淺談河口村水庫導(dǎo)流洞工程混凝土缺陷修補措施

□楊志超（河南省水利科學(xué)研究院）

□劍建波（河南省河口村水庫工程建設(shè)管理局）

1.工程概述

河南省河口村水庫位于濟源市克井鎮(zhèn)黃河一級支流沁河最后一段峽谷出口處，距下游五龍口水文站約9km。水庫控制流域面積9223km2，占沁河流域面積68.2%，占黃河三花間流域面積的22.2%。設(shè)計防洪標準為500年一遇，校核標準為2000年一遇，大壩全長465.00m，壩頂高程288.50m，最大壩高122.5m，總庫容3.17億m3，是一座以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、改善生態(tài)、保障南水北調(diào)工程防洪安全、為黃河干流調(diào)水調(diào)沙創(chuàng)造條件等綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。水庫主要工程由混凝土面板堆石壩、泄洪閘、溢洪道、引水發(fā)電系統(tǒng)以及對外交通公路等主要建筑物組成。

2#泄洪洞在施工期間承擔(dān)導(dǎo)流作用，故前期稱為導(dǎo)流洞。2#泄洪洞為城門洞型，明流洞，洞身斷面尺寸均為9.0m×13.5m，洞身長740m。進口底板高程為210m，進口為塔式框架結(jié)構(gòu)，塔高86.0m，進水塔設(shè)有事故平板門及弧形工作門各一道。導(dǎo)流洞混凝土澆筑總量7.8萬m3。

2.存在混凝土缺陷類型

導(dǎo)流洞洞身襯砌施工過程中出現(xiàn)的混凝土質(zhì)量缺陷類型如下：

2.1 麻面

混凝土表面局部缺漿粗糙，或有許多小凹坑，凹坑深度<10mm，但無鋼筋和碎石外露。它是由于模板表面粗糙、未清理干凈、潤濕不足、漏漿、振搗不實、氣泡未排出以及養(yǎng)護不好所致。

2.2 蜂窩

混凝土表面無水泥砂漿，砂漿少碎石多，碎石之間出現(xiàn)空隙，形成蜂窩狀的孔洞，孔洞深度>10mm。它主要是由配合比不準確、漿少石子多或攪拌不勻、澆筑方法不當、振搗不合理，造成砂漿與石子分離、模板嚴重漏漿等原因產(chǎn)生。

2.3 錯臺

兩層混凝土之間的模板因加固不牢在澆筑過程中形成的混凝土錯位。

2.4 掛簾

在老混凝土面上澆筑新混凝土?xí)r，由接縫處模板縫隙流至老混凝土面上的漿液。

2.5 氣泡

拆模后混凝土表面出現(xiàn)有氣孔狀。

2.6 裂縫

混凝土硬化過程中，由于混凝土脫水引起收縮或者受溫度高低的溫差影響，引起脹縮不均勻而產(chǎn)生的裂縫。

3.缺陷原因分析

3.1 出現(xiàn)蜂窩、麻面原因分析

3.1.1 鋼模板脫模劑涂刷不均勻，拆模時混凝土表面粘結(jié)模板，造成混凝土面有麻面現(xiàn)象。

3.1.2 拆模時間早、漏振、下料方法不對、骨料分離、鋼筋網(wǎng)過密、混凝土坍落度過小、結(jié)構(gòu)形體限制等。

3.1.3 模板接縫拼裝不嚴密，灌注混凝土?xí)r縫隙漏漿，造成混凝土面有麻面現(xiàn)象。

3.1.4 混凝土振搗不密實，混凝土中的氣泡未排出，一部分氣泡停留在模板表面，氣泡較多時形成麻面，停留氣泡少時出現(xiàn)蜂窩。

3.2 出現(xiàn)混凝土錯臺及掛簾的原因分析

混凝土澆筑產(chǎn)生錯臺缺陷主要是由模板原因造成的。模板設(shè)計不合理、模板規(guī)格不統(tǒng)一、安裝時模板加固不牢或在澆筑過程中不注意跟進調(diào)整，使模板間產(chǎn)生相對錯動，都會引起錯臺。特別是模板下部與老混凝土搭接不嚴密或不牢固，留下縫隙，引起澆筑時漏漿，是產(chǎn)生錯臺和掛簾的主要原因。

