guò)低可以對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱或保溫。底材表面溫度要高于露點(diǎn)溫度3℃以上。

3.2.5 注意事項(xiàng)

依據(jù)實(shí)際工況，手工聚脲刮涂施工過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)每次施工要有詳細(xì)的施工記錄，包括施工時(shí)間、施工設(shè)備、施工環(huán)境、加熱溫度、底材溫度等。

(2)底材不能有灰塵、油污、焊渣或其它凸起，焊縫打磨圓滑過(guò)渡，不得存在銳角。

(3)底漆配比要準(zhǔn)確，涂刷均勻，不能有流掛或漏刷現(xiàn)象。

(4)刮涂要均勻。

(5)復(fù)涂間隔時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行。

(6)手工聚脲的使用要嚴(yán)格按照工藝操作。

3.3 方案三：環(huán)氧基防護(hù)涂料方案

3.3.1 施工準(zhǔn)備

(1)對(duì)修補(bǔ)部位進(jìn)行濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，用草酸等弱酸涂刷2～3遍，以防修補(bǔ)部位形成的堿性晶體釋放出氣體導(dǎo)致涂裝層起泡。

(2)用手持砂輪機(jī)對(duì)修補(bǔ)部位新舊混凝土結(jié)合處的不平整范圍進(jìn)行磨平。為保證涂料與基面更好地粘結(jié)，必須對(duì)基面進(jìn)行處理?？捎脡嚎s空氣進(jìn)行噴砂清面，清除混凝上表面的污垢、水漬、藻類等附著物。局部難以清洗的，也可用人工鏟除或化學(xué)方法洗除，再用高壓水沖凈滯留在表面的粉塵，并風(fēng)干。

3.3.2 底層涂裝

(1)在10℃～30℃環(huán)境溫度下，將甲乙組分以要求的配比放入容器內(nèi)攪拌均勻，可配入適量的滑石粉作為填料，共同制成膩?zhàn)印囟壬缘突蛏愿邥r(shí)，乙組分用量可增減25%左右；在潮濕基面上施工時(shí)，乙組分用量需增加50%～100%。

(2)用刮刀挑取適量膩?zhàn)?，堵塞基面上的氣孔和?xì)微缺陷，然后，沿基面進(jìn)行一度膩?zhàn)诱移焦瓮?；指?不粘手)后，對(duì)一度涂層進(jìn)行修整，在鏟除凸現(xiàn)、松散厚漿的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行一度找平涂刷及修整。

3.3.3 表層涂刷

按上述配比(不加滑石粉)配制環(huán)氧厚漿，對(duì)用膩?zhàn)佣握移胶蟮拿鎸舆M(jìn)行一次涂刷或噴涂；指干后，完成二次涂刷。

3.3.4 施工要點(diǎn)

(1)涂料配制時(shí)，應(yīng)保證配比準(zhǔn)確、攪拌均勻，要現(xiàn)配現(xiàn)用，配制的涂料宜在1h內(nèi)用完。

(2)底層涂裝時(shí)色澤應(yīng)基木一致；無(wú)透底、反銹現(xiàn)象；無(wú)氣孔、鼓泡、殼起；用刮刀鏟除凸現(xiàn)、松散厚漿時(shí)，刮刀不脫離混凝上表面；建(構(gòu))筑物的陰陽(yáng)角線保持平直和完整。

(3)面層涂刷時(shí)，排刷須沿一個(gè)方向來(lái)回涂刷，防止涂刷紋理紊亂；反復(fù)揉搓，使厚漿液滲入膩?zhàn)訉?；表觀平滑、無(wú)擋手感，色澤基本一致；無(wú)氣泡、針孔，不出現(xiàn)漏刷、流墜、皺皮及刷紋等現(xiàn)象；固化均勻，用6H硬質(zhì)鉛筆刻劃無(wú)破損。若施工中結(jié)構(gòu)表面需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，可用1～2層無(wú)堿玻璃布粘貼表面，并隨刷隨貼。

(4)施工應(yīng)在5℃～38℃、RH<85%的條件下進(jìn)行，禁止在有雨、霧、雪和風(fēng)沙較大的環(huán)境下進(jìn)行涂裝。

3.4 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

從以上論述得出如下施工過(guò)程結(jié)論：

(1)配料過(guò)程方案一(浸漬型材料修補(bǔ))更加簡(jiǎn)易。方案一施工過(guò)程不需要攪拌加工，可以隨取隨用；方案二涂料需要充分?jǐn)嚢璨拍苁┕?，而且凝固較快，需要在比較短的時(shí)間內(nèi)施工完畢；方案三為雙組分涂料，施工時(shí)要保證配比準(zhǔn)確、攪拌均勻，要隨配隨用，配制的涂料宜在1h內(nèi)用完。

(2)基面要求方案一(浸漬型材料修補(bǔ))較其他方案要求較低。方案二在涂料施工之前，混凝土或砂漿表面的粗糙度不能大于1.0mm，對(duì)混凝土基面的要求較高。方案二和方案三都需要刮涂膩?zhàn)诱移剑桨敢徊恍枰?/p>

(3)方案一(浸漬型材料修補(bǔ))對(duì)施工環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。方案一24h內(nèi)免受雨水沖刷外，施工對(duì)外界環(huán)境的要求較??；方案二對(duì)通風(fēng)、溫度和濕度的要求都比較高；方案三施工應(yīng)在5℃～38℃、RH<85%的條件下進(jìn)行，禁止在有雨、霧、雪和風(fēng)沙較大的環(huán)境下進(jìn)行涂裝。

4 結(jié)論

綜合比較材料性能、施工工藝，形成方案對(duì)比分析見(jiàn)表2。

表2 方案對(duì)比分析

通過(guò)材料性能、施工工藝特點(diǎn)和成本三方面對(duì)上述三種方案進(jìn)行了對(duì)比論證。方案一材料性能優(yōu)越，施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)外界的環(huán)境因素要求較低，建議為本工程抗凍性不合格的消缺處理方案。