三峽工程高速過流面混凝土缺陷修補.doc

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三峽工程高速過流面混凝土缺陷修補 張 濤 黃俊瑋 張漢平 （中國水利水電第十一工程局科研所，河南三門峽市，472000） 【摘 要】三峽二期工程導流底孔混凝土面屬于高速過流面，且后期檢修困難，因此對混凝土表面的缺陷處理要求很高。本文介紹了導流底孔混凝土過流面表面缺陷的修補材料和工藝。 【關鍵詞】導流底孔，缺陷修補，環(huán)氧砂漿，施工工藝 1、 概述 三峽導流底孔是為三峽工程三期施工導流而在溢流壩段施工的二期工程，共22條，孔口尺寸為6m 8.5m，底坎高程56m，澆注的混凝土等級為C40，厚1m。導流底孔的設計運行水頭高達80m，流速達32m/s，屬于高速過流面，因此對混凝土的表面質量和抗氣蝕、抗沖磨性能要求很高。施工后檢查發(fā)現(xiàn)，混凝土表面出現(xiàn)了一些缺陷，主要包括：氣孔、蜂窩、麻面、錯臺、局部凸凹不平以及殘留鋼筋頭等。在高速水流作用下，這些缺陷部位極易產(chǎn)生空蝕和氣蝕破壞，尤其是在高速挾沙水流的作用下，磨損和沖蝕破壞更為嚴重，并且這些破壞極易很快惡化，給工程的正常運行造成安全隱患。 2、 缺陷的處理原則和要求 三峽工程建設部“三工建-質監(jiān)字-[2001]95號”文件對混凝土表面缺陷處理的原則和要求作了規(guī)定：原則——修補后的混凝土表面防止產(chǎn)生氣蝕、沖刷和剝離造成的破壞；要求——滿足部頒規(guī)范（SDJ-207-82）、TGPS質量標準及設計文件要求。 3、材料的規(guī)定與選擇 3.1 對修補材料的要求 三峽導流底孔屬于A類高速過流區(qū)，且后期檢修困難，因此三峽工程建設部和監(jiān)理單位對混凝土表面缺陷處理的材料作了嚴格要求。 表1 混凝土表面缺陷修補處理材料要求 缺陷深度 <5 mm ≥5 mm 修補材料 類 型 環(huán)氧砂漿 環(huán)氧砂漿或丙乳砂漿 性能要求 抗壓強度（MPa） ≥60 與砼粘結強度（MPa） ≥2.5 施工性能 施工方便，無毒、無污染，側面和頂面施工時不下墜、不流淌 3.2 對修補材料的選擇 通過現(xiàn)場（導流底孔16#孔）材料性能和施工性能對比試驗與論證選定NE型環(huán)氧砂漿作為修補材料，試驗結果見表2。 表2 現(xiàn)場試驗結果 材 料 檢測性能（MPa） 施工性能和材料特點 抗壓 粘結拉拔* NE型環(huán)氧砂漿 96.8 2.6 施工不粘抹刀，施工面不下墜、平整光潔，材料無毒，雙組份包裝易于施工操作 KSF型環(huán)氧砂漿 108.2 2.1 材料粘性很大，施工時粘抹刀嚴重，施工面因下墜而不平整，材料有一定毒性 CT型環(huán)氧砂漿 — — 多種化工材料現(xiàn)場配制，材料粘性大，下墜嚴重 ，材料毒性較大，收縮率偏大 丙乳砂漿 — 1.4 施工方便、操作簡單、價格低廉，但粘結性能偏低 *“粘結拉拔”試驗結果是指修補材料施工面與基礎混凝土之間的粘結強度，采用進口專用粘結拉拔儀（型號：DYNAZ-15）檢測。 4、 NE型環(huán)氧砂漿及其特點 NE型環(huán)氧砂漿是在改性和開發(fā)原材料的基礎上研究出的新型環(huán)氧砂漿材料與傳統(tǒng)環(huán)氧砂漿對比具有不需要加熱施工、材料無毒、施工時不粘器具、與混凝土粘結良好、柔韌性好、變形性能與混凝土基本一致等特點，并且已在黃河小浪底、長江三峽、陜西天生橋電站、貴州東風電站等大中型水電工程中成功應用。 表3 NE型環(huán)氧砂漿的主要力學性能* 項目 抗壓強度 （MPa） 抗拉強度（MPa） 粘結強度（MPa） 抗壓彈模（GPa） 線脹系數(shù) （mm/mm℃） 抗磨強度（h.m2/kg） 28天與 混凝土 28天與 鋼板** 齡期 28天 28天 28天 > 72h 28天 指標 111.14 15.31 5.23 18.19 15.79 26.9510-6 7.66 說明：* 試驗結果為中國水利水電科學研究院結構材料所測試。 * * “28天與鋼板”為底層基液粘結強度。 5、 施工 5.1 施工工藝流程 基面處理 涂刷底層基液 配制基液 間隔20~60min 涂抹環(huán)氧砂漿 配制砂漿 施工收面 清理工器具 養(yǎng) 護 圖1：施工工藝流程圖 5.2 混凝土基礎面處理 5.2.1 外露鋼筋頭、管件頭的處理 將鋼筋頭、管件頭用砂輪沿混凝土面切割掉，采用電鉆（或砂輪）切割成規(guī)則的周邊，鑿深25mm后切除露出的鋼筋頭、管件頭。若孔（口）內采用氣割則需將受高溫灼傷的混凝土切除，若加鑿（鉆）深度不小于20mm，保留剩余鋼筋頭。 也可以將鋼筋頭、管件頭周邊鋸成一個深25mm的方形口，再把方形口內混凝土鑿至能使鋼筋截斷距表面25mm深度，鋸斷鋼筋距表面25mm。 