三峽工程高速過流面混凝土缺陷修補(bǔ).doc

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三峽工程高速過流面混凝土缺陷修補(bǔ) 張 濤 黃俊瑋 張漢平 （中國(guó)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(dǎo)流底孔混凝土面屬于高速過流面，且后期檢修困難，因此對(duì)混凝土表面的缺陷處理要求很高。本文介紹了導(dǎo)流底孔混凝土過流面表面缺陷的修補(bǔ)材料和工藝。 【關(guān)鍵詞】導(dǎo)流底孔，缺陷修補(bǔ)，環(huán)氧砂漿，施工工藝 1、 概述 三峽導(dǎo)流底孔是為三峽工程三期施工導(dǎo)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(jí)為C40，厚1m。導(dǎo)流底孔的設(shè)計(jì)運(yùn)行水頭高達(dá)80m，流速達(dá)32m/s，屬于高速過流面，因此對(duì)混凝土的表面質(zhì)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(cuò)臺(tái)、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(yán)重，并且這些破壞極易很快惡化，給工程的正常運(yùn)行造成安全隱患。 2、 缺陷的處理原則和要求 三峽工程建設(shè)部“三工建-質(zhì)監(jiān)字-[2001]95號(hào)”文件對(duì)混凝土表面缺陷處理的原則和要求作了規(guī)定：原則——修補(bǔ)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件要求。 3、材料的規(guī)定與選擇 3.1 對(duì)修補(bǔ)材料的要求 三峽導(dǎo)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(shè)部和監(jiān)理單位對(duì)混凝土表面缺陷處理的材料作了嚴(yán)格要求。 表1 混凝土表面缺陷修補(bǔ)處理材料要求 缺陷深度 <5 mm ≥5 mm 修補(bǔ)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(qiáng)度（MPa） ≥60 與砼粘結(jié)強(qiáng)度（MPa） ≥2.5 施工性能 施工方便，無(wú)毒、無(wú)污染，側(cè)面和頂面施工時(shí)不下墜、不流淌 3.2 對(duì)修補(bǔ)材料的選擇 通過現(xiàn)場(chǎng)（導(dǎo)流底孔16#孔）材料性能和施工性能對(duì)比試驗(yàn)與論證選定NE型環(huán)氧砂漿作為修補(bǔ)材料，試驗(yàn)結(jié)果見表2。 表2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果 材 料 檢測(cè)性能（MPa） 施工性能和材料特點(diǎn) 抗壓 粘結(jié)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(wú)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(shí)粘抹刀嚴(yán)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(chǎng)配制，材料粘性大，下墜嚴(yán)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(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但粘結(jié)性能偏低 *“粘結(jié)拉拔”試驗(yàn)結(jié)果是指修補(bǔ)材料施工面與基礎(chǔ)混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度，采用進(jìn)口專用粘結(jié)拉拔儀（型號(hào)：DYNAZ-15）檢測(cè)。 4、 NE型環(huán)氧砂漿及其特點(diǎn) NE型環(huán)氧砂漿是在改性和開發(fā)原材料的基礎(chǔ)上研究出的新型環(huán)氧砂漿材料與傳統(tǒng)環(huán)氧砂漿對(duì)比具有不需要加熱施工、材料無(wú)毒、施工時(shí)不粘器具、與混凝土粘結(jié)良好、柔韌性好、變形性能與混凝土基本一致等特點(diǎn)，并且已在黃河小浪底、長(zhǎng)江三峽、陜西天生橋電站、貴州東風(fēng)電站等大中型水電工程中成功應(yīng)用。 表3 NE型環(huán)氧砂漿的主要力學(xué)性能* 項(xiàng)目 抗壓強(qiáng)度 （MPa） 抗拉強(qiáng)度（MPa） 粘結(jié)強(qiáng)度（MPa） 抗壓彈模（GPa） 線脹系數(shù) （mm/mm℃） 抗磨強(qiáng)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(biāo) 111.14 15.31 5.23 18.19 15.79 26.9510-6 7.66 說明：* 試驗(yàn)結(jié)果為中國(guó)水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所測(cè)試。 * * “28天與鋼板”為底層基液粘結(jié)強(qiáng)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(hù) 圖1：施工工藝流程圖 5.2 混凝土基礎(chǔ)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(nèi)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(gè)深25mm的方形口，再把方形口內(nèi)混凝土鑿至能使鋼筋截?cái)嗑啾砻?5mm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(shí)，只做打磨處理，磨除厚度不小于5mm。