某水電站水墊塘混凝土表面缺陷修補(bǔ)施工技術(shù)

岳名濤，李焰

（葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)公司，湖北宜昌443002）

1 工程概況

某混凝土雙曲拱壩電站大壩下游水墊塘建基面高程1591 m，底板混凝土面高程1595 m，護(hù)坡混凝土坡比1∶0.5，坡頂高程1661 m。底板寬度47.76 m，自溢流中心線向兩邊按15 m分縫；底板及邊坡混凝土強(qiáng)度為C9030，高程1600 m以下表層澆筑一層厚40 cm C9050抗沖耐磨混凝土。

水墊塘混凝土表面缺陷有錯(cuò)臺(tái)、掛簾、氣泡和蜂窩麻面等，必須進(jìn)行缺陷處理以滿足建筑物的長(zhǎng)期運(yùn)行要求。

2 缺陷分類及處理要求、方法

2.1 缺陷類型及分布情況

對(duì)某電站水墊塘混凝土缺陷部位的檢測(cè)可采用卷尺、測(cè)縫儀、水平尺、小錘及鋼尺等工具進(jìn)行人工檢查，同時(shí)按長(zhǎng)錦監(jiān)CⅢ［2011］146號(hào)《對(duì)＜大壩右岸水墊塘混凝土表面缺陷修補(bǔ)措施＞的批復(fù)》要求進(jìn)行記錄。經(jīng)檢查，目前存在的混凝土表面缺陷有以下幾種：①混凝土表面蜂窩麻面；②層間縫和結(jié)構(gòu)縫出現(xiàn)的錯(cuò)臺(tái)、掛簾；③混凝土氣泡；④外露鋼筋頭、管件頭；⑤混凝土淺表裂縫。缺陷匯總見表1。

2.2 缺陷分類及處理要求

根據(jù)該大壩水墊塘的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行條件及功能，將混凝土表面缺陷處理分為兩大類，即過流面和非過流面。不同類型應(yīng)有相對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)措施。過流面指長(zhǎng)期運(yùn)行在水中，如水墊塘底板及邊墻1645 m高程以下部位，其缺陷修補(bǔ)要滿足平整度及抗?jié)B性要求；非過流指有外觀要求的永久暴露面，如高程1645 m以上邊墻。其中非過流表面缺陷對(duì)建筑物正常運(yùn)行影響不大，處理原則以注重外觀且盡量不損傷混凝土面為宜（見表2）。

2.3 處理方法

混凝土表面質(zhì)量缺陷處理要求應(yīng)滿足電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T5144-2001《水工混凝土施工規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件要求。

在滿足設(shè)計(jì)要求及過流面混凝土功能要求外，處理中應(yīng)遵循盡量少損傷母體的原則。

2.3.1 蜂窩處理

表1 水墊塘混凝土缺陷匯總Table 1 Defects of the concrete of the cushion pool

表2 水墊塘混凝土缺陷分類及處理要求Table 2 Classes of the concrete defects and treatment requirements

蜂窩麻面是混凝土表面局部缺漿粗糙或露石、有小凹坑現(xiàn)象。其形成的主要原因是：①模板表面不光滑，澆筑前有硬水泥漿垢存在；②脫模劑涂抹不均；③模板補(bǔ)縫不嚴(yán)密或在連接螺栓孔處產(chǎn)生輕微漏漿；④混凝土拌和料中細(xì)集料偏少；⑤模板邊角處混凝土振搗不充分。

蜂窩處理時(shí)，用鑿鏟進(jìn)行鑿槽，采用不低于原混凝土強(qiáng)度的環(huán)氧膠泥、砂漿等填補(bǔ)材料進(jìn)行填補(bǔ)，具體工序如下：

