论文部分内容阅读
摘要：随着我国水利水电工程建设进入后时代，水工建筑物高速过流面混凝土缺陷已经逐渐成为各水电站建设单位和运行管理单位关注的问题。本文主要介绍了金安桥水电站溢洪道溢流面混凝土冲蚀缺陷的情况和环氧砂浆修补处理等内容，为解决类似条件的混凝土缺陷提供了经验。
关键词：冲蚀坑槽；环氧砂浆
中图分类号：F407.9 文献标识码A
1、工程概述
金安桥水电站有限公司投资建设的金沙江金安桥水电站工程，位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。
工程枢纽主要由混凝土挡水重力坝、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪（冲沙）底孔、左岸冲沙底孔、坝后厂房及交通洞等永久建筑物及导流隧洞、围堰等临时建筑物组成，坝高160m、电站装机2400MW。泄洪消能建筑物由左、右底孔及其泄槽，溢流坝段、泄槽、消力池及海幔组成。
2、过流面缺陷现状描述及初步分析
溢洪道经过泄水运行后，溢流面多处出现混凝土冲蚀坑槽情况。虽然在坑槽形成的初期已经进行了修补处理，但由于修补材料性能不能满足要求并且施工方法不当，导致泄洪运行后修补的部位再次被破坏。不平顺的过流面会改变水体的流动状态，引起汽蚀，从而导致坑槽进一步扩大，形成恶性循环，严重影响水电站正常工作。经过两个汛期的泄水运行，溢洪道溢流面混凝土冲蚀坑槽最大面积已经超过20m2，平均深度约2cm，最深部位达到3cm。
3、修补材料
3.1修补材料的要求
溢洪道泄水时，水体会在溢流面上形成高剪应力，这就要求修补材料自身不但要有较高的强度，同时还要与混凝土本体有较好的粘接强度。而以往为了节约成本，加快施工进度，出现类似情况时往往选择使用高强砂浆进行修补处理，而这样只注重于材料本身的强度，而忽视了修补材料与混凝土本体的粘接强度，不能满足需要。总结以往经验，对修补材料提出以下要求：
（1）修补材料要求有较高的强度，包括抗压强度和抗拉强度。在泄水运行中，水体成紊流的运动状态，单位点对修补材料既有压应力也有拉应力，这就要求修补材料要有较高的强度。
（2）修补材料要与混凝土有较高的粘接强度。泄水运行时，水流总体对过流面形成高剪应力，只有修补材料与混凝土的粘接强度高，才能保证不易脱落。粘接强度大于混凝土本体的抗拉强度最佳。
（3）要有较好的耐久性。溢流面部位受阳光照射时间长，若材料没有较好的耐久性，或者未对修补材料进行耐久性处理，阳光的照射会加速材料的老化速度，缩短材料的使用寿命。
3.2材料的选择：
国内用于混凝土缺陷修补的材料类别较多，性能指标也各有差异。按照选材的要求、施工进度要求、经济性并参考其他大中型水电站泄洪建筑物的应用情况，主要从材料的抗压强度、抗拉强度、粘接强度等力学性能指标和耐久性、耐候性等特点出发，经过多种材料的对比，选择采用NE-Ⅱ型环氧砂浆作为本次混凝土掉块部位处理的主要修补材料。该环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型固化剂及这种优质填料配制生产而成，具有高强度、高粘接、施工方便、无毒无污染、耐久性和耐候性好等特点，已成功应用于小浪底、三峡、二滩、紫平铺、瀑布沟、龚嘴等多个大中型水电站的过水建筑物过流面混凝土修复和抗冲磨层施工。NE-Ⅱ型环氧砂浆型环氧砂浆主要性能指标见表1。
表1NE-Ⅱ型环氧砂浆主要性能指标表