老混凝土立面不垂直或不平整、分縫線不直、老混凝土出現(xiàn)豎向錯臺、新混凝土模板上部拉桿太緊等等。

3.3 出現(xiàn)氣泡原因分析

形成氣泡缺陷的原因常見的是澆筑分層厚度過大、氣泡溢出表面的距離大，此時振搗稍有不足，便容易形成氣泡。同時，脫模劑的影響也不容忽視。涂刷在模板表面的脫模劑(隔離劑)一般為油性，如果脫模劑濃度過稠、涂刷厚度過大時，在表面張力的作用下，包裹混凝土內(nèi)的氣體吸附于模板表面，形成較難溢出倉外的氣泡，在混凝土凝固拆模后便成為氣泡缺陷。

引氣劑產(chǎn)生的密集小氣泡、減水劑產(chǎn)生的大氣泡、高頻振搗器產(chǎn)生的小氣泡等，和配合比有關(guān)的氣泡如高流態(tài)混凝土、加冰混凝土停留時間長等,這些氣泡很難排除干凈，而且加氣引氣劑的目的是在混凝土中形成密集微氣泡，增加混凝土的抗凍性和耐久性，因此沒必要把內(nèi)部氣泡排干凈，表面氣泡只處理影響美觀的部位即可。

3.4 出現(xiàn)裂縫原因分析

混凝土在澆筑過程中裂縫的形成有很多原因，主要有以下幾個方面：

3.4.1 干縮裂縫

一般是淺層裂縫。產(chǎn)生的原因主要是由于混凝土內(nèi)外失水程度不同而導(dǎo)致收縮量變形不同的結(jié)果?；炷潦芡獠凯h(huán)境如溫度、風(fēng)速等的影響，表面水分損失過快、收縮較大；內(nèi)部濕度變化較小收縮較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，多位于平面幾何中心附近。大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多平行其短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕，影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

3.4.2 塑性收縮裂縫

一般是面裂。產(chǎn)生的原因主要是混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產(chǎn)生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。

4.混凝土缺陷修補措施

4.1 表面缺陷修補原則及要求

4.1.1 HF混凝土表面出現(xiàn)的蜂窩、孔洞、麻面等>5mm且<5cm的缺陷可采用無毒環(huán)保型的環(huán)氧砂漿（如中國水電十一局鄭州可研設(shè)計有限公司開發(fā)的NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿系列進行產(chǎn)品）進行修補、對于麻面（輕微）、氣泡等<5mm的薄層缺陷采用環(huán)氧膠泥進行修補；對于>5cm的缺陷采用細石環(huán)氧混凝土修補。

4.1.2 面積>1.0m2、深度超過10cm的缺陷，應(yīng)在基面安裝30cm×30cm、孔深50cm的ф16樹脂錨桿，布設(shè)20cm×30cm的ф16鋼筋網(wǎng)片，然后回填環(huán)氧混凝土或HF混凝土進行修補。

4.1.3 對于HF混凝土的錯臺、脹模等缺陷先鑿除處理，再按上述要求進行修補。

4.1.4 修補材料的品質(zhì)和貯存應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定。修補材料的配比必須在滿足設(shè)計強度的情況下通過實驗確定，并報監(jiān)理審批后實施。

4.1.5 對于HF混凝土缺陷修補材料，也可采用預(yù)縮砂漿替代環(huán)氧砂漿。

4.1.6 對于地質(zhì)雷達檢測出來的混凝土密實度缺陷，先采用水泥灌漿處理，再采用化學(xué)灌漿處理。

4.2 表面缺陷修補施工技術(shù)要求

4.2.1 修補前混凝土缺陷基面表面乳皮和粘附在表面的污染物、薄弱層及松散顆粒、氣泡孔內(nèi)泥漿必須清理干凈，露出新鮮骨料，并用高壓風(fēng)槍清除表面的砂粒、粉塵及其他污物。

