盧 ?

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

高寒、干旱，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，低溫季節(jié)相對(duì)時(shí)間長(zhǎng)，氣候寒冷，環(huán)境惡劣是高寒地區(qū)的基本特征。海拔2600m 高程以上的高位淺山地區(qū)年降水量為500mm～600mm，平均風(fēng)速在14m/s～15m/s之間，最大風(fēng)速23m/s，最大凍土層深度1.0m～1.5m之間。多年平均氣溫3.0℃～7.9℃，歷年極端最高氣溫29.3℃～38.4℃，極端最低氣溫-33.1℃～-21.7℃；本地區(qū)無(wú)霜期為64.3d～171d左右，多年平均日照時(shí)數(shù)2430.8h～2666.7h，并由東向西遞增。凍融循環(huán)破壞、冰拔破壞是混凝土凍損的主要原因，主要表現(xiàn)為混凝土酥化、剝落吊皮，呈現(xiàn)蜂窩狀。長(zhǎng)隧洞進(jìn)口明洞段、暗渠等連接段較為明顯（見(jiàn)圖1)。

圖1 混凝土凍損情況

1 混凝土凍損原因分析

長(zhǎng)隧道進(jìn)口明洞段：因隧洞進(jìn)口高程高于隧洞出口，空氣由隧洞出口向隧洞進(jìn)口形成氣流，長(zhǎng)隧洞內(nèi)溫度高于隧洞外。氣流在隧洞進(jìn)口凝聚形成游離的霧化水（見(jiàn)圖2），再因溫度低于冰點(diǎn)而凝結(jié)成冰敷著于明洞段。夜間形成冰層，晝間溫度偏高冰層消融，凍融次數(shù)多，形成凍融循環(huán)。游離的水變成冰，體積膨脹9%，對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，出現(xiàn)凍損破壞（見(jiàn)圖3）。在消融時(shí)混凝土中的膠凝材料，在微觀結(jié)構(gòu)中遷移，形成廊道，發(fā)生冰拔破壞。使混凝土膨脹力變大，強(qiáng)度降低。在多次的凍融循環(huán)破壞和冰拔破壞后，混凝土就會(huì)出現(xiàn)酥化、剝落吊皮，呈現(xiàn)蜂窩狀。

圖2 隧洞進(jìn)口游離的霧化水

圖3 冰拔現(xiàn)象

2 混凝土凍損處理方案

2.1 處理原理

水是混凝土結(jié)構(gòu)凍損破壞諸多因素的載體，它通過(guò)裂縫或混凝土自身密實(shí)度不足進(jìn)入混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致發(fā)生堿-集料破壞、侵蝕、膨脹、溶蝕和凍融破壞，從而降低了混凝土的耐久性。因此，隔絕水與混凝土的接觸是防止混凝土凍損破壞、提高其耐久性的重要思路。在水工混凝土施工中采用憎水高分子彈性材料進(jìn)行整體保護(hù)，可以使水工混凝土抵抗凍融破壞和冰拔破壞的能力得到顯著提高。采用表面防護(hù)技術(shù)提高混凝土耐久性是一種行之有效的途徑，對(duì)新老混凝土建筑物均適用。

2.2 丙乳砂漿處理方案

（1）混凝土表面清洗：仔細(xì)排除凍損部位，劃定處理范圍。

（2）凍損部位鑿毛清洗：用電錘或鑿毛機(jī)對(duì)混凝土面鑿毛15mm～20mm，采用大功率吹風(fēng)機(jī)清除表面浮塵顆粒，清水沖洗干凈、潤(rùn)濕，使混凝土基底呈飽和狀態(tài)。

（3）丙乳潤(rùn)基：水泥與丙乳按重量比2:1稱(chēng)量混合攪拌均勻配置基液，用排刷均勻涂抹在混凝土基底。

（4）丙乳砂漿配置：采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥和過(guò)篩的水洗砂，按配合比混合均勻后倒入拌和盤(pán)中，然后將聚合物慢慢倒入。聚合物砂漿應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際需求進(jìn)行拌制，不宜太多，以免浪費(fèi)（人工抹壓施工）。聚合物砂漿的配比為水泥∶砂∶丙乳∶水=1∶2∶0.3∶少量，在滿(mǎn)足和易性要求的前提下盡量選用小水灰比。

（5）丙乳砂漿施工：人工抹灰：使用抹子將丙乳砂漿進(jìn)行抹平壓實(shí)，同時(shí)嚴(yán)格控制砂漿抹壓總厚度（2.0cm左右），抹壓密實(shí)、光滑，保證施工質(zhì)量，保證混凝土面層平整度。

養(yǎng)護(hù)：約4h后，抹壓的丙乳砂漿將產(chǎn)生初凝，采取霧化器人工養(yǎng)護(hù)手段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)1d后再用毛刷在丙乳砂漿面層上刷一道丙乳凈漿，要求均勻、密封。凈漿初凝后繼續(xù)噴霧養(yǎng)護(hù)（或保鮮膜覆蓋），保持砂漿面層潮濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

（6）聚脲抗凍涂料涂刷：養(yǎng)護(hù)完成后，采用大功率吹風(fēng)機(jī)再次清洗丙乳砂漿基面浮塵等顆粒，要求平整、堅(jiān)實(shí)、干燥、無(wú)浮塵。