若打磨處理不能徹底達(dá)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(shí)，鑿除表面形狀是一個(gè)四邊形或多邊形，其內(nèi)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(shí)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(dòng)顆粒和薄弱部份。 5.2.5基礎(chǔ)面處理經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后再進(jìn)行修補(bǔ)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(nèi)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(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)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(jiān)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(shí)邊涂抹邊壓實(shí)，尤其是邊角部位，不能有錯(cuò)臺(tái)、連接縫或下墜等現(xiàn)象。 5.4.3施工厚度大于20mm時(shí)，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(jiān)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(zhì)量控制與檢測(cè) 5.5.1施工期間每批進(jìn)料都進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)（主要包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、與混凝土粘結(jié)強(qiáng)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(chǎng)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(wú)龜裂、無(wú)下墜等現(xiàn)象，接縫橫平豎直無(wú)錯(cuò)臺(tái)。 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(shí)并粘結(jié)良好，聲音沙啞或有“咚咚”的聲音，說明環(huán)氧砂漿層不密實(shí)或者與混凝土粘結(jié)不良，鑿除重補(bǔ)。 5.5.5 環(huán)氧砂漿施工面與基礎(chǔ)混凝土的粘結(jié)拉拔強(qiáng)度要求不小于1.5MPa或試驗(yàn)破壞在混凝土本身。 表4 質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果 檢測(cè)項(xiàng)目 統(tǒng)計(jì)數(shù)量（個(gè)） 設(shè)計(jì)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(qiáng)度* 7 ≥60 104.9 109.2 99.60 0.036 100 抗拉強(qiáng)度* 7 — 12.21 12.80 11.60 0.027 — 與砼粘結(jié)強(qiáng)度* 7 ≥2.5 4.26 4.50 4.00 0.050 100 粘結(jié)拉拔強(qiáng)度* 26 ≥1.5** 2.52 4.5 1.15 0.365 96.1 施工面檢測(cè) 55 — — — — — 100 * “抗壓強(qiáng)度”、 “抗拉強(qiáng)度” 、“與砼粘結(jié)強(qiáng)度”結(jié)果系材料生產(chǎn)檢測(cè)結(jié)果；“粘結(jié)拉拔強(qiáng)度”系環(huán)氧砂漿施工面與混凝土的粘結(jié)現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)結(jié)果。 * * “與砼粘結(jié)強(qiáng)度”的設(shè)計(jì)值為不小于1.5MPa或者試驗(yàn)破壞在混凝土本體。 5.6 養(yǎng)護(hù) 5.6.1 環(huán)氧砂漿施工完后一般需要養(yǎng)護(hù)3~7天，在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)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(hù)期內(nèi)避免受到水的浸泡。 5.6.3 養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)在材料的允許使用范圍內(nèi)。 6、結(jié)語(yǔ) 三峽導(dǎo)流底孔的混凝土表面缺陷修補(bǔ)，滿足設(shè)計(jì)要求。 參考文獻(xiàn) [1].陳平，劉勝平.環(huán)氧樹脂.北京:化學(xué)工業(yè)出版社（1999）。 [2].買淑芳.混凝土聚合物復(fù)合材料及其應(yīng)用.北京:科學(xué)技術(shù)出版社（1996） 單位名稱：中國(guó)水電十一局鄭州科研設(shè)計(jì)有限公司 通訊地址：河南省鄭州市高新區(qū)蓮花街9號(hào)中國(guó)水電大廈429室 郵政編碼：450001 電話：0371-86019210 電子信箱：13839859607@139.com