为将阳光照射对修补材料的耐久性破坏降低到最低点，延长环氧砂浆的使用年限，环氧砂浆施工结束后，在其表面涂刷DM-1200热反射隔热涂料。此种材料为一种太阳光反射隔热防腐涂料。它无毒无味，具有耐洗刷、耐污染且具有良好的耐候性。DM-1200热反射隔热涂料具体性能指标见表2。
表2DM-1200热反射隔热涂料具体性能指标
4、修补处理施工
4.1施工处理实施过程
使用吊笼在缺陷区下方安装悬空平台的方式作为作业平台，平台下方使用螺纹钢植入溢流面进行锚固，上面铺设满足缺陷处理的施工平台及护栏，而后先对混凝土表面的缺陷进行调查。对混凝土冲蚀坑槽，先用混凝土切割机沿缺陷边缘切割为规则形状，切割深度5mm，用电镐将深度不足处凿除至0.5mm，然后用钢丝刷配合高压风进行清洁处理，基础面清理干净后，再按环氧砂浆施工工艺要求用环氧砂浆进行修补，深度超过1.5cm的缺陷部位需要分层回填施工，每次施工厚度不超过1cm。外露钢筋头、管件头等应全部切除至混凝土表面以下，并采用NE-Ⅱ型环氧砂浆进行修补。环氧砂浆施工后24小时内，在表面涂抹两遍热反射隔热涂料，每次间隔2小时。在材料施工面的表面涂抹完成作业后拆除作业平台，切割锚固支撑件至混凝土内部5mm，而后环氧砂浆封堵。
4.2环氧砂浆施工工艺
4.2.1基面清洁干燥处理
用电动钢丝刷清除混凝土基面的污染物、薄弱层、松散颗粒；再用高压水反复冲洗基面，基面清洗干净后，对局部潮湿的基面还需进行干燥处理，干燥处理采用噴灯烘干或自然风干。
4.2.2底层基液拌制和涂刷
（1）底层基液的拌制
按比例将底层基液A、B组份倒入拌料桶中，用基液搅拌器搅拌均匀后使用。
（2）底层基液的涂刷
基液拌制后，用毛刷均匀地涂在基面上，基液刷得尽可能薄而均匀、不流淌、不漏刷。
（3）基液涂刷后静停一段时间后，手触拉丝现象，即可涂抹环氧砂浆。
4.2.3环氧砂浆的拌制
取环氧砂浆A组份倒入拌和机内，初拌1分钟后停机，将B组份徐徐加入拌和机内，搅拌均匀。
4.2.4涂抹环氧砂浆
将拌制好的环氧砂浆用抹刀涂抹到已刷好基液的基面上，涂抹时尽可能同方向连续摊料,并注意衔接处压实排气。边涂抹、边压实找平，表面提浆。涂层压实提浆后，间隔1小时左右，再次抹光，表面不得有连接缝和下滑现象。
用于小面积砼表层修补时，要先将砂浆用力摊铺压实，然后用抹刀拍打出浆，对边角接缝处要反复找平。必要时，用拍打出来的浆液填充细微接缝，并反复压实，消除缝茬。当边墙和顶拱的修补涂层厚度大于15mm时，应视涂层厚度的大小分层施工，并注意每层厚度不得大于10mm，施工间隔期不得少于24h。
4.2.5修补块边界缝的处理
各修补块周边的基液要求涂刷得均匀，无挂滴、无露白。环氧砂浆涂抹要求仔细压实，消除缝茬，保证修补区与未修补区的平顺衔接。
4.2.6施工面养护
施工面养护期为7天，养护期间的环氧砂浆面应避免硬物撞击、刮擦等。
5、结语
经过一个汛期的泄水运行，金安桥水电站右岸溢洪道溢流面环氧砂浆修补区域未出现冲蚀坑槽质量缺陷。
经过多年的探索和研究，环氧砂浆材料性能和可施工性不断的提高，已经成为一种可靠的混凝土缺陷修补材料并且形成了一套成熟的修补施工技术。在未来的水工过流建筑物混凝土缺陷施工处理工作中，环氧砂浆必将会发挥更大的作用并创造更大的效益。
参考文献：
[1]张涛，NE-Ⅱ型环氧砂浆的研制及其在水电工程上的应用，水利水电施工，2007，（03）.
[2]高富龙、张涛、黄俊伟，水工泄水建筑物抗冲磨机理及新型抗冲磨材料的研究与应用，谢水建筑物安全及新材料新技术应用论文集，2010.
