簡談抗沖磨混凝土的缺陷處理

王洪超

(浙江華東工程咨詢有限公司， 浙江 杭州 311100)

簡談抗沖磨混凝土的缺陷處理

王洪超

(浙江華東工程咨詢有限公司， 浙江 杭州 311100)

水工泄洪建筑物泄洪流量大、流速高，對(duì)抗沖磨混凝土的質(zhì)量要求高，其質(zhì)量缺陷處理對(duì)保證建筑物的安全運(yùn)行至關(guān)重要。本文結(jié)合長河壩水電站泄洪建筑物抗沖磨混凝土缺陷的處理方式，總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn)，供其他工程參考。

抗沖磨混凝土； 缺陷處理； 長河壩水電站

1 工程簡述

長河壩水電站是大渡河梯級(jí)開發(fā)中的第10級(jí)，地處大渡河上游，位于四川省康定縣舍聯(lián)鄉(xiāng)境內(nèi)，工程規(guī)模為大(1)型工程，分為擋水建筑物、泄洪放空建筑物及引水發(fā)電建筑物，其中泄洪放空建筑物為3條泄洪洞和1條放空洞。大壩高240m，正常蓄水位1690.00m，庫容約10.75億m3，單機(jī)容量650MW，總裝機(jī)容量2600MW。工程以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙等綜合效益。

泄洪放空系統(tǒng)包括1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)泄洪洞和放空洞，其中1號(hào)泄洪洞為深孔式，總長1362.0m，縱坡為i=0.10279，最大泄量3692m3/s，最大流速為49m/s；2號(hào)、3號(hào)泄洪洞為岸坡式，長度分別為1508.0m、1540.0m，縱坡分別為i=0.10848和i=0.10552，單洞最大泄量3138m3/s，最大流速45m/s；放空洞洞身總長1711.65m，縱坡i=0.05877，最大泄量1970m3/s, 最大流速33m/s。

從類似工程泄、放建筑物過流面的破損情況看，在高速水流的作用下，挾沙水流的沖擊和淘刷對(duì)混凝土破壞十分嚴(yán)重。因此，為盡量避免高速水流對(duì)泄放建筑物的沖刷破壞，結(jié)合類似工程的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，對(duì)長河壩水電站泄洪放空建筑的抗沖磨混凝土質(zhì)量缺陷進(jìn)行研究處理。

2 抗沖磨混凝土技術(shù)要求及質(zhì)量現(xiàn)狀

2.1 混凝土強(qiáng)度等級(jí)

泄洪洞、放空洞均為無壓隧洞，拱角以下邊墻及底板為抗沖磨混凝土，頂拱為普通混凝土，抗沖磨混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別為C9040W6F100、C9050W6F100。

2.2 技術(shù)要求

2.2.1 缺陷處理標(biāo)準(zhǔn)及要求

a.泄、放建筑物為高速水流流道，必須控制過流表面的平整度，具體控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

注 用2m直尺檢查

b.泄、放系統(tǒng)為高速水流沖刷區(qū)，混凝土裂縫及表觀缺陷在高速水流沖刷下易產(chǎn)生氣蝕，進(jìn)而持續(xù)破壞混凝土結(jié)構(gòu)，因此必須對(duì)表面缺陷進(jìn)行封閉處理。按照規(guī)范要求對(duì)裂縫進(jìn)行分類、劃分，并依照不同類型及所處部位采取不同的處理措施，分類標(biāo)準(zhǔn)見表2；鑒于抗沖磨混凝土的重要性，對(duì)裂縫按照靠近、從嚴(yán)的原則進(jìn)行處理。

c.對(duì)抗沖磨混凝土縫寬不小于0.3mm的施工縫、變形縫按照混凝土裂縫處理方式進(jìn)行。

2.2.2 缺陷處理材料指標(biāo)要求

質(zhì)量缺陷處理主要材料為預(yù)縮砂漿、環(huán)氧砂漿、環(huán)氧膠泥及環(huán)氧漿材；根據(jù)抗沖磨混凝土的特性，為保證建筑物的安全運(yùn)行，對(duì)缺陷處理所用材料提出較高的技術(shù)指標(biāo)，具體詳見表3。另外，要求采用低毒或無毒、便于施工的改性環(huán)氧砂漿、膠泥及漿材。目前，市場(chǎng)上主要為半成品環(huán)氧材料，在使用時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況及廠家指導(dǎo)意見按照比例摻配即可，便于施工。

