水工建筑物高速過流面混凝土缺陷處理修補措施

于琦

摘要：隨著我國水利水電工程建設進入后時代，水工建筑物高速過流面混凝土缺陷已經(jīng)逐漸成為各水電站建設單位和運行管理單位關注的問題。本文主要介紹了金安橋水電站溢洪道溢流面混凝土沖蝕缺陷的情況和環(huán)氧砂漿修補處理等內容，為解決類似條件的混凝土缺陷提供了經(jīng)驗。

關鍵詞：沖蝕坑槽；環(huán)氧砂漿

中圖分類號：F407.9 文獻標識碼A

1、工程概述

金安橋水電站有限公司投資建設的金沙江金安橋水電站工程，位于云南省麗江市境內的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段規(guī)劃的第五級電站。

工程樞紐主要由混凝土擋水重力壩、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪（沖沙）底孔、左岸沖沙底孔、壩后廠房及交通洞等永久建筑物及導流隧洞、圍堰等臨時建筑物組成，壩高160m、電站裝機2400MW。泄洪消能建筑物由左、右底孔及其泄槽，溢流壩段、泄槽、消力池及海幔組成。

2、過流面缺陷現(xiàn)狀描述及初步分析

溢洪道經(jīng)過泄水運行后，溢流面多處出現(xiàn)混凝土沖蝕坑槽情況。雖然在坑槽形成的初期已經(jīng)進行了修補處理，但由于修補材料性能不能滿足要求并且施工方法不當，導致泄洪運行后修補的部位再次被破壞。不平順的過流面會改變水體的流動狀態(tài)，引起汽蝕，從而導致坑槽進一步擴大，形成惡性循環(huán)，嚴重影響水電站正常工作。經(jīng)過兩個汛期的泄水運行，溢洪道溢流面混凝土沖蝕坑槽最大面積已經(jīng)超過20m2，平均深度約2cm，最深部位達到3cm。

3、修補材料

3.1修補材料的要求

溢洪道泄水時，水體會在溢流面上形成高剪應力，這就要求修補材料自身不但要有較高的強度，同時還要與混凝土本體有較好的粘接強度。而以往為了節(jié)約成本，加快施工進度，出現(xiàn)類似情況時往往選擇使用高強砂漿進行修補處理，而這樣只注重于材料本身的強度，而忽視了修補材料與混凝土本體的粘接強度，不能滿足需要。總結以往經(jīng)驗，對修補材料提出以下要求：

（1）修補材料要求有較高的強度，包括抗壓強度和抗拉強度。在泄水運行中，水體成紊流的運動狀態(tài)，單位點對修補材料既有壓應力也有拉應力，這就要求修補材料要有較高的強度。

（2）修補材料要與混凝土有較高的粘接強度。泄水運行時，水流總體對過流面形成高剪應力，只有修補材料與混凝土的粘接強度高，才能保證不易脫落。粘接強度大于混凝土本體的抗拉強度最佳。

（3）要有較好的耐久性。溢流面部位受陽光照射時間長，若材料沒有較好的耐久性，或者未對修補材料進行耐久性處理，陽光的照射會加速材料的老化速度，縮短材料的使用壽命。

3.2材料的選擇：

國內用于混凝土缺陷修補的材料類別較多，性能指標也各有差異。按照選材的要求、施工進度要求、經(jīng)濟性并參考其他大中型水電站泄洪建筑物的應用情況，主要從材料的抗壓強度、抗拉強度、粘接強度等力學性能指標和耐久性、耐候性等特點出發(fā)，經(jīng)過多種材料的對比，選擇采用NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿作為本次混凝土掉塊部位處理的主要修補材料。該環(huán)氧砂漿是由改性環(huán)氧樹脂、新型固化劑及這種優(yōu)質填料配制生產(chǎn)而成，具有高強度、高粘接、施工方便、無毒無污染、耐久性和耐候性好等特點，已成功應用于小浪底、三峽、二灘、紫平鋪、瀑布溝、龔嘴等多個大中型水電站的過水建筑物過流面混凝土修復和抗沖磨層施工。NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿型環(huán)氧砂漿主要性能指標見表1。

表1NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿主要性能指標表

為將陽光照射對修補材料的耐久性破壞降低到最低點，延長環(huán)氧砂漿的使用年限，環(huán)氧砂漿施工結束后，在其表面涂刷DM-1200熱反射隔熱涂料。此種材料為一種太陽光反射隔熱防腐涂料。它無毒無味，具有耐洗刷、耐污染且具有良好的耐候性。DM-1200熱反射隔熱涂料具體性能指標見表2。

