水电站泄水建筑物高速水流冲刷后混凝土修补工艺

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简介： 公伯峡泄水建筑物工程在过水试验受到高速水流冲刷破坏后，可利用NE―Ⅱ型环氧砂浆工艺进行修补，为水工建筑物混凝土过流面的抗冲刷、抗磨损、抗气蚀及抗冻融保护，以及破坏后的修复提供宝贵经验。

关键字： 泄洪洞高速水流冲刷修补工艺

1.概述

公伯峡右岸水平旋流式泄洪洞工程是我国建成的第一大规模的水平旋流洞，泄洪洞总水头110m，校核洪水位和设计洪水位分别为1090m3/s和1060m3/s，泄洪功率较高，技术难度大。因而电站泄水建筑物高速水流冲刷后混凝土修补工艺也成为一项技术要点。对此，文章对该项技术给出具体施工组织及方案。

水电站泄水建筑物施工完成后，混凝土达到28d等强期，坝前库水位接近设计洪水位后，开始对混凝土过流面进行过流试验。水电站对泄洪洞进行高速水流试验，试验时库水位在1003.4―2004.0m，对应下泄流量1100―1130m2/s，库水位接近于设计洪水位。利用5天时间前后做了3次过流试验。试验结束后，设计、监理、业主及施工单位联合对泄洪洞过流后的混凝土面进行仔细认真的检查。检查完成后由施工单位绘制完成冲刷、破坏素描图，经由监理复核后上报业主及设计。检查发现，该电站泄洪洞过水试验后过流面多处发生不同程度的冲刷破坏，破坏区域均为过流前缺陷处理部位。为此设计提出用NE―Ⅱ型环氧砂浆处理。

材料性能

2.1材料主要性能指标

主要技术性能指标:抗压强度为80Mpa，抗拉强度为10Mpa，与混凝土粘结抗拉强度>4Mpa，抗冲磨损度2.791h/(g/cm2),不透水系数19.6Mpa.h，抗压弹性模量2150Mpa，线性热膨胀系数9.2×10-6/℃，碳化深度为0.86mm，抗冲击力为2.1KN/m2,吸水率为0.18%，老化性能优良，耐化学腐蚀性30%NaOH、50%NaOH、10%盐水均耐腐蚀，毒性物质含量苯、甲苯加二甲苯及总挥发物按室内装修材料测试方法检验均合格。

2.2材料施工配比

NE―Ⅱ型环氧砂浆材料配比：NE―Ⅱ型环氧砂浆施工配比（质量比），

A组份:B组份 = 12.4:1

NE―Ⅱ型环氧砂浆基液施工配比（质量比），A组份:B组份 = 2.2:1

2.3材料主要特征

①通过改进生产工艺、调整原材料等对E44环氧树脂进行改性，改性后环氧树脂的粘度克大大降低，常温下呈流动性良好的液态，不需要加热即可使用。施工时其他各组份材料及施工器具均不需要加热，常温下易于施工操作。

②为解决传统环氧砂浆粘度大、粘结工器具严重的弊端，掺加入高效内脱粘剂在环氧砂浆中，它能够有效降低环氧砂浆的黏性，使之不粘施工器具，类似于水泥砂浆施工方便，施工面平整、光洁，易于保证施工质量。

③NE―Ⅱ型环氧砂浆的各项主要毒性成分的含量均远低于国家标准规定的合格值。

④改进E44环氧树脂中的分子柔性链接比例上升，有利于提高固化结构的柔韧性能。另外，新开发的一种新型活性增韧剂的分子两端各有一个反应性基团，能够参与固化反应，形成三维网络结构，增加体系的柔韧性链接，提高固化体系的柔韧性和抗冲击性。

⑤环氧砂浆与混凝土的匹配性和相似性以及抗老化性能提高。其线性热膨胀系数（9.2×10-6/℃）较传统环氧砂浆（一般为[30-60]×10-6/℃）大大降低，与混凝土的温度变形基本一致，有利于提高环氧砂浆的使用耐久性能。