2.3 混凝土的質(zhì)量缺陷

通過對(duì)抗沖磨混凝土的現(xiàn)場(chǎng)排查，質(zhì)量缺陷主要類型為：表觀缺陷、裂縫、施工縫及變形縫等。

表觀缺陷主要包括：表面不平整、氣泡、麻面、蜂窩、錯(cuò)臺(tái)、掛簾、表面碰損及模板拉筋頭等；裂縫是指由于受到配合比、環(huán)境條件、溫度及養(yǎng)護(hù)等內(nèi)外因素的影響，凝結(jié)后出現(xiàn)開裂而形成的缺陷；施工縫、變形縫則是根據(jù)隧洞混凝土襯砌分縫原則，為方便施工和結(jié)構(gòu)安全而設(shè)置的，在后期由于混凝土收縮，致使施工縫、變形縫縫面張開，形成質(zhì)量缺陷。

3 抗沖磨混凝土缺陷處理方案及措施

3.1 表觀缺陷處理

3.1.1 處理程序

缺陷素描→確認(rèn)→基面打磨鑿?fù)凇骝?yàn)收→修補(bǔ)處理及養(yǎng)護(hù)→必要檢測(cè)→驗(yàn)收。

3.1.2 處理原則及施工工藝

表觀缺陷處理以盡量不破壞建筑物表面混凝土的完整性為原則，采用預(yù)縮砂漿、環(huán)氧砂漿及膠泥修補(bǔ)施工，工藝如下。

a.預(yù)縮砂漿修補(bǔ)。預(yù)縮砂漿拌制應(yīng)以手握成團(tuán)、手上濕痕而無水膜為準(zhǔn)；拌制完成后，采用塑料薄膜遮蓋，存放0.5～1h以使其體積預(yù)縮，從而減少修補(bǔ)后的體積收縮，防止與原混凝土面脫開。

施工前，先對(duì)缺陷部位進(jìn)行鑿毛處理，清除松動(dòng)殘留物，并沖洗干凈，保持縫面濕潤，且無水膜或殘存積水。為提高砂漿與混凝土的黏接性，在修補(bǔ)前涂刷一層水泥漿，厚度約1mm，水灰比為0.4～0.45。對(duì)于邊緣最小深度大于2.0cm的部位，預(yù)縮砂漿分層填入，分層厚度約為20～40mm，用鐵抹子或木錘拍打密實(shí)至表面沁出漿液為止；層間采用鋼絲刷刷毛，逐層連續(xù)修補(bǔ)完成，面層采用鐵抹子反復(fù)壓實(shí)、抹光，保證平整度、光潔度，并使其與原混凝土面平順連接。對(duì)于修補(bǔ)厚度大于8cm的缺陷部位，內(nèi)部填充同強(qiáng)度等級(jí)混凝土，表層約4cm填補(bǔ)預(yù)縮砂漿。修補(bǔ)完成后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，保持濕潤不少于7d。

b.環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。環(huán)氧砂漿修補(bǔ)范圍主要為孔洞、破損及鑿?fù)诳拥炔课?，表面缺陷處理?yīng)清除基面雜物等，并沖洗干凈，待干燥后，保持清潔。環(huán)氧砂漿修補(bǔ)前，為增強(qiáng)黏接力，在基面均勻涂刷一層環(huán)氧基液，涂層厚度約1mm，盡可能做到薄而均勻、不流淌、不漏刷，同時(shí)應(yīng)反復(fù)涂刷以消除涂層中氣泡，待觸摸不粘手并能拔絲時(shí)即可填補(bǔ)環(huán)氧砂漿。環(huán)氧砂漿應(yīng)分層均勻涂抹，層厚控制在1.0～1.5cm，用鐵抹子反復(fù)擠壓，保證表面滲出漿液，且無氣泡為止，以保證填充密實(shí)；待環(huán)氧砂漿完成收縮后，再采用鐵抹子表面收光處理，并與周邊混凝土面平順銜接；修補(bǔ)完成后，涂刷環(huán)氧表面漆，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

c.環(huán)氧膠泥修補(bǔ)。環(huán)氧膠泥的修補(bǔ)范圍主要為氣泡、麻面等質(zhì)量缺陷。修補(bǔ)前，先清除基面表面雜物，并沖洗干凈；待基面干燥后，涂刷一層環(huán)氧基液，涂刷標(biāo)準(zhǔn)和要求參照環(huán)氧砂漿基液施工工序，然后即可采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)采取多次進(jìn)行，在修補(bǔ)區(qū)反復(fù)涂刮和擠壓，將膠泥中氣泡排出，以確保膠泥填充密實(shí)，并保證膠泥與混凝土基面的黏接牢靠。待環(huán)氧膠泥完成收縮后，進(jìn)行表面收光處理，保證與周邊混凝土平順連接。