[3]李佳，水电站泄洪洞底板过流面缺陷处理，城市建设论文研究，2013.
关键词：冲蚀坑槽；环氧砂浆
中图分类号：F407.9 文献标识码A
1、工程概述
金安桥水电站有限公司投资建设的金沙江金安桥水电站工程，位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。
工程枢纽主要由混凝土挡水重力坝、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪（冲沙）底孔、左岸冲沙底孔、坝后厂房及交通洞等永久建筑物及导流隧洞、围堰等临时建筑物组成，坝高160m、电站装机2400MW。泄洪消能建筑物由左、右底孔及其泄槽，溢流坝段、泄槽、消力池及海幔组成。
2、过流面缺陷现状描述及初步分析
溢洪道经过泄水运行后，溢流面多处出现混凝土冲蚀坑槽情况。虽然在坑槽形成的初期已经进行了修补处理，但由于修补材料性能不能满足要求并且施工方法不当，导致泄洪运行后修补的部位再次被破坏。不平顺的过流面会改变水体的流动状态，引起汽蚀，从而导致坑槽进一步扩大，形成恶性循环，严重影响水电站正常工作。经过两个汛期的泄水运行，溢洪道溢流面混凝土冲蚀坑槽最大面积已经超过20m2，平均深度约2cm，最深部位达到3cm。
3、修补材料
3.1修补材料的要求
溢洪道泄水时，水体会在溢流面上形成高剪应力，这就要求修补材料自身不但要有较高的强度，同时还要与混凝土本体有较好的粘接强度。而以往为了节约成本，加快施工进度，出现类似情况时往往选择使用高强砂浆进行修补处理，而这样只注重于材料本身的强度，而忽视了修补材料与混凝土本体的粘接强度，不能满足需要。总结以往经验，对修补材料提出以下要求：
（1）修补材料要求有较高的强度，包括抗压强度和抗拉强度。在泄水运行中，水体成紊流的运动状态，单位点对修补材料既有压应力也有拉应力，这就要求修补材料要有较高的强度。
（2）修补材料要与混凝土有较高的粘接强度。泄水运行时，水流总体对过流面形成高剪应力，只有修补材料与混凝土的粘接强度高，才能保证不易脱落。粘接强度大于混凝土本体的抗拉强度最佳。
（3）要有较好的耐久性。溢流面部位受阳光照射时间长，若材料没有较好的耐久性，或者未对修补材料进行耐久性处理，阳光的照射会加速材料的老化速度，缩短材料的使用寿命。
3.2材料的选择：
国内用于混凝土缺陷修补的材料类别较多，性能指标也各有差异。按照选材的要求、施工进度要求、经济性并参考其他大中型水电站泄洪建筑物的应用情况，主要从材料的抗压强度、抗拉强度、粘接强度等力学性能指标和耐久性、耐候性等特点出发，经过多种材料的对比，选择采用NE-Ⅱ型环氧砂浆作为本次混凝土掉块部位处理的主要修补材料。该环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型固化剂及这种优质填料配制生产而成，具有高强度、高粘接、施工方便、无毒无污染、耐久性和耐候性好等特点，已成功应用于小浪底、三峡、二滩、紫平铺、瀑布沟、龚嘴等多个大中型水电站的过水建筑物过流面混凝土修复和抗冲磨层施工。NE-Ⅱ型环氧砂浆型环氧砂浆主要性能指标见表1。
表1NE-Ⅱ型环氧砂浆主要性能指标表
为将阳光照射对修补材料的耐久性破坏降低到最低点，延长环氧砂浆的使用年限，环氧砂浆施工结束后，在其表面涂刷DM-1200热反射隔热涂料。此种材料为一种太阳光反射隔热防腐涂料。它无毒无味，具有耐洗刷、耐污染且具有良好的耐候性。DM-1200热反射隔热涂料具体性能指标见表2。
