日本NEXSUS聚合物水泥砂浆在潘家口水库混凝土大坝溢流面冻融修补试验中的应用

李建清，王燕

（海河水利委员会引滦工程管理局，天津300393）

摘要：NEXSUS是水泥、骨料、纤维、特殊混合材料及粉末树脂混合而成的预混粉状物，加入清水搅拌后即成聚合物水泥砂浆。其作为混凝土破坏部分的断面修复材料，可用喷涂或涂抹方法施工。此次中日合作水库项目组选用该材料在潘家口水库溢流面进行了修补试验，并分别对NEXSUS聚合物砂浆立方体试块抗压强度及其与修补层之间粘结强度进行了检测。

关键词：NEXSUS聚合物砂浆；溢流面；试验；水库大坝

1 工程概况

潘家口水库位于河北省唐山市迁西县境内的滦河上游，控制流域面积3.37×104km2，是开发滦河水利资源，解决天津市、唐山地区工农业和生活用水的大型水利枢纽，同时结合发电、兼顾防洪。潘家口水库总容量为2.93×109m3，为多年调节水库。

潘家口水库经过多年运行，目前大坝溢流面存在裂缝、冻融剥蚀等缺陷，混凝土老化明显，尤其是溢流面混凝土冻融剥蚀破坏情况严重。如果不及时处理，那么在水库泄洪过程中，在高速水流的冲刷作用下产生气蚀破坏，甚至可能危及整座大坝建筑物的安全运行。因此，必须重视溢流面的缺陷破坏，并及时对破坏部位进行修补，以延长其使用寿命，确保坝体安全运行。

为了解决溢流面存在的冻融剥蚀、裂缝等问题，找到适合潘家口水库大坝溢流面混凝土缺陷处理的方法，本次按照中日合作水库项目组安排选用日本NEXSUS聚合物砂浆进行试验，并对NEXSUS聚合物砂浆的立方体试块抗压强度及其与修补层之间粘结强度进行了检测。

2 试验材料

2.1 NEXSUS聚合物砂浆的概念

NEXSUS聚合物砂浆是水泥、骨料、纤维、特殊混合材料及粉末树脂混合而成的预混粉状物，加入清水搅拌后即成聚合物水泥砂浆。其作为混凝土破坏部分的断面修复材料，采用喷涂或涂抹方法施工，此次所用材料由日方提供并现场指导施工。

2.2 标准配方

NEXSUS聚合物砂浆出厂标准为25 kg/袋，每袋加水3.25～4.00 kg（标准3.5 kg），搅拌用水随着施工时的气温及施工方法可适当调整，但需在标准配方范围内适当调整，按照标准用水量3.5 kg/袋计算，每袋可拌出13.3 L。

3 标准施工方法

3.1 基底处理

（1）表层混凝土的处理及钢筋除锈。对冻融剥蚀的混凝土面、砂浆面进行錾凿清理，直至露出新鲜混凝土面，清除钢筋锈蚀部位浮皮。

（2）施工面清扫。混凝土处理完成后，使用高压水、压缩空气机、鼓风机等清理基面垃圾、粉尘等。

（3）钢筋防锈处理。在钢筋周围涂抹防锈剂或使用加入防锈剂的聚合物水泥膏。

（4）吸水调整材料涂抹。将吸水调整材料EffectA用水稀释2倍，在基底混凝土上按100～150g/m2涂抹。待其干燥并形成透明膜之后，再进入下一步工序，最长可间隔7 d。涂抹后，注意施工面防护，不要有垃圾、灰尘等。