3.1.3 施工措施及方法

針對(duì)質(zhì)量缺陷的類型、范圍及數(shù)量，采取不同的處理措施，具體如下。

a.表面不平整部位、錯(cuò)臺(tái)以及漏漿形成的掛簾等，進(jìn)行打磨處理，使其與周邊混凝土平順連接。

b.麻面、氣泡面積較小且數(shù)量不多的混凝土表面，采用環(huán)氧膠泥刮補(bǔ)；蜂窩及面積較大的麻面，鑿成深度宜小于2cm的規(guī)則形狀，待涂刷界面黏接劑后適時(shí)回填環(huán)氧砂漿。

c.對(duì)于局部架空、露筋等部位，先將疏松的混凝土鑿除，并鑿成規(guī)則形狀，對(duì)于深度大于4cm或露筋的部位，采用高等級(jí)自密實(shí)混凝土回填，而對(duì)于深度小于4cm的缺陷，則采用高強(qiáng)預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

d.對(duì)于拉筋孔、模板定位錐孔及冷卻水管預(yù)留坑等表面孔洞，先將混凝土基面鑿毛，并沖洗干凈，然后采用回填高強(qiáng)預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。

e.低速水流區(qū)和非過流面的拉筋頭采用砂輪機(jī)將其磨除，且鋼筋頭低于混凝土面1～2mm，然后用環(huán)氧膠泥進(jìn)行刮補(bǔ)；高速水流區(qū)用取芯鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔后將鋼筋頭割除，再加深2cm清理干凈后用高強(qiáng)預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿回填。

f.對(duì)于因意外碰撞或拆模造成的表面碰損，在修補(bǔ)時(shí)應(yīng)先把表面修整成形，清理干凈后采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

3.2 混凝土裂縫處理

3.2.1 施工程序及原則

裂縫處理程序?yàn)榱芽p性狀(寬度、深度、長度以及是否滲水等)描述→確認(rèn)→縫面打磨刻槽→灌漿孔布設(shè)、縫面清洗等→缺陷處理(涂刷基液、填充、封縫、灌漿及封孔等)及養(yǎng)護(hù)→質(zhì)量檢測(cè)→驗(yàn)收評(píng)價(jià)。

為保證工程安全運(yùn)行，必須對(duì)抗沖磨混凝土過流面的A類、B類、C類、D類裂縫進(jìn)行處理；對(duì)施工縫、變形縫按照裂縫處理原則處理，若出現(xiàn)滲水情況，則必須先進(jìn)行滲漏封閉，再進(jìn)行封縫處理。另外，施工縫、變形縫處理的深度為止水之上(止水與迎水面之間，約20cm)，不能破壞止水。

3.2.2 裂縫處理方法

a.表面處理法。表面處理法主要用于A類混凝土裂縫，處理前用砂輪沿縫打磨縫面，每側(cè)深約1～2mm，并沖洗干凈，待干燥后在裂面涂刷一層環(huán)氧基液，后用環(huán)氧膠泥刮補(bǔ)，抹平、壓實(shí)，然后涂刷環(huán)氧表面漆，保證表面的光滑。

b.充填法。充填法主要用于B類混凝土裂縫，其主要分為兩種，具體如下。

?沿縫刻寬、深約5～6cm的梯形槽，將槽面清洗干凈，待干燥后涂刷環(huán)氧基液，然后回填環(huán)氧砂漿，見圖1。

?對(duì)結(jié)構(gòu)有止水防滲要求的表面裂縫，采用表面鑿槽，并沿縫刻“V”形槽，以填充塑性止水材料，再填補(bǔ)環(huán)氧砂漿，表面涂刷環(huán)氧等防滲材料，見圖2。

c.灌漿法。灌漿法主要用于C類、D類混凝土裂縫，其施工方法如下。

?灌漿孔的布置。灌漿孔根據(jù)裂縫深度可布置為騎縫孔或斜向孔，也可二者結(jié)合。斜向孔沿縫兩側(cè)錯(cuò)開布置，孔距1.0～1.2m，各斜孔與縫面相交于不同深度，并確?？椎椎诌_(dá)縫面；騎縫孔的深度應(yīng)與縫深一致，縫深可通過檢查孔確定，見圖3。灌漿采用專用膨脹式灌漿嘴，灌漿及安、拆均十分方便，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工生產(chǎn)。