4.2.2 采用圓片鋸等切槽，形成整齊規(guī)則的修補邊緣，輪廓線間夾角≥90°。

4.2.3 回填修補材料前，基面應(yīng)涂刷與修補材料相適應(yīng)的基液界面粘接材料。

4.2.4 采用樹脂材料修補時，基面應(yīng)保持干燥或滿足修補材料允許的濕度要求；采用水泥類材料修補時，基面應(yīng)吸水飽和，但表面不能有明水。

4.2.5 修補時在槽面涂刷粘接劑后，回填修補材料，涂抹時應(yīng)盡可能同方向連續(xù)攤鋪，并注意銜接處壓實排氣，邊涂抹邊壓實找平，表面提漿。同時應(yīng)人工振搗密實或用力壓實并及時反復(fù)揉壓抹平。

4.2.6 修補材料必須在界面粘接材料適用時間內(nèi)回填。

4.2.7 所有修補表面應(yīng)與原有混凝土表面齊平并壓光平整。

5.混凝土裂縫處理措施

5.1 裂縫處理原則及要求

5.1.1 混凝土出現(xiàn)的裂縫，其處理應(yīng)按照《混凝土養(yǎng)護修理規(guī)程》SL230-98D的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

5.1.2 外露混凝土建筑物裂縫，當縫寬<0.1mm時裂縫不做處理，當縫寬在0.1～0.35mm時采用表面鑿槽封縫處理，當縫寬>0.35mm及有滲水的裂縫均采用先鑿槽封縫再化學(xué)灌漿法處理。

5.1.3 裂縫處理時鑿槽封縫材料可采用無毒環(huán)保型環(huán)氧砂漿或環(huán)氧膠泥，但該環(huán)氧砂漿（環(huán)氧膠泥）應(yīng)具有可伸縮變形的彈性（也稱彈性環(huán)氧砂漿），環(huán)氧的粘度（25℃）為6～26pa.s。彈性環(huán)氧砂漿、環(huán)氧膠泥的配合比必須在滿足設(shè)計強度的情況下通過試驗確定，各種修補材料的品質(zhì)和貯存應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

5.1.4 裂縫修補施工應(yīng)在5～25℃環(huán)境條件下進行，不應(yīng)在雨雪或大風(fēng)惡劣氣候的露天環(huán)境進行，灌漿應(yīng)在裂縫開度大時進行。

5.1.5 裂縫處理前應(yīng)仔細檢查裂縫部位，清理縫面的浮塵和污物并沖洗干凈，落實縫面的寬度、長度和深度。

5.2 裂縫鑿槽封縫法施工技術(shù)要求

裂縫寬度在0.1～0.35mm時采用鑿槽封縫法處理，沿裂縫鑿U型槽，槽寬、深為4～5cm，采用彈性環(huán)氧砂漿修補，修補施工技術(shù)要求同混凝土表面缺陷修補。

6.結(jié)語

混凝土表面的質(zhì)量缺陷要制定有針對性的缺陷修補、處理辦法，并不斷研究新材料、新工藝，不斷改進混凝土施工工藝和施工組織，完善施工技術(shù)，持續(xù)改進混凝土質(zhì)量，不斷推進項目施工技術(shù)進步，達到減少混凝土缺陷的目的。因此，分析混凝土缺陷產(chǎn)生的原因，積極采取措施預(yù)防缺陷的發(fā)生是混凝土施工的根本。

在水工施工技術(shù)日益發(fā)展、施工企業(yè)混凝土內(nèi)在質(zhì)量普遍得到保證、技術(shù)水平逐步同質(zhì)化的情況下，防治水工混凝土表面缺陷、提高水工混凝土外觀質(zhì)量對施工企業(yè)體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢、提高自身競爭能力具有現(xiàn)實意義。