蘇丹羅賽雷斯大壩加高工程混凝土壩修復中環氧砂漿的應用

□葉連奇（中國水利水電第七工程局有限公司）

□羅紅琦（河南省鄭州水利學校）

1.概述

本文所述工程為位于蘇丹境內青尼羅河上的羅賽雷斯混凝土壩修復工程。環氧砂漿的應用主要在低位泄水孔和消力池流道內先對已有鋼筋出露的底板和沖刷嚴重的側墻拆除老混凝土后，再用M80/A20新澆硅粉混凝土修復，最后在汛期水位線以下的支墩及底板新老混凝土表面涂抹環氧，以滿足預計未來25年運行的抗沖耐磨要求。環氧涂抹范圍如圖1所示。

圖1 環氧砂漿施工剖面示意圖

2.環氧砂漿特性

本工程所采用環氧砂漿為德國生產的Sikadur-41CF砂漿。其主要特性包括：

第一，環氧砂漿組分里含金鋼砂細骨料，相比普通的人工砂耐磨性好，表面強度高，詳見表1和表2所示。

第二，高粘結力的固結體。將該環氧砂漿涂抹在混凝土表面，進行粘結力試驗時，破壞面未發生在環氧砂漿與混凝土的接合面處，而在老混凝土面內，與混凝土的粘結力能達到10～15N/mm2。

第三，涂抹后表面平整，光潔，涂抹后的顏色跟混凝土面接近，呈灰白色，線彈性模量跟混凝土也接近。涂上環氧砂漿，有助于對下層的混凝土面層加以保護，同時對混凝土內的鋼筋保護層也能起到很好的保護作用。對于深孔修復所采用的硅粉混凝土，設計抗壓強度M：80N/mm2，最大骨料粒徑A：20mm，膠凝材料用量：廣西魚峰OPC52.5N水泥585kg，山西KAIDI，KD-12硅粉65kg。為滿足設計強度的配比的要求，導致水泥用量大，固有的發熱量大。

硅粉混凝土的固有缺陷：表面易于出現大量細微裂縫不可避免，在硅粉混凝土表面涂抹一層環氧砂漿，可彌補此先天缺陷。

表1 環氧砂漿材料特性表 （單位：kg/l）

表2 環氧砂漿力學特性表 （單位：N/mm）

3.現場施工試驗

在開始涂抹前，通過現場試驗確認環氧砂漿在新修復的硅粉混凝土和老混凝土表面涂抹的施工方法；確定環氧砂漿在新修復的硅粉混凝土和老混凝土表面涂抹的材料消耗量。

3.1 現場試驗準備

材料準備：用作腳手架的鋼架管和馬道板用15t自卸車從壩頂倒運至深孔卸料平臺，再由垂直水流向布置于消力池左側結構線以外的MQ900門機吊運至消力池，之后由人工搬運至各工作面。環氧砂漿用5t輕卡從倉庫運輸至深孔卸料平臺，再由人工搬運至各工作面堆存待用；環氧砂漿材料Sikadur41CF，組分有A、B、C三種；WOMA沖毛機1臺，攪拌器1個，砂漿抹刀3個，環氧砂漿拌和鐵桶2個；手套、口罩等。

3.2 現場試驗

3.2.1 修復部位清理

要保證所有要涂抹環氧砂漿的老混凝土和新澆硅粉混凝土表面清理干凈，方法為：先用高壓水槍將表面的油脂、鐵銹、表面氧化、磨砂、水垢以及一些松散的附著物沖洗干凈，個別難以清理的部位，用鋼絲刷人工處理干凈，然后自然風干。

3.2.2 環氧配合比

Sikadur-41CF環氧砂漿比例：A：B：C=2：1：3（配合比按照重量法）。

3.2.3 環氧砂漿拌和及使用

3.2.3.1 環氧砂漿拌和

將環氧組分A+B的混合基液用攪拌器拌和均勻，時間在2 min之內，待顏色一致后立即加入組分C（石英砂）攪拌均勻為止，注意不要混入空氣，拌和好環氧砂漿后要立即使用，以免盛裝在小桶里的環氧硬化固結后使器具無法再次使用。

3.2.3.2 老混凝土面涂抹環氧砂漿

老混凝土側墻為1968年澆筑的三級配混凝土，大骨料有1/3～1/2出露，平整度較差，底板為二級配混凝土。將環氧組分A+B+C按照2：1：3拌和均勻后，用抹刀直接涂抹到清理干凈的部位，試驗時按20cm左右的條帶狀，從下至上，從左至右的依次推進。老混凝土面的涂抹厚度平均為22mm，一次填壓而成，每塊條帶狀涂抹的砂漿要均勻，不能厚薄不一，抹刀涂抹時要用力。遇到個別沖刷較為嚴重的部位，有較大的坑窩出現，先用環氧砂漿填補深坑，填補后壓實，保持環氧砂漿與舊混凝土有牢固的粘接，然后按上述方法進行壓實、抹平。