3.2 砂浆调配

（1）一次调配量为调配容器的一半到七成。

（2）使用手持式搅拌机时，先放入清水，然后边搅拌边加入预定量的粉末，搅拌90～120 s。

（3）使用圆盘式搅拌机时，先放入粉末，然后边搅拌边加入预定量的清水，搅拌3～4 min，使之均匀，不要过度搅拌而产生泡沫。

（4）必须用清水对粉末在13%～16%范围内进行硬度调整，禁止混入其它材料。

（5）调配好后放置30 min，夏季气温高时可以缩短放置时间，必要时可在最初搅拌完成约10 min后再次搅拌30 s左右，可保持放置时稳定的性状。此时不要加水，避免产生泡沫。

3.3 砂浆施工

（1）涂第一层时，薄薄地涂到基层上，使之融合，厚度约5 mm。

（2）等底层变硬后再进行下一步的施工，此时应注意与下层的融合。

（3）1次涂抹厚度以抹子压好后10 mm为限，1 d以30 mm为限。需涂抹30 mm以上时，要等24 h后再进行施工。

（4）下层硬化后需再次涂抹时，表面可用笤帚或拢子轻扫，以便后续层更好地附着。上下层施工间隔超过48 h，先涂上吸水调整材料EffectA后再施工。

3.4 表面养护

（1）施工过程中及施工后期，若遇到强风、日晒、降雨、降雪等情况，应使用席子、聚乙烯薄膜等进行覆盖。

（2）待其硬化后应避免干燥，可采用覆盖席子或空气加湿养护。

（3）冬季施工与一般的水泥砂浆一样需避免冻结，应注意保温，或根据需要采取加温措施。

（4）在NEXSUS的施工面上，不要直接送风。

（5）在NEXSUS施工养护7 d硬化后，用辊子涂抹Effect原液，可起到抑制裂缝产生的效果。

4 检测结果及结论

施工完成养护28 d后，采用钻取芯样、粘结拉拔盘、芯样拉拔加荷的方法对聚合物砂浆修补层之间及其与混凝土修补面之间粘结强度进行检测；同时，参考文献[2]的相关要求，在实验室中将现场预留的3块边长为100 mm立方体抗压试件，参照混凝土立方体抗压强度试验方法进行了混凝土抗压强度试验。

4.1 粘结强度试验

在试验块上布置了4个测点，拉拔盘直径为100 mm，如图1所示。检测结果，见表1。

图1 粘结强度检测示意

表1 NEXSUS聚合物砂浆修补层之间粘结强度检测结果

1 2 3 4 2.01 1.65 28 28 2.1628 1.6028断裂面产生在第一层修补砂浆处断裂面产生在第一层与第二层修补层结合处断裂面产生在第一层与第二层修补层结合处断裂面产生在第一层与第二层修补层结合处

4.2 砂浆立方体抗压强度

参照文献[2]第4.2节中混凝土立方体抗压强度试验方法，对边长为100 mm的NEXSUS聚合物砂浆立方体试块进行了抗压强度试验，试验结果见表2。

表2 NEXSUS聚合物砂浆立方体试块抗压强度试验结果

1 2 3 352.7 359.0 382.5 35.3 35.9 38.3 36.5

4.3 检测结论

根据潘家口水库大坝溢流面冻融修补工程抗压强度及粘结强度检测结果，可以得出如下结论：

（1）NEXSUS聚合物砂浆修补层的2层砂浆之间的粘结强度在1.60～2.16 MPa，大于1.5 MPa，满足设计要求。

（2）试验室内测得NEXSUS聚合物砂浆立方体试块平均抗压强度为36.5 MPa，满足设计要求。

参考文献：

[1]李萌.潘家口水库大坝溢流面冻融修补工程修补材料抗压强度及粘结强度检测报告[R].北京：北京中水科海利工程技术有限公司，2013.

[2]SL352-2006，水工混凝土试验规程[S].

[3]SL677-2014，水工混凝土施工规范[S].

中图分类号：TV432+.1

文献标识码：B

文章编号：1004-7328（2017）03-0060-02

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2017.03.019

收稿日期：2017—03—30

作者简介：李建清（1982—），男，工程师，主要从事水库工程管理与维护工作。