寒冷地區某大壩溢流面混凝土缺陷修補現場試驗

吳春忠 水利部海河水利委員會

付穎千 北京中水科海利工程技術有限公司

1.工程概況

某大壩位于北方寒冷地區，為混凝土寬縫重力壩，存在混凝土凍融剝蝕、破損等現象，如果不及時處理，將導致鋼筋銹蝕，加速混凝土老化。

2.溢流面混凝土缺陷處理試驗

為了尋找處理溢流面混凝土凍融剝蝕、裂縫及伸縮縫破壞等缺陷的方法，選擇了聚合物混凝土和聚脲等材料進行了現場修補試驗。

2.1 混凝土局部脫空或剝蝕處理方案

用聚合物混凝土進行修復，性能指標見表1。基層鑿除布設錨筋，養護28天后在表面涂刷聚脲防護。聚脲力學性能見表2。

表1 聚合物混凝土性能

表2 聚脲（抗沖磨型）主要力學性能

施工工藝方法如下：

（1）鑿除混凝土，最小鑿除深度大于15cm；

（2）高壓水清洗基面，使其表面沒有殘渣和浮塵；

（3）鉆φ22的孔，然后插入φ18的螺紋鋼，插筋間距為50cm，用專用的植筋膠錨固，插筋之間的綁扎用φ8的圓鋼，混凝土保護層厚度大于5cm；

（4）刷界面劑澆聚合物混凝土；

（5）養護28天；

（6）刷2mm厚抗沖磨型聚脲。

圖1 凍融剝蝕破壞

圖2 表層破損

2.2 溢流面伸縮縫處理方案

溢流面伸縮縫表層出現嚴重剝蝕破壞及脫空現象，需要進行處理。處理方案為將伸縮縫兩側剝蝕的混凝土鑿除，用聚合物混凝土置換，表面用聚脲防護。伸縮縫表層缺陷處理方案見圖3。具體施工工藝如下：

圖3 溢流面伸縮縫表層缺陷處理方案

（1）將伸縮縫內已失效或老化的止水材料清理干凈，如果混凝土已經剝蝕破壞，剔除剝蝕的混凝土，采用聚合物混凝土修復，養護7天以上；

（2）在伸縮縫內嵌填聚氨酯密封膠；

（3）對伸縮縫打磨刷界面劑；

（4）在伸縮縫及兩側鋪胎基布刷1mm單組份聚脲。

2.3 溢流面混凝土裂縫處理方案

混凝土裂縫需要化學灌漿處理，表面涂刷聚脲。方案見圖4。

圖4 溢流面混凝土裂縫處理方案

3.現場檢測及試驗結果分析

3.1 混凝土抗壓強度檢測

混凝土抗壓強度試驗，試驗結果見表3。

表3 抗壓強度試驗

3.2 混凝土修補層與基層之間粘結強度檢測

混凝土修補層與基層混凝土之間粘結強度的現場檢測采用鉆芯拉拔方法，混凝土與基層混凝土的粘結強度為1.98MPa，斷裂部位基本上在新老結合處，考慮到內部布置了插筋，整體粘結強度更高。

3.3 聚脲與混凝土之間粘結強度檢測

對溢流面反弧段上涂刷聚脲的裂縫、伸縮縫及大面積防護試驗塊分別進行了粘結強度測試，每個試驗塊各布置了3個測點，拉拔頭直徑為Ф40mm，檢測現場見圖5，檢測結果見表4。

圖5 聚脲粘結強度現場檢測

表4 聚脲與基層混凝土之間粘結強度檢測結果

從表4中可以看出，伸縮縫處測點③處粘結強度為2.68MPa，其他各測點粘結強度大于3.0MPa。

4.結語

某大壩溢流面試驗塊運行4年后的情況見圖6，挑流鼻坎伸縮縫處理試驗段運行4年后的情況見圖7。現場修補試驗表明，溢流面剝蝕面采用聚合物混凝土修補是合適的，聚合物混凝土立方體試塊抗壓強度大于C30，與基層混凝土的粘結強度較高，溢流面試驗塊運行情況良好，可以滿足溢流面抗沖磨防護要求。

圖6 溢流面試驗塊運行4年情況

圖7 挑流鼻坎伸縮縫處理試驗段