新型界面劑在水工混凝土修補(bǔ)防護(hù)中的試驗(yàn)與應(yīng)用研究*

(1.遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽　110003；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽　110003；3.遼寧省臺(tái)安縣水利局，遼寧 臺(tái)安　114100)

1　概　述

水利工程所處的環(huán)境條件復(fù)雜，多數(shù)長(zhǎng)期處于浸水飽和或潮濕狀態(tài)，給水工混凝土表面修補(bǔ)防護(hù)施工帶來諸多困難，尤其影響修補(bǔ)防護(hù)材料與混凝土基面之間的黏結(jié)性能，因此，選擇適宜的界面黏結(jié)材料，對(duì)于保證水工混凝土表面修補(bǔ)質(zhì)量具有重要意義。

作為低黏度環(huán)氧灌漿材料， HK-G-2具有滲透性強(qiáng)、親水性好、固化后強(qiáng)度高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。作為雙組分產(chǎn)品，它可以對(duì)裂縫等缺陷進(jìn)行灌漿，已在水利水電工程補(bǔ)強(qiáng)加固中得到了較好的推廣應(yīng)用[1-3]。其主要性能指標(biāo)見表1。

表1　HK-G-2主要性能指標(biāo)

本文通過介紹HK-G-2材料與潮濕混凝土基面、與不同表面修補(bǔ)防護(hù)材料的黏結(jié)性能試驗(yàn)以及工程示范應(yīng)用，論證了該材料對(duì)潮濕混凝土基面具有良好的親和力和黏結(jié)性能，并在未固化前與表面修補(bǔ)防護(hù)材料也有較高的黏結(jié)強(qiáng)度，可作為一般表面修補(bǔ)防護(hù)材料的界面劑推廣使用。

2　與潮濕混凝土基面的黏結(jié)性能試驗(yàn)

2.1　試驗(yàn)依據(jù)

試驗(yàn)采用碳纖維黏結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)儀測(cè)定其與潮濕混凝土基面的黏結(jié)強(qiáng)度。檢測(cè)儀測(cè)定方法參照《水工混凝土建筑物修補(bǔ)加固技術(shù)規(guī)程》(DL/T5315-2014)附錄B進(jìn)行。

2.2　試件制備

試驗(yàn)采用的試件為100mm×100mm×400mm的混凝土試塊。取試件一矩形面，用鉆心取樣試驗(yàn)機(jī)切入混凝土10～15mm，預(yù)切縫寬約2mm，一面鉆取4處，鉆頭尺寸為φ5cm。然后將混凝土試塊用鋼刷打毛刷凈，放在水中浸泡24h以上。

HK-G-2材料為雙組分，將A、B組分按1∶5的比例均勻混合即可。

2.3　試驗(yàn)過程

將試件從水中取出，擦去混凝土表面浮水，然后涂刷界面劑，再晾置一段時(shí)間，待界面劑具有較合適的稠度后，將拉拔頭鋼塊黏結(jié)在預(yù)切塊上。

在室溫下養(yǎng)護(hù)，根據(jù)不同的時(shí)間間隔，采用檢測(cè)儀進(jìn)行黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)定。試驗(yàn)過程見圖1和圖2。

圖1　測(cè)定HK-G-2材料黏結(jié)性能試驗(yàn)

圖2　HK-G-2材料在養(yǎng)護(hù)3d、7d后與混凝土黏結(jié)強(qiáng)度

2.4　試驗(yàn)結(jié)果及分析

為了研究HK-G-2材料的工程適用性，此次試驗(yàn)分別測(cè)定在潮濕混凝土基面涂覆HK-G-2材料1d、3d、5d、7d后的黏結(jié)強(qiáng)度。以確定該材料與潮濕混凝土面黏結(jié)強(qiáng)度的增長(zhǎng)過程和達(dá)到一定黏結(jié)強(qiáng)度所需要的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　HK-G-2材料與潮濕混凝土試塊黏結(jié)試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果看，HK-G-2材料與潮濕混凝土間的黏結(jié)性能良好，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，黏結(jié)強(qiáng)度也逐漸增加，5d后增長(zhǎng)幅度有所減弱。5d齡期的界面劑黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到3.65MPa，可以很好地滿足工程應(yīng)用的要求。

3　與不同表面修補(bǔ)防護(hù)材料的黏結(jié)性能試驗(yàn)

3.1　試驗(yàn)依據(jù)