表2DM-1200热反射隔热涂料具体性能指标
4、修补处理施工
4.1施工处理实施过程
使用吊笼在缺陷区下方安装悬空平台的方式作为作业平台，平台下方使用螺纹钢植入溢流面进行锚固，上面铺设满足缺陷处理的施工平台及护栏，而后先对混凝土表面的缺陷进行调查。对混凝土冲蚀坑槽，先用混凝土切割机沿缺陷边缘切割为规则形状，切割深度5mm，用电镐将深度不足处凿除至0.5mm，然后用钢丝刷配合高压风进行清洁处理，基础面清理干净后，再按环氧砂浆施工工艺要求用环氧砂浆进行修补，深度超过1.5cm的缺陷部位需要分层回填施工，每次施工厚度不超过1cm。外露钢筋头、管件头等应全部切除至混凝土表面以下，并采用NE-Ⅱ型环氧砂浆进行修补。环氧砂浆施工后24小时内，在表面涂抹两遍热反射隔热涂料，每次间隔2小时。在材料施工面的表面涂抹完成作业后拆除作业平台，切割锚固支撑件至混凝土内部5mm，而后环氧砂浆封堵。
4.2环氧砂浆施工工艺
4.2.1基面清洁干燥处理
用电动钢丝刷清除混凝土基面的污染物、薄弱层、松散颗粒；再用高压水反复冲洗基面，基面清洗干净后，对局部潮湿的基面还需进行干燥处理，干燥处理采用噴灯烘干或自然风干。
4.2.2底层基液拌制和涂刷
（1）底层基液的拌制
按比例将底层基液A、B组份倒入拌料桶中，用基液搅拌器搅拌均匀后使用。
（2）底层基液的涂刷
基液拌制后，用毛刷均匀地涂在基面上，基液刷得尽可能薄而均匀、不流淌、不漏刷。
（3）基液涂刷后静停一段时间后，手触拉丝现象，即可涂抹环氧砂浆。
4.2.3环氧砂浆的拌制
取环氧砂浆A组份倒入拌和机内，初拌1分钟后停机，将B组份徐徐加入拌和机内，搅拌均匀。
4.2.4涂抹环氧砂浆
将拌制好的环氧砂浆用抹刀涂抹到已刷好基液的基面上，涂抹时尽可能同方向连续摊料,并注意衔接处压实排气。边涂抹、边压实找平，表面提浆。涂层压实提浆后，间隔1小时左右，再次抹光，表面不得有连接缝和下滑现象。
用于小面积砼表层修补时，要先将砂浆用力摊铺压实，然后用抹刀拍打出浆，对边角接缝处要反复找平。必要时，用拍打出来的浆液填充细微接缝，并反复压实，消除缝茬。当边墙和顶拱的修补涂层厚度大于15mm时，应视涂层厚度的大小分层施工，并注意每层厚度不得大于10mm，施工间隔期不得少于24h。
4.2.5修补块边界缝的处理
各修补块周边的基液要求涂刷得均匀，无挂滴、无露白。环氧砂浆涂抹要求仔细压实，消除缝茬，保证修补区与未修补区的平顺衔接。
4.2.6施工面养护
施工面养护期为7天，养护期间的环氧砂浆面应避免硬物撞击、刮擦等。
5、结语
经过一个汛期的泄水运行，金安桥水电站右岸溢洪道溢流面环氧砂浆修补区域未出现冲蚀坑槽质量缺陷。
经过多年的探索和研究，环氧砂浆材料性能和可施工性不断的提高，已经成为一种可靠的混凝土缺陷修补材料并且形成了一套成熟的修补施工技术。在未来的水工过流建筑物混凝土缺陷施工处理工作中，环氧砂浆必将会发挥更大的作用并创造更大的效益。
参考文献：
[1]张涛，NE-Ⅱ型环氧砂浆的研制及其在水电工程上的应用，水利水电施工，2007，（03）.
[2]高富龙、张涛、黄俊伟，水工泄水建筑物抗冲磨机理及新型抗冲磨材料的研究与应用，谢水建筑物安全及新材料新技术应用论文集，2010.
[3]李佳，水电站泄洪洞底板过流面缺陷处理，城市建设论文研究，2013.