基面涂刷界面劑(雙組份按產(chǎn)品說(shuō)明配比10:1）進(jìn)行打底，待界面劑表干時(shí)（溫度20℃時(shí)，1.5h～2h表干），開(kāi)始涂刷第一遍抗凍涂料。待第一遍涂料表干（用手觸摸不粘手即可，切不可超過(guò)4h）后進(jìn)行第二遍涂刷。側(cè)墻涂刷至少三遍，需保證厚度≥1.2mm。

圖4 丙乳砂漿處理

2.3 TPO 防水卷材（熱塑性聚烯烴類(lèi)防水卷材）和改性環(huán)氧膠粘劑處理方案

TPO防水卷材即熱塑性聚烯烴類(lèi)防水卷材，是以采用先進(jìn)的聚合技術(shù)將乙丙橡膠與聚丙烯結(jié)合在一起的熱塑性聚烯烴（TPO）合成樹(shù)脂為基料，加入抗氧劑、防老劑、軟化劑制成的新型防水卷材。

改性環(huán)氧膠粘劑在混凝土修復(fù)的施工中，以增加抗壓，抗震，提高耐磨性耐候性的中間聚合體，可以大大提高混凝土面層的使用壽命和使用年限。

2.3.1 主要優(yōu)點(diǎn)

（1）化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐耐候性好；

（2）固結(jié)體具有高粘結(jié)力，高抗壓強(qiáng)度且不受結(jié)構(gòu)形狀限制；

（3）具有補(bǔ)強(qiáng)、加固的作用；

（4）具有抗?jié)B、抗凍、耐鹽、耐堿、耐弱酸腐蝕的性能，并與多種材料的粘結(jié)力很強(qiáng)；

（5）熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，故不易從這些被粘結(jié)的基材上脫開(kāi)，耐久性好；

（6）與混凝土的匹配性好，耐久性能優(yōu)良，具有良好的抗老化和抗碳化性能，涂層能與混凝土在不同溫度條件下實(shí)現(xiàn)同步變形，避免了因兩種材料的脹縮性能差異太大而使界面應(yīng)力過(guò)大，造成涂層脫空、開(kāi)裂；

（7）改性環(huán)氧膠粘劑可以在潮濕的基層上施工。

2.3.2 具體施工工藝（見(jiàn)圖5）

圖5 TPO防水卷材施工效果圖

（1）用角磨機(jī)清理混凝土表面，并用濕抹布搽干凈，使表面無(wú)油脂或污垢；

（2）改性環(huán)氧膠粘劑按照AB組分2:1的質(zhì)量比配比，攪拌直至粘稠均勻并呈現(xiàn)灰白色；

（3）用合適的抹刀將攪拌均勻的改性環(huán)氧膠粘劑抹到混凝土面層上，厚度為1mm。改性環(huán)氧膠粘劑的固化時(shí)間隨溫度的變化而變化，在10℃時(shí)固化時(shí)間為145min；在30℃時(shí)固化時(shí)間為35min；

（4）將TPO防水卷材粘在改性環(huán)氧膠粘劑上，使用合適的大壓輥壓緊，排出內(nèi)部的空氣以免留在TPO防水卷材和改性環(huán)氧膠粘劑之間。局部大壓輥無(wú)法施工的部位采用手持壓輥進(jìn)行施工；

（5）TPO防水卷材接頭可采用熱風(fēng)焊槍焊接，并采用手持壓輥壓緊搭接邊，進(jìn)行熱風(fēng)焊接前須用砂紙焊接邊打磨至表面粗糙；

2.3.3 優(yōu)勢(shì)

（1）材料高度靈活，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用不同寬度的膠帶；

（2）改性環(huán)氧膠粘劑的單層粘接力可達(dá)到4.1kN/m，采用雙層粘接，保證粘接強(qiáng)度；

（3）粘接劑可直接在潮濕的基層面施工，維修時(shí)無(wú)須等待基層干燥，停水后即可立即維修，方便維修，節(jié)約工期；

（4）無(wú)須動(dòng)火，無(wú)需復(fù)雜工藝和設(shè)備，無(wú)需拉電，操作簡(jiǎn)單，降低因?yàn)閺?fù)雜工序或人為因素而導(dǎo)致的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)；

（5）具有超過(guò)20年的耐紫外線能力，可以直接外露，無(wú)需額外保護(hù)，可抵抗-40℃的低溫，并且在早晚和冬夏的冷熱循環(huán)中不會(huì)損壞；

（6）斷裂延長(zhǎng)超過(guò)70mm，可以有效抵抗各種形變。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水是混凝土結(jié)構(gòu)凍損破壞諸多因素的載體，因此隔絕水與混凝土的接觸，是防止混凝土凍損、提高耐久性的重要技術(shù)路線。在水工混凝土施工中采用憎水高分子彈性材料進(jìn)行整體保護(hù)，能顯著提高混凝土抵抗凍融破壞和冰拔破壞的能力，采用表面防護(hù)技術(shù)提高混凝土耐久性是一種行之有效的措施，它對(duì)新老混凝土建筑物均適用。