（1）將缺陷部位松散混凝土鑿除，直至密實(shí)混凝土。鑿坑四周成方形、圓形或多邊形，避免出現(xiàn)銳角的部位。鑿除蜂窩時(shí)，鑿鏟應(yīng)垂直混凝土表面施工，避免鑿坑修補(bǔ)環(huán)氧砂漿或膠泥與保留混凝土成尖角搭接，并控制周邊修補(bǔ)厚度不小于1.0 cm。鑿?fù)谶^程中，應(yīng)避免造成周邊混凝土表面脫皮，鑿?fù)诘纳疃纫暼毕菁芸盏纳疃榷ǎ瓌t上不小于1 cm；鑿?fù)诤?，如鋼筋出露，鑿除深度控制至鋼筋底面以下不小? cm。

（2）混凝土表面蜂窩原則上采用環(huán)氧膠泥修補(bǔ)，對(duì)于深度大于3 cm以上的蜂窩缺陷，擬分層修補(bǔ)，先用預(yù)縮砂漿填補(bǔ)至距混凝土表面1 cm，然后表面用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。

（3）采用預(yù)縮砂漿先行填坑的蜂窩，應(yīng)將蜂窩鑿除后的表面清洗潔凈，并充分濕潤(rùn)后，涂一層凈漿，然后鑲補(bǔ)預(yù)縮砂漿。

（4）采用環(huán)氧砂漿或環(huán)氧膠泥進(jìn)行蜂窩鑲補(bǔ)時(shí)，將蜂窩鑿除后的表面清理潔凈，在確定無明顯滲水條件下，方可先涂環(huán)氧基液，再鑲補(bǔ)環(huán)氧砂漿或膠泥。否則，采取導(dǎo)水措施并用噴燈烘烤后方可進(jìn)行施工。

2.3.2 麻面處理

麻面的處理從麻面產(chǎn)生深度進(jìn)行了劃分，并根據(jù)深度的不同進(jìn)行不同的處理方法，具體如下：

（1）深度＜5 mm的麻面，主要采用打磨的方式處理，麻面磨除深度不小于麻面深度，磨平后先清洗潔凈打磨后的表面，然后涂抹一道環(huán)氧基液，表面用環(huán)氧膠泥抹平；打磨后，若留有砂線，應(yīng)將其內(nèi)污垢清除后，涂抹一道環(huán)氧基液，再鑲補(bǔ)環(huán)氧膠泥。對(duì)于局部打磨后形成的小坑，可將坑內(nèi)清理干凈后，涂抹一道環(huán)氧基液，用環(huán)氧膠泥修補(bǔ)平整。

（2）深度≥5 mm的麻面，先標(biāo)定范圍鑿成四邊形或多邊形等規(guī)則面，麻面鑿除深度應(yīng)達(dá)到最凹處，周邊至堅(jiān)實(shí)混凝土基面深度不小于5 mm，并清洗潔凈打磨后的表面，涂抹一道環(huán)氧基液，表面用環(huán)氧膠泥抹平。

2.3.3 錯(cuò)臺(tái)、掛簾的處理

錯(cuò)臺(tái)是指拆模后，混凝土表面模板接縫處產(chǎn)生超出施工要求的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象；產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)的主要原因是：①模板本身平整度不高，拼接不嚴(yán)密，使?jié)仓幕炷两涌p處產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)；②模板支模不牢固，在澆筑過程中產(chǎn)生跑模現(xiàn)象；③相鄰模板規(guī)格、厚度不一，拼接不密實(shí)。

掛簾是指在混凝土構(gòu)造物表面有水泥漿液或砂漿粘附的現(xiàn)象。產(chǎn)生掛簾的主要原因是：①上層構(gòu)造物澆筑時(shí)產(chǎn)生漏漿，漿液流到下層混凝土構(gòu)造物表面所形成；②灌漿施工中漿液外露到附近混凝土表面形成；③沖倉水或混凝土澆筑振搗漿液外溢。

