高強(qiáng)混凝土在混凝土壩體破碎處的維修應(yīng)用

李廣良

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

某水利樞紐位于黃河中游，樞紐的主要任務(wù)是供水結(jié)合發(fā)電調(diào)峰，兼有防洪、防凌作用。攔河壩為混凝土重力壩，從左至右分為22個壩段。

泄水建筑物過流部位在經(jīng)受多年過流和凍融破壞后，出現(xiàn)各種破損，考慮后期運(yùn)行安全，對溢流面、護(hù)坦、導(dǎo)墻進(jìn)行維修加固。對破損部位混凝土采用錨桿、高強(qiáng)混凝土、環(huán)氧砂漿抹面處理等一系列工程措施進(jìn)行修復(fù)。

高強(qiáng)混凝土在我國已使用多年，使用高強(qiáng)混凝土對老混凝土的修補(bǔ)技術(shù)近年來已逐漸成熟，我國上世紀(jì)90年代以前修筑的混凝土壩已運(yùn)行20多年以上，有的甚至運(yùn)行50多年，經(jīng)過多年的凍融、碳化、氧化，混凝土表面均出現(xiàn)不同程度的破損老化，采用高強(qiáng)混凝土對破損混凝土的修補(bǔ)具有投資少、工期短等優(yōu)點(diǎn)，在對破損混凝土加固中得到普遍應(yīng)用。

1 施工要求

本次修復(fù)根據(jù)混凝土破損程度分別鑿除，破損深度小于2 cm的部位鑿除至2 cm，涂抹界面膠，抹2 cm厚的環(huán)氧砂漿；缺陷損壞深度大于2 cm，小于10 cm的部位，鑿至新鮮密實混凝土，滾涂界面膠，回填預(yù)收縮砂漿，上層表面抹2 cm環(huán)氧砂漿；鑿除深度大于10 cm的部位，鑿除至新鮮密實的混凝土面，打樹脂錨桿，涂抹界面膠，打高強(qiáng)混凝土，最后環(huán)氧砂漿抹面。

2 施工程序

施工準(zhǔn)備→老混凝土風(fēng)化、碳化處鑿除→樹脂錨桿→涂刷界面膠→澆筑高強(qiáng)混凝土→環(huán)氧砂漿抹面。

3 具體施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1施工用風(fēng)、水、電

施工用風(fēng)采用集中供風(fēng)，由于工期緊，壩面風(fēng)化、碳化混凝土的鑿除無法利用破碎錘等較大型施工機(jī)械，只能采用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆等小型施工機(jī)械，故施工用風(fēng)量較大，分別在大壩下游左、右岸臺地布置集中供風(fēng)站，接管路至修復(fù)壩段，管路末端設(shè)置風(fēng)包，風(fēng)鎬、風(fēng)鉆等施工機(jī)械從末端風(fēng)包處連接。施工用水從水井中抽取。施工用電從附近電網(wǎng)接取。

3.1.2混凝土拌和系統(tǒng)

本工程混凝土用量大，施工強(qiáng)度大，高強(qiáng)混凝土對拌和機(jī)械要求高，故現(xiàn)場配置了2套HZS30型混凝土拌和站。

3.2 老混凝土風(fēng)化、碳化處鑿除

由于本工程混凝土鑿除需保留原鋼筋，故不能用無聲炸藥和破碎錘，全部采用風(fēng)鎬和小型風(fēng)鉆進(jìn)行，施工前，首先探明現(xiàn)有鋼筋混凝土的鋼筋位置，并用墨斗彈出原有鋼筋的位置，然后采用盤踞將需鑿除部位的混凝土分塊，鑿除深度小于等于5 cm的部位人工風(fēng)鎬鑿除；大于5 cm的部位先用小型風(fēng)鉆鑿孔，人工風(fēng)鎬鑿除。鑿除的渣料人工鏟運(yùn)成堆，手推車運(yùn)至壩體下游左岸空地平臺，8 t自卸汽車運(yùn)輸至業(yè)主指定地點(diǎn)堆放掩埋。碳化、風(fēng)化處的鑿除要求鑿除至新鮮密實的混凝土面，用酚酞試劑檢驗，根據(jù)試劑顏色的變化來驗收鑿除面。

3.3 樹脂錨桿

鑿除深度大于10 cm部位植入直徑16 mm、間距500 mm的環(huán)氧樹脂錨桿。錨桿孔位測設(shè)采用紅油漆標(biāo)注，鉆孔采用手風(fēng)鉆，鉆好的孔用鋼絲刷子刷，再用高壓風(fēng)管沖洗，刷子刷孔和高壓風(fēng)管沖洗循環(huán)進(jìn)行三次后檢查，用食指摩擦檢查孔壁，如帶有灰塵則繼續(xù)進(jìn)行第四次，直至檢查時食指摩擦孔壁無灰塵為孔位清洗合格。

先注錨固劑后安錨桿，經(jīng)過試驗錨固劑選用MSK23-35型，用膠槍注入孔內(nèi)錨固劑，注入長度約為孔長的2/3，然后安裝錨桿，按順時針方向遍轉(zhuǎn)插入錨桿，由于施工期為5月份，施工時白天溫度為18～20℃，故要求注入錨固劑至按好錨筋的時間為25 min以內(nèi)，以免錨固劑初凝。

錨桿施工采用拉拔力試驗確定，經(jīng)試驗，所有錨桿拉拔力試驗均合格。

3.4 混凝土鑿除面的清理及界面膠涂刷

對混凝土鑿毛面進(jìn)行人工鋼絲刷處理、高壓風(fēng)管清理干凈，去除混凝土表面的疏松層，施工時留下的油污、灰塵等，露出堅固、密實的混凝土表面。對外露鋼筋進(jìn)行除銹處理。