5.2.2 表面蜂窩、麻面、氣泡密集區(qū)的處理 缺陷深度小于5mm時，只做打磨處理，磨除厚度不小于5mm。若打磨處理不能徹底達到效果，則按缺陷深度大于5mm的要求處理。 缺陷深度大于5mm時，鑿除表面形狀是一個四邊形或多邊形，其內角宜為70~ 250；麻面混凝土鑿除的深度以最深凹部位的鑿除厚度不小于5mm，平面邊緣鑿成直角，頂角90~ 100。 5.2.3 表面缺損、非受力鋼筋露筋、小孔洞（孔徑大于20mm）的處理 深度小于100mm，將周邊切割成規(guī)則形狀并鑿至混凝土密實面（若有露筋，則需加深鑿至鋼筋以里50mm）。深度大于100mm的采用其它材料和方法處理。 5.2.4用高壓水（約7MPa）沖洗干凈混凝土面上的浮塵、松動顆粒和薄弱部份。 5.2.5基礎面處理經(jīng)監(jiān)理驗收合格后再進行修補施工。 5.3 底層基液的拌和與涂刷 5.3.1按給定比例分別稱量出一定量的底層基液A、B組份，并將B組份倒入A組份內拌和均勻。 5.3.2 用毛刷將底層基液均勻地涂刷到基面上，涂刷要求薄而均勻，不能有漏刷、厚刷、流淌等現(xiàn)象；尤其是邊角部位，不能有基液聚集、掛流或漏刷等情況。 5.3.3涂刷完畢后靜停20min~60min（具體時間視現(xiàn)場溫度而定），手觸有拉絲現(xiàn)象再涂抹環(huán)氧砂漿。 5.3.4 底層基液堅持現(xiàn)拌現(xiàn)用的原則，避免一次拌制過多，其適用期一般為40min~90min，材料發(fā)粘、發(fā)熱后就禁用并廢棄。 5.4 環(huán)氧砂漿的拌制與涂抹 5.4.1按給定比例分別稱量出一定量的環(huán)氧砂漿A、B組份混合攪拌均勻即可施工使用。 5.4.2涂抹環(huán)氧砂漿時邊涂抹邊壓實，尤其是邊角部位，不能有錯臺、連接縫或下墜等現(xiàn)象。 5.4.3施工厚度大于20mm時，分兩次或多次施工涂抹，每層涂抹厚度5mm~20mm，第一層環(huán)氧砂漿施工完后1~3天再施工第二層，依此類推。 5.4.4環(huán)氧砂漿堅持現(xiàn)拌現(xiàn)用的原則，避免一次拌制過多，其適用期一般為60min~120min，材料發(fā)粘、發(fā)硬后就禁用并廢棄。 5.5 質量控制與檢測 5.5.1施工期間每批進料都進行質量檢測（主要包括抗壓強度、抗拉強度、與混凝土粘結強度）。 5.5.2 每施工班次作好施工記錄，包括材料的稱量與拌和情況、施工現(xiàn)場溫度、施工人員組合、施工部位、工作量等。 5.5.3施工面與周邊混凝土保持平整一致，且環(huán)氧砂漿施工面保證平整、光潔、無龜裂、無下墜等現(xiàn)象，接縫橫平豎直無錯臺。 5.5.4常規(guī)檢查 施工完畢3天后，用小錘輕擊表面，聲音清脆者說明環(huán)氧砂漿層密實并粘結良好，聲音沙啞或有“咚咚”的聲音，說明環(huán)氧砂漿層不密實或者與混凝土粘結不良，鑿除重補。 5.5.5 環(huán)氧砂漿施工面與基礎混凝土的粘結拉拔強度要求不小于1.5MPa或試驗破壞在混凝土本身。 表4 質量檢測結果 檢測項目 統(tǒng)計數(shù)量（個） 設計值（MPa） 平均值（MPa） 最大值（MPa） 最小值（MPa） 離差 系數(shù) 保證率（%） 抗壓強度* 7 ≥60 104.9 109.2 99.60 0.036 100 抗拉強度* 7 — 12.21 12.80 11.60 0.027 — 與砼粘結強度* 7 ≥2.5 4.26 4.50 4.00 0.050 100 粘結拉拔強度* 26 ≥1.5** 2.52 4.5 1.15 0.365 96.1 施工面檢測 55 — — — — — 100 * “抗壓強度”、 “抗拉強度” 、“與砼粘結強度”結果系材料生產(chǎn)檢測結果；“粘結拉拔強度”系環(huán)氧砂漿施工面與混凝土的粘結現(xiàn)場拉拔試驗結果。 * * “與砼粘結強度”的設計值為不小于1.5MPa或者試驗破壞在混凝土本體。 5.6 養(yǎng)護 5.6.1 環(huán)氧砂漿施工完后一般需要養(yǎng)護3~7天，在養(yǎng)護期內盡量避免受到人為撞擊、鑿、碰等，以免受到外力損傷。 5.6.2 養(yǎng)護期內避免受到水的浸泡。 5.6.3 養(yǎng)護溫度應在材料的允許使用范圍內。 6、結語 三峽導流底孔的混凝土表面缺陷修補，滿足設計要求。 參考文獻 [1].陳平，劉勝平.環(huán)氧樹脂.北京:化學工業(yè)出版社（1999）。 [2].買淑芳.混凝土聚合物復合材料及其應用.北京:科學技術出版社（1996） 單位名稱：中國水電十一局鄭州科研設計有限公司 通訊地址：河南省鄭州市高新區(qū)蓮花街9號中國水電大廈429室 郵政編碼：450001 電話：0371-86019210 電子信箱：13839859607@139.com