?裂縫縫面止?jié){?；瘜W(xué)灌漿材料的滲透性能較好，可灌性高，但成本相對(duì)較高。為保證注漿質(zhì)量，并節(jié)省漿材，對(duì)縫面采取止?jié){措施。止?jié){方法是沿縫鑿槽，沖洗干凈后再充填環(huán)氧砂漿，并將表面壓實(shí)、抹光。對(duì)于過流面有止水防滲要求的混凝土裂縫可采用沿縫面刻“V”形槽或梯形槽的方法進(jìn)行封縫處理，見圖3(b)；對(duì)其他結(jié)構(gòu)在滿足灌漿要求的前提下宜采取表面封縫處理，見圖3(c)。

?壓風(fēng)檢查。壓風(fēng)檢查在裂縫表面充填完成7d后進(jìn)行，以避免縫面爆裂。風(fēng)壓為0.2MPa，壓風(fēng)從裂縫的一端開始，逐孔進(jìn)行。壓風(fēng)檢查主要是檢查灌漿孔與縫面間的通暢情況及裂縫表面是否密封，有外漏的部位則需重新封閉處理。

?灌漿要求。灌漿壓力為0.2～0.4MPa，一般約3～7d后可進(jìn)行灌漿；灌漿時(shí)壓力應(yīng)穩(wěn)定，避免波動(dòng)，過大易造成縫面爆裂，過小不利于漿材的滲透，影響灌漿質(zhì)量。

起灌順序：豎向裂縫應(yīng)自下而上，逐孔進(jìn)行，水平向的同一裂縫應(yīng)由深至淺，逐孔進(jìn)行。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：排氣孔返漿，且吸漿量小于0.02L/(5min)，再繼續(xù)灌注30min，壓力不下降即可結(jié)束灌漿。

?灌漿孔封孔。待灌漿材料凝結(jié)后可拆除灌漿嘴，灌漿孔洞采用環(huán)氧砂漿或膠泥填充、修補(bǔ)，保證填充密實(shí)，表面壓光，并與周邊混凝土平順連接。

3.3 混凝土施工縫、變形縫處理

為防止抗沖耐磨混凝土施工縫、變形縫因縫面張開而致使泄流中產(chǎn)生氣蝕破壞，對(duì)縫寬大于0.3mm的施工縫、變形縫進(jìn)行化學(xué)灌漿處理，而寬度小于0.3mm的施工縫、變形縫則進(jìn)行表面封閉處理?；瘜W(xué)灌漿時(shí)不能損傷止水及鋼筋，鉆孔直徑14mm，深度10～15cm，間距80～100cm，灌漿壓力0.1～0.2MPa，其施工方案、措施及相關(guān)技術(shù)要求等參照混凝土裂縫施工要求進(jìn)行處理。

4 質(zhì)量驗(yàn)收與評(píng)價(jià)

混凝土缺陷處理完成后，對(duì)常規(guī)表面缺陷進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查、驗(yàn)收，檢查項(xiàng)目包括表面平整度、光潔度以及搭接的平順性等；對(duì)混凝土裂縫及施工縫等采取灌漿后壓水、取芯或無損聲波質(zhì)量檢查。

通過施工過程監(jiān)督、工序檢查驗(yàn)收及試驗(yàn)檢測(cè)，抗沖磨混凝土表觀缺陷外觀平整度、光滑度較高，平順性較好，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求；裂縫及施工縫透水率不大于0.1Lu，滿足設(shè)計(jì)要求；隨機(jī)取芯芯樣顯示，縫面填充飽滿，黏結(jié)牢固，其抗壓強(qiáng)度、黏結(jié)強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求?？傊?，抗沖磨混凝土缺陷處理效果總體達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，能夠保證建筑物的安全運(yùn)行。