本工程界面膠采用改性高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，人工滾輪涂刷，將環(huán)氧樹脂膠粘劑液體均勻的滾涂于清潔的混凝土鑿毛面上。根據(jù)施工期當(dāng)?shù)貧夂驐l件，界面膠滾涂至上層新澆混凝土之間的時間應(yīng)小于5 h，以保證新老混凝土的連接。

3.5 預(yù)收縮砂漿及高強(qiáng)混凝土的施工

3.5.1預(yù)收縮砂漿施工

本工程破損深度大于2 cm，小于10 cm的部位回填預(yù)收縮砂漿，預(yù)收縮砂漿強(qiáng)度為M30，預(yù)收縮砂漿施工前先在清潔干凈的鑿毛面滾涂一層1 mm左右的水泥漿，保證新老混凝土結(jié)合，然后分層施工預(yù)收縮砂漿，每層厚度為2.5 cm左右，預(yù)收縮砂漿用木錘振搗至表層漿液出現(xiàn)為止，層間用鋼絲刷刷毛以利結(jié)合，這樣循環(huán)回填施工直至表面以下2 cm。

3.5.2高強(qiáng)混凝土施工

本工程缺陷部位鑿除深度大于10 cm的部位，根據(jù)結(jié)構(gòu)部位的不同，分別要求澆筑C50F300W6高強(qiáng)混凝土和C30F300W6高強(qiáng)混凝土?；炷羶?nèi)摻UF500、硅粉材料，為提高混凝土抗?jié)B、抗磨性能、耐久性，在護(hù)坦和導(dǎo)墻、溢流面混凝土中摻UF500纖維素纖維和硅粉。經(jīng)試驗確定，UF500纖維素纖維摻量為每立方米混凝土摻0.89 kg、硅粉摻量為4.95%，纖維素纖維及硅粉通過拌和站安設(shè)的自動稱量系統(tǒng)稱量。

高強(qiáng)混凝土采用現(xiàn)場安設(shè)的HZS30型混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行拌制，由于混凝土中摻有硅粉和纖維素纖維，首先將砂石骨料、水泥、纖維素纖維及硅粉的干拌至色澤均勻，然后加水?dāng)嚢?，攪拌時間比常規(guī)混凝土攪拌時間長1.5 min，混凝土水平運(yùn)輸采用6 m3混凝土罐車，壩體斜面的混凝土采用溜槽入倉；平面部位采用1 m3吊罐入倉（根據(jù)以往施工經(jīng)驗垂直運(yùn)輸不可采用輸送泵），倉內(nèi)人工攤鋪整平，插入式振搗器振搗密實。

3.6 環(huán)氧砂漿抹面施工

本工程環(huán)氧砂漿采用NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿，以改性環(huán)氧樹脂、新型固化劑及其特種添加料等為基料而制成的高強(qiáng)度、抗沖蝕耐磨損的新型修補(bǔ)材料，主要作用為水流表面抗沖和耐磨作用，環(huán)氧砂漿抹面施工程序為打磨清理基礎(chǔ)面→涂刷底液→環(huán)氧砂漿抹面→養(yǎng)護(hù)。

環(huán)氧砂漿在下部混凝土施工完成28 d后進(jìn)行，首先用高壓水及高壓風(fēng)管清洗已澆筑混凝土基面的油污、灰塵、乳皮、松狀顆粒，使已澆筑混凝土表面露出新鮮密實骨料，再用鋼絲刷清除表面砂粒，然后用風(fēng)管清除表面粉塵，已澆筑混凝土表面清理干凈后，對已澆筑混凝土表面潮濕部位進(jìn)行干燥處理，局部滲水部位進(jìn)行封堵，根據(jù)其潮濕程度分別采用自然風(fēng)干或噴燈的方法進(jìn)行。

基礎(chǔ)面清理完成后涂刷底液，底液由A、B組分混合攪拌均勻而成，底液涂刷層要求盡可能的薄，但不可漏刷，涂刷底液和環(huán)氧砂漿交叉流水作業(yè)，以保證其粘結(jié)力。

環(huán)氧砂漿抹面厚度為2 cm，施工面積較大，由現(xiàn)場安設(shè)的砂漿攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，每次攪拌100～200kg，環(huán)氧砂漿A組分倒入拌和機(jī)內(nèi)，初拌1～2 min后將環(huán)氧砂漿B組分倒入拌和機(jī)，攪拌3 min后，反轉(zhuǎn)拌和機(jī)葉片再攪拌4 min，砂漿色澤均勻后即可使用。

拌制好的砂漿人工用抹刀均勻涂抹至已涂刷底液的混凝土基面上，同方向連續(xù)攤鋪料，人工用抹刀拍壓找平至表面泌出漿液，壓實提漿后，間隔1 h，再次壓面抹光。

一般環(huán)氧砂漿面自然養(yǎng)護(hù)14 d，對于陽光直射8 h及以上部位，砂漿凝固后用草席覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)延長到20～28 d。環(huán)氧砂漿施工完成后7 d內(nèi)不許在砂漿面放置重物，嚴(yán)禁重物摩擦撞擊。

4 投入施工設(shè)備及人員

投入的主要施工設(shè)備有20 m3空壓機(jī)、手風(fēng)鉆、風(fēng)鎬、混凝土拌和站、裝載機(jī)、6.8 m3混凝土罐車等。

投入的主要施工人員包括混凝土工、木工、鋼筋工、機(jī)械操作工、架工等。

5 質(zhì)量檢查

本工程通過前期試驗和后期取芯檢查，其新老混凝土的結(jié)合完整，對高強(qiáng)混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等級、凍融試驗均符合設(shè)計要求。