混凝土表面錯(cuò)臺(tái)、掛簾采用鑿除及砂輪打磨，使其與周邊混凝土保持平順連接，平整度按要求控制順流向小于1∶30，垂直流向小于1∶10；錯(cuò)臺(tái)形成的漏漿掛簾應(yīng)全部鏟除。

2.3.4 氣泡處理

氣泡處理按氣泡外露直徑的不同，采用相應(yīng)的處理方法進(jìn)行處理。具體施工方法如下：

迎水面氣泡的外露直徑≥5 mm，用小鋼件鑿開并清除氣泡孔周圍的乳皮，經(jīng)清洗干凈和吸干水分后，用環(huán)氧膠泥填實(shí)抹光，修補(bǔ)前應(yīng)清除氣泡外表的薄殼、乳皮，以提高嵌填質(zhì)量。氣泡內(nèi)的污垢乳皮，應(yīng)用高壓水槍清掃徹底。環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)應(yīng)在氣泡孔內(nèi)干燥后進(jìn)行，密集區(qū)以滿補(bǔ)為宜，分散區(qū)也可以采用點(diǎn)補(bǔ)。最后一道工序采用滿刮修補(bǔ)時(shí)，不允許在混凝土面留下刮痕。

氣泡的外露直徑＜5 mm，不處理。

2.3.5 外漏鋼筋頭、管件頭的處理

在水工建筑物混凝土體表面常會(huì)有混凝土構(gòu)造物內(nèi)部向外延伸的用于支護(hù)模板的拉筋，在拆除模板后遺留下許多鋼筋頭或管件頭。外露鋼筋頭、管件頭不僅對(duì)水工建筑物外觀有影響，更要注意的是，溢流壩面外露鋼筋頭因?yàn)殚L(zhǎng)期處于水面以下浸泡狀態(tài)，容易產(chǎn)生腐蝕破壞，對(duì)壩體安全性及牢固性有一定影響。

處理方法具體如下：

迎水面用手持砂輪沿混凝土表面將鋼筋頭、管件頭切除，并磨到混凝土面以下1～2 cm，清洗干凈后，先涂刷一道水泥素漿，再采用環(huán)氧膠泥回填壓實(shí)并抹平。

如果外露鋼筋頭、管件頭部位預(yù)埋有木板和其它雜物，應(yīng)先將木板和雜物鑿出，再用砂輪切割機(jī)將鋼筋頭齊根切除。將孔內(nèi)殘碴清除并清洗干凈且涂刷水泥素漿，回填預(yù)縮砂漿，并抹平壓光。

非迎水面用砂輪沿混凝土表面將鋼筋頭、管件頭切除并與周邊混凝土磨平。

嚴(yán)禁采用氣割沿混凝土永久外露面割除鋼筋頭及管件頭或采用錘擊將砂輪機(jī)未切斷的鋼筋頭及管件敲掉，修補(bǔ)過程中確保周邊混凝土不受損傷。

2.3.6 表面缺損、非受力鋼筋露筋、小孔洞（孔徑大于20 mm）的處理

露筋是指鋼筋混凝土構(gòu)件中主筋、副筋、箍筋等局部未被水泥漿液包裹而外露的現(xiàn)象。露筋情況根據(jù)程度分為表面露筋和較深露筋，其產(chǎn)生的原因主要是：①綁扎鋼筋骨架時(shí)，鋼筋保護(hù)層墊塊間隔過大或漏放導(dǎo)致鋼筋與模板間隙偏小或緊貼；②混凝土拌和料中粗集料粒徑過大造成漿液無法完全填充的孔洞或水泥漿液偏少無法完全包裹表層鋼筋；③支模不密產(chǎn)生漏漿或拆模過早產(chǎn)生部分混凝土脫落，造成內(nèi)部鋼筋外露。

對(duì)表面缺損缺陷的處理按其深度的不同及有無露筋，實(shí)施不同的處理方法，具體如下：

深度＜100 mm，將其周邊切割成規(guī)則形狀并鑿至混凝土密實(shí)面后（若有露筋，則需加深鑿至鋼筋以內(nèi)50 mm），清洗干燥后，分層回填預(yù)縮砂漿、壓實(shí)抹光。