⑥主要力学性能优良，与混凝土粘接牢固，不易在粘接面开裂。

⑦产品按比例双组份包装，现场混合搅拌均匀即可施工使用。

施工工艺

3.1施工程序

基面处理―基液A组份和B组份按配比搅拌后涂刷―环氧砂浆A组份和B组份配比搅拌后涂抹―养护

3.2基面处理

①混凝土施工完毕养护28天后方可进行环氧砂浆的施工。

②用于混凝土缺陷修补时，需要先用切割机将不密实混凝土部位切割掉，直至密实混凝土部位，切割出的混凝土边线应尽量规则。

③基础混凝土表面的预留孔洞，先用切割机将其切割成规则的凹槽，再用补强材料回填修补。

④基础表面的油污用明火喷烤、凿出或用有机溶液（如丙酮、酒精等）擦拭等方法处理干净。

⑤基础表面为钢板等金属构件时，应除净锈蚀，直至露出新鲜表面。

⑥用喷沙法或其他机械方式（如钢钎凿等）对混凝土基础表面进行糙化处理，清除表面松动颗粒或薄弱层等。

⑦基础糙化处理后，大面积区域可用电动工具或高压风清除干净混凝土上的松动颗粒和粉尘，小面积区域可采用钢丝刷和棕毛刷进行洁净处理。

⑧环氧砂浆施工之前，混凝土基面需保持干燥状态，对局部潮湿的基面可用喷灯烘干或自然风干，如果大面积为潮湿基面，建议采用潮湿面环氧砂浆。

⑨基面处理完毕后，经验收合格（周边混凝土密实，表明干燥，无松动颗粒、粉尘、水泥净浆层、如皮及其它污染物等）后才能进行下一道工序。

3.3底层基液拌制与涂刷

①底层基液涂刷前，应再次用棕刷清楚混凝土基面的浮尘，确保基液的粘结性能。

②基液的拌制：先将称量好的A组份倒入广口容器（如小盆）中，再按给定的配比将相应量的B组份倒入容器中搅拌，直至均匀（材料颜色均匀一致）后方可施工使用。为避免浪费，基液每次不宜拌合太多，原则上一次拌合不能超过1.0kg，具体情况视施工速度及施工温度而定，基液的耗材量为0.4―0.5kg/m2。

③基液搅拌后，用毛刷均匀涂在混凝土基面上，要求基液刷的尽可能薄而均匀，不流淌、不漏刷。

④基液拌制应现拌现用，以免因时间过长而影响涂刷质量，造成材料浪费和粘结强度降低。同时还应坚持涂刷基液和涂抹环氧砂浆交叉进行的原则，确保施工进度和施工质量。

⑤拌好的基液如出现爆聚、凝胶等现象时，基液停止使用，应废弃重新拌制。

⑥基液涂刷后等用手触有拉丝现象，方可涂环氧砂浆。

⑦涂刷后的基液如出现固化现象（不沾手）时，需要再次涂刷基液后才能涂抹环氧砂浆，确保粘结。

3.4环氧砂浆的拌制与涂抹

①环氧砂浆的拌制：先把称量好的环氧砂浆A组份放入低身广口容器中，再把按给定的配比称量出B组份也倒入容器中混合搅拌均匀（材料颜色均匀一致）后即可施工使用（大规模拌和也可采用专业搅拌机进行拌合）。

②环氧砂浆应现拌现用，当拌合好的环氧砂浆出现发硬、凝胶等现象时，应废弃重新拌制。

③每次拌合的环氧砂浆的量不宜太多，具体拌合量视施工进度以及施工温度而定。

④环氧砂浆的涂抹：用于混凝土表层修补时，如水泥砂浆的施工方法，将环氧砂浆涂抹到刷好基液的基面上，并用力压实，尤其是边角接缝处要反复压实，避免出项空洞或缝隙。

⑤环氧砂浆的涂抹厚度一般每层不超过15mm对于厚层修补需分层施工，层与层施工时间间隔以12h～72h为宜，再次涂抹环氧砂浆之前还需要涂刷基液。

⑥养护：环氧砂浆涂抹完毕后，需进行3～7天的养护，养护期间要防止入侵、车压、人踏、硬物撞击等

3.5材料的适用时间

①当环境温度＜20℃时：环氧砂浆＞3h，底层基液＞2.5h；

②当环境温度为20-25℃时：环氧砂浆约为2.5h，底层基液约2h；

③当环境温度为26-35℃时：环氧砂浆约为1h，底层基液约50min；

④当环境温度为＞35℃时：环氧砂浆约为40min，底层基液约30min。

3.6安全防护

①材料不慎沾到皮肤或衣服上时，首先擦去，然后用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭干净。

②如果不慎将材料溅入眼睛中，应小心仔细擦拭，严重者送医院治疗。

③每班次的工器具使用完毕后要及时清理，并用有机溶剂（如丙酮、酒精等）清洗干净。

④施工人员穿、戴专业的作业服，防止身体污染。

4.结束语

公伯峡水电站泄洪洞工程在过水试验受到高速水流冲刷破坏后，修补时采用上述NE―Ⅱ型环氧砂浆材料及其工艺后收到了良好的效果，并受到业主、监理及设计的普遍好评。