新型改性砂浆在海岸工程中的应用

摘要：近年来，沿海城市海岸线的改造已经成为提升城市形象的一个主要举措，护岸工程不仅起到挡浪防护的作用，还具有美化环境的功能，为达到美化功能，在潮间带采用浆砌细料石结构。文章通过对潮间带料石脱落原因的分析，提出通过改善砂浆性能来提高结构安全。
　　关键词：圆筒结构，冻融循环，风浪影响，新型改性砂浆
　　
　　1工程概述
　　威海市海滨南路护岸工程位于威海市南部的威海湾畔，是一项挡浪护岸兼旅游美化的工程。为了达到外表美观的效果，预制构件安装后，上部全部浆砌料石，但经历一个冬季和数次大风后，特别是圆筒结构受破坏最严重，圆筒平台部分料石大范围的发生松动、脱落现象。在维修过程中，为了满足施工质量要求，提高结构安全，我们使用了一种新型建筑材料—新性改性砂浆。
　　2料石脱落原因分析
　　2.1冬季的冻融循环的影响
　　气象水文资料如下：
　　2.1.1水文
　　设计高潮位：1.10m
　　设计低潮位：-1.20m
　　2.1.2气象
　　威海市年平均气温12.1℃，月平均气温1月最低为-1.5℃。
　　圆筒段砌筑砂浆标号为M20，水泥采用山铝普通硅酸盐水泥32.5R，无外加剂，砂浆的水灰比为0.67，而水泥完全水化所需的化学结合水一般只占水泥重量的25%左右，这样砂浆中就留有多余的水分，多余的水分蒸发后形成孔隙；浆砌时，采用锤击料石，直至砂浆泛浆为止，砂浆不可能被充分振实，这也使砂浆中产生孔隙。砂浆内孔隙多导致其抗渗性能变差。
　　砌筑平台底标高为+0.50m，顶面标高为+1.50m，整个平台位于潮间带。在冬季，气温低，平台上水后，砂浆处于海水饱和状态，砂浆经常经受冻融作用。经过一个冬季的冻融循环后，砂浆强度发生一定程度的降低。
　　2.2海水的侵蚀
　　水泥的矿物成分经水化作用后，生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等水化产物。在一般情况下，这些成分都是稳定的。但平台的临介水质是海水，海水中含有大量的硫酸盐类与镁盐，这些盐类会与水化产物中的氢氧化钙及水化铝酸钙起反应，反应生成物既破坏了水泥本身的结构，也降低了砂浆的粘结力。
　　2.3风浪的影响
　　经过观察，圆筒段脱落的料石大都位于两圆筒之间的垛石、1号石及平面石，如图所示。
　　
　　
　　
　圆筒料石排列图
　　
　　圆筒断面图
　　
　　
　　圆筒结构型式属于直立式护岸，此种结构自身消浪效果差。在冬春两季，护岸主要受ENE方向的影响，ENE向属于开敞式，虽然刘公岛能起到部分掩护作用，但当波浪传播至圆筒时发生破碎时，仍产生较大的破碎波高和释放出巨大的波能。尤其在两圆筒之间，波浪由于传播断面的突然收缩变窄，导致竖向波浪力和波能的叠加，使料石受到更大的波浪力及表面吸附力，导致料石的脱落。
　　3新型改性砂浆的应用
　　“外因是变化的条件，内因是变化的根据”。要防止平台上料石受风浪作用后不再脱落，就应该提高砂浆的强度，增强砂浆的抗冻性和抗渗能力，原先使用的砂浆已不能再满足施工要求，必须掺加新型建筑材料来提高砂浆的性能。在维修过程中，我们使用了南京水利科学研究院生产的水泥砂浆改性剂，现对其性能及施工方法进行介绍：
　　3.1性能
　　水泥砂浆改性剂是一种高分子聚合物的水分散体，呈乳白色，加入水泥砂浆后成为一种聚合物的水分子散体，它具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、耐磨、耐老化等特征。
　　配制好的改性砂浆与普通水泥砂浆性能比较见下表：
　　    粘结强度（Mpa）    抗冻性能    防渗性能    弹性
　　普通砂浆    1.4-2.8    差    差    较小
　　改性砂浆    普通砂浆的3倍    抗冻标号可达F200以上    好    较大
　　3.2施工方法
　　3.2.1施工工艺流程
　　基底找平→湿润施工面→打底→配制改性砂浆→浆砌料石→养护
　　①清除基底表面污物，用砂浆找平。找平使用灰砂比为1：3的砂浆，水泥使用32.5R普通硅酸盐水泥，留有3cm的高度铺放改性砂浆。
　　②在施工面上喷洒淡水，有积水的地方用抹布抹干，使施工面处于潮湿状态。
　　③打底处理：将1Kg水泥砂浆改性剂配2Kg水泥搅拌成水泥净浆，用毛刷将水泥净浆涂抹在待施工面上进行打底处理，必须刷透，在打底的改性砂浆稍干后（约10分钟），即可铺筑改性砂浆。
　　④配制改性砂浆。灰砂比选择1：1.5，水泥砂浆改性剂掺是量为水泥用量的25%。拌制改性砂浆时，采用人工拌和，先将水泥、水、砂子放在盆里干拌均匀，然后加入改性剂进行搅拌，再加水，使砂浆的和易性满足施工要求。
　　⑤浆砌料石。砌筑时改性砂浆铺设厚度要略高于灰缝厚度，座浆饱满，铺到边角，边角处可选择合适的小石块，用小锤轻击，使石块全部挤入缝隙中。料石砌好后，用灰砂比1：1的水泥浆灌缝（其中掺加入少量的改性剂），然后再用改性砂浆勾缝。
　　⑥养护。修复完毕后，为防止砂浆表面出现龟裂，每天洒水应洒水养护不少于三次，养护时间达到七天。
　　3.2.2施工中注意事项
　　①施工中要求最低气温不低于5℃。
　　②砂子粒径不大于2.5mm。
　　③保证改性水泥砂浆在成模前（约2小时）不被海水浸没。
　　④施工完毕后要及时清洗施工器具及施工面，以免干燥后难以洗净。
　　4实施效果
　　通过比较，改性砂浆作为一种新型材料，其各种性能均优于普通砂浆，操作也简单可行，并且修复后的平台在经受风浪后，状况大为改善。改性砂浆的成功应用，为新型材料在施工中的应用积累了经验。
　　
　　参考文献：
　　［1］建筑砌体工程施工工艺标准［M］北京：中国建筑工业出版社，2004。