深度＞100 mm，應(yīng)澆筑回填小一級(jí)配混凝土（即骨料最大粒徑為10 mm）。

因混凝土澆筑欠振漏振而形成的小孔洞，須在混凝土拆模后及時(shí)修補(bǔ)，以使修補(bǔ)材料與混凝土有較好的粘結(jié)。

2.3.7 淺表裂縫處理

淺表裂縫是由于混凝土拌和物內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)生的收縮、膨脹及變形，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生許多微小孔隙、氣穴或微小裂縫，在受到自身或外部力作用或溫度等因素的影響下，產(chǎn)生肉眼可見的分布在混凝土淺表層的裂縫。如在高溫環(huán)境下過份振搗也會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮增大，產(chǎn)生表面的收縮裂縫。

根據(jù)裂縫寬度分為淺表裂縫和深層裂縫，采取不同的處理方法，具體如下：

對(duì)于寬度小于0.1 mm的淺層裂縫，擬沿裂縫20 mm范圍內(nèi)用鋼絲刷刷毛，然后用丙酮清洗表面，涂一道環(huán)氧基液進(jìn)行密封處理即可；裂縫寬度在0.1～0.2 mm區(qū)間時(shí)，順裂縫發(fā)展方向，鑿一條寬80 mm、深15～30 mm的矩形槽，槽頭兩端超出原裂縫端頭30 cm，然后采用M45預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿抹光壓實(shí)。

3 修補(bǔ)材料及施工工藝

3.1 預(yù)縮砂漿

預(yù)縮砂漿主要用于因鑿除鋼筋露頭、架空鑿槽處理等所形成深度超過25 mm的孔洞或小面積施工缺陷填補(bǔ)。預(yù)縮砂漿主要力學(xué)性能指標(biāo)：28 d抗壓強(qiáng)度≥45 MPa；抗拉強(qiáng)度≥4.0 MPa；與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度≥1.5 MPa。

3.1.1 原材料性能控制指標(biāo)

（1）水泥：應(yīng)采用與母體混凝土同生產(chǎn)廠家、同品種、同型號(hào)的新鮮水泥，水泥質(zhì)量應(yīng)滿足國(guó)標(biāo)GB175-2007的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

（2）砂：采用河砂或新鮮人工砂，并經(jīng)2.5 mm孔徑篩過篩，細(xì)度模數(shù)1.8～2.3。

（3）水：應(yīng)符合拌制混凝土用水要求。

3.1.2 砂漿配置及修補(bǔ)

（1）預(yù)縮砂漿施工配合比應(yīng)通過配比試驗(yàn)確定，一般采用水膠比0.3～0.4，灰砂比1∶2～1∶2.6，可加入適量減水劑。

（2）預(yù)縮砂漿拌制材料稱量嚴(yán)格按配合比進(jìn)行。拌出的砂漿以手握成團(tuán)、手上有濕痕而無水膜為宜。拌制好的砂漿應(yīng)用塑料布遮蓋存放0.5～1 h后使用，并在4 h內(nèi)使用完畢，超過時(shí)間的砂漿不準(zhǔn)使用。

（3）采用預(yù)縮砂漿形成永久表面時(shí)，采用白水泥與混凝土同類水泥混合料作為膠凝材料，使拌制的預(yù)縮砂漿顏色與混凝土一致。

（4）修補(bǔ)面先進(jìn)行毛面處理并沖刷干凈，并在修補(bǔ)前保持濕潤(rùn)，且無明顯的積水。

（5）修補(bǔ)前，在基面涂一道厚1 mm左右的水泥漿（水灰比0.4～0.45），涂刷水泥漿液和填塞預(yù)縮砂漿交叉進(jìn)行，以確保施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。水泥漿液涂刷前，用棕刷清除混凝土面的微量粉塵，以確保基液的粘結(jié)強(qiáng)度。然后分25～40 mm層厚填入預(yù)縮砂漿，用木錘拍打搗實(shí)至表面出現(xiàn)少量漿液；層間用鋼絲刷刷毛，逐層連續(xù)作業(yè)直至修補(bǔ)工作完成。修補(bǔ)外露面應(yīng)壓實(shí)并抹光。