表2DM-1200熱反射隔熱涂料具體性能指標

4、修補處理施工

4.1施工處理實施過程

使用吊籠在缺陷區(qū)下方安裝懸空平臺的方式作為作業(yè)平臺，平臺下方使用螺紋鋼植入溢流面進行錨固，上面鋪設滿足缺陷處理的施工平臺及護欄，而后先對混凝土表面的缺陷進行調查。對混凝土沖蝕坑槽，先用混凝土切割機沿缺陷邊緣切割為規(guī)則形狀，切割深度5mm，用電鎬將深度不足處鑿除至0.5mm，然后用鋼絲刷配合高壓風進行清潔處理，基礎面清理干凈后，再按環(huán)氧砂漿施工工藝要求用環(huán)氧砂漿進行修補，深度超過1.5cm的缺陷部位需要分層回填施工，每次施工厚度不超過1cm。外露鋼筋頭、管件頭等應全部切除至混凝土表面以下，并采用NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿進行修補。環(huán)氧砂漿施工后24小時內，在表面涂抹兩遍熱反射隔熱涂料，每次間隔2小時。在材料施工面的表面涂抹完成作業(yè)后拆除作業(yè)平臺，切割錨固支撐件至混凝土內部5mm，而后環(huán)氧砂漿封堵。

4.2環(huán)氧砂漿施工工藝

4.2.1基面清潔干燥處理

用電動鋼絲刷清除混凝土基面的污染物、薄弱層、松散顆粒；再用高壓水反復沖洗基面，基面清洗干凈后，對局部潮濕的基面還需進行干燥處理，干燥處理采用噴燈烘干或自然風干。

4.2.2底層基液拌制和涂刷

（1）底層基液的拌制

按比例將底層基液A、B組份倒入拌料桶中，用基液攪拌器攪拌均勻后使用。

（2）底層基液的涂刷

基液拌制后，用毛刷均勻地涂在基面上，基液刷得盡可能薄而均勻、不流淌、不漏刷。

（3）基液涂刷后靜停一段時間后，手觸拉絲現(xiàn)象，即可涂抹環(huán)氧砂漿。

4.2.3環(huán)氧砂漿的拌制

取環(huán)氧砂漿A組份倒入拌和機內，初拌1分鐘后停機，將B組份徐徐加入拌和機內，攪拌均勻。

4.2.4涂抹環(huán)氧砂漿

將拌制好的環(huán)氧砂漿用抹刀涂抹到已刷好基液的基面上，涂抹時盡可能同方向連續(xù)攤料,并注意銜接處壓實排氣。邊涂抹、邊壓實找平，表面提漿。涂層壓實提漿后，間隔1小時左右，再次抹光，表面不得有連接縫和下滑現(xiàn)象。

用于小面積砼表層修補時，要先將砂漿用力攤鋪壓實，然后用抹刀拍打出漿，對邊角接縫處要反復找平。必要時，用拍打出來的漿液填充細微接縫，并反復壓實，消除縫茬。當邊墻和頂拱的修補涂層厚度大于15mm時，應視涂層厚度的大小分層施工，并注意每層厚度不得大于10mm，施工間隔期不得少于24h。

4.2.5修補塊邊界縫的處理

各修補塊周邊的基液要求涂刷得均勻，無掛滴、無露白。環(huán)氧砂漿涂抹要求仔細壓實，消除縫茬，保證修補區(qū)與未修補區(qū)的平順銜接。

4.2.6施工面養(yǎng)護

施工面養(yǎng)護期為7天，養(yǎng)護期間的環(huán)氧砂漿面應避免硬物撞擊、刮擦等。

5、結語

經(jīng)過一個汛期的泄水運行，金安橋水電站右岸溢洪道溢流面環(huán)氧砂漿修補區(qū)域未出現(xiàn)沖蝕坑槽質量缺陷。

經(jīng)過多年的探索和研究，環(huán)氧砂漿材料性能和可施工性不斷的提高，已經(jīng)成為一種可靠的混凝土缺陷修補材料并且形成了一套成熟的修補施工技術。在未來的水工過流建筑物混凝土缺陷施工處理工作中，環(huán)氧砂漿必將會發(fā)揮更大的作用并創(chuàng)造更大的效益。

參考文獻：

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[2]高富龍、張濤、黃俊偉，水工泄水建筑物抗沖磨機理及新型抗沖磨材料的研究與應用，謝水建筑物安全及新材料新技術應用論文集，2010.

[3]李佳，水電站泄洪洞底板過流面缺陷處理，城市建設論文研究，2013.