3.2.3.3 硅粉混凝土面涂抹

將環氧組分A+B+C按照2：1：3拌和均勻后，立即用抹刀直接涂抹到清理干凈的部位，試驗時按20cm左右的條帶狀，從下至上，從左至右的依次推進。硅粉混凝土面的涂抹厚度平均為10mm，一次填壓而成，每塊條帶狀涂抹的砂漿要均勻，不能厚薄不一，抹刀涂抹時要用力。涂抹過程中通過在四角釘釘和拉線的方式來控制整體平整度，不能高低起伏，也不能出現連接面的不整齊，環氧砂漿組分從A+B開始到全部用完以不超過40-50 min為宜，否則將固結硬化無法使用。

3.2.3.4 環保及養護

環氧砂漿組分A+B會污染土壤和水源，用完后的廢棄料及包裝桶不能亂扔，統一回收后集中處理。同時環氧砂漿對皮膚的刺激也很大，應戴好防護手套護手，如不慎入眼，應立即用溫水沖洗并盡快就醫。

修補完畢后12h內不允許對環氧砂漿表面進行觸碰和擾動，待其完全硬化后在表面涂抹一層KD-6的養護劑養護。

3.3 現場試驗消耗

3.3.1 老混凝土面上的消耗量

拌和好的環氧砂漿100kg；腳手架搭設：8個人5h完成搭設；抹面：3個熟練工，1個半熟練工，毛面準備10min，抹面1h10min。

3.3.2 硅粉混凝土面上的消耗量

拌和好的環氧砂漿70kg；腳手架搭設：8個人5h完成搭設；抹面：3個熟練工，1個半熟練工，毛面準備10min，抹面40min，抹面的兩人另外待工10min。

4.現場施工

4.1 現場施工組織

三枯施工期間，深孔和消力池部位共需涂抹6512m2，現場分兩組同時作業，每組按要求配置7～8人，其中2～3人在消力池護坦內配料，因此處有較寬闊的場地堆放原材料，兩人負責把在小鐵桶內已攪拌均勻的環氧砂漿從消力池護坦提升到各孔側墻已搭設好的操作平臺上，2～3人站在操作平臺上涂抹。

4.2 施工程序

深孔各孔孔身凈寬僅6m，空間狹窄，環氧涂抹與混凝土拆除和上游弧形門及下游疊梁門的金屬結構和電氣翻新交叉進行，對于用硅粉混凝土進行翻新過的混凝土表面，需在混凝土澆筑結束，至少達到三周齡期時方可在其表面上涂抹環氧砂漿，各工序穿插不利于環氧的連續作業。

4.3 施工過程控制

環氧砂漿拌制時，需嚴格按照說明書配比進行充分攪拌，對未調勻的環氧砂漿，抹在混凝土面上以后，會清楚的看到各處顏色深淺不一。因此，環氧砂漿拌制時要邊攪拌邊仔細觀察顏色的變化。

在無漏水處無需涂抹由組分A+B組成的基液，僅在有水流滲出的潮濕部位先涂抹一層基液，再在基液上抹上環氧砂漿。

環氧砂漿不同于普通砂漿，由于組分中主要成分為環氧樹脂，粘性強，涂抹時須用力才能將抹子上的環氧砂漿在混凝土面上推開。為確保環氧砂漿與混凝土面的良好接合并避免涂層爆殼，脫空，開裂，抹第一層時先用抹子抹一薄層在混凝土面上推開，并用力向下按，使老混凝土面上各點均和環氧砂漿緊密接觸。在此基礎上將環氧砂漿涂抹至設計厚度，再在環氧砂漿凝固前反復多涂抹幾遍，使表面平整，均勻。在大范圍涂抹時，除從上游到下游通過釘釘和拉線在縱向控制設計厚度外，上下方向邊抹邊用筆直的1.5m長Φ12圓鋼，貼在已抹面上滑動，通過目測來檢查平整度,發現有低陷處時再重抹。

4.4 安全防護

現場施工時發現，當電焊不慎接觸到已抹的環氧砂漿面時會引燃，因此，環氧砂漿施工時應對原料和已涂抹面做好火災預防的準備，在環氧砂漿工作面附近配足滅火器材。

5.結語

環氧砂漿是水工建筑物過流面的抗沖磨損、抗氣蝕與破壞后修復的優先選擇之一。通過本案例，啟示如下：在高速水流沖刷（流速達到15m/s以上）且攜帶泥砂、石塊或圓木等大量漂浮物的有抗沖耐磨要求的部位，除常規的采用高強度抗沖耐磨硅粉混凝土以外，在過流面上視需要再涂抹一層環氧砂漿，能大大增強過流面的抗沖耐磨性能；對于一般的有抗沖耐磨要求，但流速不是很大的部位，而不必采用高強耐磨混凝土，里層可僅由普通抗壓強度混凝土澆筑，但混凝土澆筑的密實性控制是首要的，最后在過流面上涂抹一層環氧砂漿加強，或定期（如每隔15-20年）由環氧重新修復也不失為一種好方法。