（6）填入預(yù)縮砂漿，用木棒拍打搗實(shí)直至表面出現(xiàn)漿液。砂漿按每層厚4～5 cm鋪料和搗實(shí)（搗實(shí)后厚度約2～3 cm），每層搗實(shí)到表面出現(xiàn)少量漿液為度。作為永久面時(shí)，用抹刀反復(fù)抹壓至表面平整光滑、密實(shí)。

（7）對(duì)修補(bǔ)厚度超過80 mm的部位，除表層用預(yù)縮砂漿外，其內(nèi)部可用砂漿中摻入適量5～20 mm小石的預(yù)縮混凝土填補(bǔ)。

（8）預(yù)縮砂漿填補(bǔ)完成后，應(yīng)保濕養(yǎng)護(hù)6-8 d。

（9）外觀控制：平整光滑，無龜裂，接縫橫平豎直無錯(cuò)臺(tái)。

（10）內(nèi)部質(zhì)量：修補(bǔ)后砂漿強(qiáng)度達(dá)25 MPa以上時(shí)（施工時(shí)抽樣成型決定強(qiáng)度），用小錘敲擊表面，聲音清脆者合格，聲音發(fā)啞者鑿除后重新修補(bǔ)。

3.2 環(huán)氧膠泥

環(huán)氧膠泥修補(bǔ)一般用于厚度為5 mm左右、范圍較小的缺陷區(qū)處理?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，根據(jù)監(jiān)理工程師的指示或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整調(diào)處理范圍。環(huán)氧膠泥主要力學(xué)性能指標(biāo)：7 d抗壓強(qiáng)度≥65 MPa；抗拉強(qiáng)度≥20.0 MPa；與混凝土面粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5 MPa。

主要工藝措施：

（1）環(huán)氧膠泥經(jīng)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定選用的膠材與水泥拌和配制。水泥摻量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，通過生產(chǎn)性試驗(yàn)確定的配比嚴(yán)格控制。

（2）為保證環(huán)氧膠泥顏色與混凝土一致，用水泥配色。配制環(huán)氧膠泥時(shí)，隨時(shí)拌制隨時(shí)使用，并要求在0.5 h內(nèi)用完。

（3）環(huán)氧膠泥修補(bǔ)基面必須清理潔凈，且保持干燥。修補(bǔ)應(yīng)分兩次或多次進(jìn)行，且來回刮和擠壓，將修補(bǔ)氣泡孔內(nèi)的氣體排出，以保證孔內(nèi)填充密實(shí)，膠泥與混凝土基面粘結(jié)牢靠。待膠泥材料完成收縮后，再進(jìn)行一次涂刷處理，最后進(jìn)行局部的填補(bǔ)和表面收光。

（4）填補(bǔ)環(huán)氧膠泥時(shí)，先用木板反復(fù)拍打搗實(shí)直至表面出現(xiàn)漿液，然后用鐵抹子壓光抹平。

（5）氣泡內(nèi)填補(bǔ)環(huán)氧膠泥時(shí)，采用劈灰刀將環(huán)氧膠泥壓入氣泡孔內(nèi)刮平。刮補(bǔ)時(shí)，不得在混凝土表面留下刮痕。