此試驗(yàn)采用與2.1中相同的試驗(yàn)儀器及相應(yīng)規(guī)程，分別測(cè)定界面劑涂刷后不同時(shí)間間隔涂刮表面修補(bǔ)防護(hù)材料的黏結(jié)強(qiáng)度，研究界面劑與表面修補(bǔ)防護(hù)材料間的合理施工時(shí)間間隔。

3.2　試件制備

試驗(yàn)采用的試件為100mm×100mm×400mm的混凝土試塊。HK-G-2材料按照給定比例混合均勻。

3.3　試驗(yàn)過程

將達(dá)到齡期的試件從水中取出，用面絲擦去表面浮水；將HK-G-2材料分別涂抹于不同試件上；根據(jù)界面劑特性選擇不同時(shí)間間隔涂覆表面修補(bǔ)防護(hù)材料。分別養(yǎng)護(hù)7d、14d測(cè)定黏結(jié)強(qiáng)度(黏結(jié)強(qiáng)度采用碳纖維黏結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)儀的測(cè)定方法檢測(cè))。

3.4　試驗(yàn)結(jié)果及分析

此次試驗(yàn)分別測(cè)定了界面劑涂覆后不同時(shí)間間隔涂刮表面修補(bǔ)防護(hù)材料的黏結(jié)強(qiáng)度，根據(jù)廠家提供的界面劑表干和實(shí)干時(shí)間，此次試驗(yàn)采用6～8h和18～20h兩個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。從試驗(yàn)結(jié)果可知：

a. 7d齡期的黏結(jié)強(qiáng)度普遍比14d齡期的小，在實(shí)際工程中應(yīng)避免提前投入運(yùn)行而影響修補(bǔ)防護(hù)質(zhì)量。

b. HK-G-2材料涂覆后隨著涂刮表面修補(bǔ)防護(hù)材料的時(shí)間間隔延長(zhǎng)，其黏結(jié)強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。產(chǎn)生這種趨勢(shì)的原因可能包括兩方面：其一，該材料在剛表干處于黏稠狀態(tài)時(shí)，表面可能存在活性基團(tuán)與表面修補(bǔ)防護(hù)材料發(fā)生反應(yīng)，從而提高了黏結(jié)強(qiáng)度；隨著時(shí)間延長(zhǎng)，界面劑逐漸固化，其表面活性基團(tuán)的活性減弱，導(dǎo)致其與表面修補(bǔ)防護(hù)材料的反應(yīng)難以進(jìn)行，隨之黏結(jié)強(qiáng)度就會(huì)下降。其二，可能是界面劑暴露在空氣中的時(shí)間越長(zhǎng)，受潮氣、灰塵等因素的影響就越大，導(dǎo)致其與表面修補(bǔ)防護(hù)材料的黏結(jié)性能下降。因此，在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，依照該材料的特性，合理調(diào)整涂刮表面修補(bǔ)防護(hù)材料的時(shí)間間隔，以確保達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。

c. HK-G-2材料作為界面劑時(shí)的表干和實(shí)干時(shí)間與環(huán)境氣溫和混凝土配合比有較大關(guān)系，在具體試驗(yàn)或施工過程中，要具體情況具體分析選擇。

d.從試驗(yàn)破壞面的情況看，14d齡期的HK-G-2材料與3種修補(bǔ)防護(hù)材料的黏結(jié)強(qiáng)度均大于2.00MPa，均滿足規(guī)范[4]要求。

表3　HK-G-2材料與潮濕混凝土面和表面修補(bǔ)防護(hù)材料涂層黏結(jié)試驗(yàn)

4　現(xiàn)場(chǎng)示范應(yīng)用

2015年，HK-G-2材料在遼寧東港白云閘混凝土翼墻修補(bǔ)防護(hù)工程中得到了示范應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)施工情況見圖3。工程運(yùn)行3年來，該材料與4種防護(hù)涂料之間黏結(jié)效果良好，受防護(hù)的混凝土構(gòu)件表觀質(zhì)量已明顯優(yōu)于未被防護(hù)的構(gòu)件，隨著時(shí)間的推移，其良好的界面黏結(jié)效果將日漸突出。

圖3　HK-G-2材料在現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)工程中的應(yīng)用實(shí)例

5　結(jié)　語

HK-G-2材料不但能夠應(yīng)用于裂縫等缺陷的修補(bǔ)防護(hù)工程中，還可作為界面劑應(yīng)用于表面修補(bǔ)防護(hù)涂層與各種混凝土基面之間，加強(qiáng)各層之間的黏結(jié)性能，對(duì)受保護(hù)的混凝土起到良好的表面防護(hù)效果，在水利工程補(bǔ)強(qiáng)加固中具有廣闊的應(yīng)用前景。

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