5 結(jié)論及建議

鑒于抗沖磨混凝土的工程特性，對(duì)于其缺陷處理應(yīng)予以高度重視，應(yīng)從源頭著手，加強(qiáng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控，降低質(zhì)量缺陷存在的概率，施工過程中盡量控制并減少質(zhì)量缺陷，從而確保抗沖磨混凝土的施工質(zhì)量。為提高抗沖磨混凝土的質(zhì)量控制水平，必須從原材料選擇、配合比試驗(yàn)、施工過程控制、施工技術(shù)能力管控及后續(xù)缺陷處理等方面入手，層層把關(guān)，才能將抗沖磨混凝土做到內(nèi)實(shí)外光，質(zhì)量優(yōu)良。因此，有以下建議值得參考。

a.施工準(zhǔn)備方面。做好對(duì)抗沖磨混凝土原材料的對(duì)比、選擇，特別是水泥、粉煤灰、硅粉、纖維、減水劑、引氣劑等原材料；做好抗沖磨混凝土配合比試驗(yàn)、對(duì)比及選定，并配合參建各方做好混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑的工藝性試驗(yàn)(包括：坍落度、振搗方式、振動(dòng)器型號(hào)、振搗時(shí)間等不同澆筑條件、工藝的對(duì)比)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果進(jìn)一步優(yōu)化、調(diào)整配合比。

b.施工方面。做好混凝土的倉面設(shè)計(jì)方案，完善抗沖磨混凝土的入倉方式，控制混凝土的下落高度及分層厚度，規(guī)范混凝土的澆筑振搗方式、振搗時(shí)間及振搗標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，要做好現(xiàn)場(chǎng)抗沖磨混凝土澆筑質(zhì)量的總結(jié)、分析，根據(jù)質(zhì)量缺陷情況認(rèn)真分析原因，在后續(xù)施工中采取針對(duì)性的措施予以改進(jìn)和提高。

另外，裂縫、施工縫及變形縫灌漿的時(shí)機(jī)也非常重要，為保證裂縫處理效果，其處理(灌漿)時(shí)機(jī)宜選在低溫季節(jié)末期進(jìn)行；裂縫的修復(fù)一定要在其停止發(fā)育以后進(jìn)行，以免修復(fù)部分被重新拉裂。

c.工程管理方面。做好抗沖磨混凝土協(xié)作隊(duì)伍的選定、審核工作，重點(diǎn)對(duì)協(xié)作隊(duì)伍的專業(yè)性、技術(shù)能力、管理能力、工程業(yè)績及信譽(yù)度進(jìn)行全面審核；切實(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)施工人員的教育、培訓(xùn)及技術(shù)質(zhì)量交底工作，增強(qiáng)責(zé)任心，提高質(zhì)量意識(shí)，并采取措施保證一線技術(shù)型工人的穩(wěn)定性。

d.缺陷處理的專業(yè)性。缺陷處理作為抗沖磨混凝土的關(guān)鍵保障，必須保證其處理的專業(yè)性及可靠性。從質(zhì)量缺陷的排查、確認(rèn)，到處理材料的選擇、應(yīng)用，再到處理后的效果評(píng)價(jià)，必須從各個(gè)環(huán)節(jié)予以控制，以保證缺陷處理的質(zhì)量，進(jìn)而確保抗沖磨混凝土在泄水建筑物中安全可靠。

[1] 四川省大渡河長河壩水電站泄洪放空系統(tǒng)混凝土施工技術(shù)要求，2014(6).

[2] 四川省大渡河長河壩水電站泄洪放空系統(tǒng)混凝土施工缺陷處理技術(shù)要求，2015(6).

On defect treatment of anti-scouring concrete

WANG Hongchao

(ZhejiangHuadongEngineeringConsultingCo.,Ltd.,Hangzhou311100,China)

Hydraulic flood discharge buildings are characterized by large spillway flow and high flow velocity. High quality requirements are proposed for anti-scouring concrete. The quality defect treatment is critical for the safe operation of buildings. In the paper, the defect treatment method of anti-scouring concrete in Changheba Hydropower Station overflow structures is combined. Construction experience is summarized which can be used as reference for other projects.

anti-scouring concrete; defect treatment; Changheba Hydropower Station

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.04.002

TV431

A

1005-4774(2017)04- 0003- 05