（6）外觀控制：平整光滑，無龜裂，接縫橫平豎直無錯(cuò)臺(tái)。

內(nèi)部質(zhì)量：環(huán)氧膠泥凝固后，用小錘敲擊表面，聲音清脆者合格，聲音發(fā)啞者鑿除后重新修補(bǔ)。

3.3 環(huán)氧砂漿

環(huán)氧砂漿修補(bǔ)主要用于高速過流面，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況整調(diào)處理范圍。環(huán)氧砂漿主要力學(xué)性能指標(biāo)：7 d抗壓強(qiáng)度≥90 MPa；抗拉強(qiáng)度≥10.0 MPa；與混凝土面粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5 MPa或大于混凝土抗拉強(qiáng)度。

主要工藝措施：

（1）環(huán)氧砂漿原材料及配合比經(jīng)生產(chǎn)性試驗(yàn)選定，環(huán)氧砂漿拌和設(shè)計(jì)應(yīng)使最終凝固時(shí)間在2～4 h之間。

（2）制備環(huán)氧砂漿時(shí)，將已配制的A型材料和B型材料充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯?。配制環(huán)氧砂漿時(shí)，隨時(shí)拌制隨時(shí)使用，并要求在0.5 h內(nèi)用完。

（3）高速過流面的修補(bǔ)應(yīng)當(dāng)使用環(huán)氧砂漿，其它部位施工缺陷修補(bǔ)需要使用環(huán)氧砂漿應(yīng)經(jīng)監(jiān)理機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)。只有當(dāng)氣溫和混凝土表面溫度均在5℃以上時(shí)才能使用環(huán)氧砂漿。

（4）環(huán)氧砂漿修補(bǔ)接觸基面必須根除已鑿松裂和殘留的混凝土殘?bào)w，沖洗干凈，并保持干燥。

（5）環(huán)氧砂漿修補(bǔ)前，修補(bǔ)基面需先涂刷一層環(huán)氧基液，并在用手觸摸不粘手并能拔絲時(shí)（約30 min）再填補(bǔ)環(huán)氧砂漿。

（6）環(huán)氧砂漿修補(bǔ)立面時(shí)，要特別注意與混凝土面的結(jié)合質(zhì)量，防止脫空或下墜凸出。施工中，如發(fā)現(xiàn)脫空必須徹底切割鑿除重新修補(bǔ)，下墜凸出部位必須打磨平整，直至合格。

（7）環(huán)氧砂漿修補(bǔ)厚度控制在5～25 mm內(nèi)。修補(bǔ)厚度超過20 mm時(shí)，應(yīng)分層嵌補(bǔ)，每層嵌補(bǔ)厚度控制10～15 mm，一次修補(bǔ)面積控制不大于1.5×3 m2。

（8）環(huán)氧砂漿修補(bǔ)完成后，應(yīng)養(yǎng)護(hù)5-7 d，養(yǎng)護(hù)溫度宜控制在20℃左右。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不得受水浸泡或外力沖擊。

（9）外觀控制：平整光滑，無龜裂，接縫橫平豎直無錯(cuò)臺(tái)。

內(nèi)部質(zhì)量：環(huán)氧砂漿凝固后，用小錘敲擊表面，聲音清脆者合格，聲音發(fā)啞者鑿除后重新修補(bǔ)。

4 結(jié)語

混凝土表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)處理時(shí)，遵循“寧磨不修、寧磨不補(bǔ)”的處理原則，將對(duì)原混凝土的損傷盡量降到最小。

通過對(duì)水工建筑物混凝土表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)處理，不僅美化了建筑物外觀，而且保障了建筑物的安全、穩(wěn)定性，消除了質(zhì)量隱患。尤其是對(duì)過水面混凝土表面缺陷的處理，杜絕了建筑物二次缺陷的發(fā)生，間接防止了建筑物安全事故的發(fā)生?！?/p>

[1]陳福厚,周厚德,史振寰,等.DL/T5144-2001,水工混凝土施工規(guī)范[S].

[2]孫志恒.水工混凝土建筑物的檢測(cè)、評(píng)估與缺陷修補(bǔ)工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社.

[3]周厚德,李焰.DL/T5148-2012,水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范[S].