小山電站大壩面板凍融剝蝕破壞處理探析

姜 軍，張冬冬

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

1 工程概況

小山電站以發(fā)電為主，由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道和左岸河彎處引水式電站組成，工程為Ⅱ等大（2）型工程。大壩面板頂部厚0.30 m，底部最大厚0.55 m，最大斜長(zhǎng)143.88 m，中板寬12.00 m，邊板寬6.00 m，共33塊板，總面積24 210 m2。面板垂直縫、面板與壩頂防浪墻及防浪墻間縫設(shè)二道止水，即底部止水銅片，頂部表面為柔性嵌縫材料。

2 大壩面板凍融剝蝕原因分析

大壩面板發(fā)生不同程度的凍融剝蝕破壞，剝蝕面積較大，凍融剝蝕深度為1～5.2 cm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況和檢測(cè)結(jié)果，分析確定凍融剝蝕的原因：電站地處東北嚴(yán)寒地區(qū)，四季溫差大、晝夜溫度變幅大等氣候特點(diǎn)會(huì)促使大壩面板凍融剝蝕；由于水庫(kù)水位變化、降雨等因素使不具備飽水條件的混凝土吸水飽和，且混凝土在十多年的運(yùn)行中老化，表面混凝土抗凍等級(jí)有所降低，加上冬季結(jié)冰和春季凍融，造成混凝土表面凍融剝蝕。

3 凍融剝蝕處理方案

3.1 方案比選

方案一：鑿除深度20 cm，澆筑高抗凍性混凝土。

表面鑿除深20 cm凍融剝蝕破壞的混凝土，老混凝土鑿除后若仍有裂縫，首先進(jìn)行裂縫處理。在老混凝土表面涂刷混凝土界面劑，布設(shè)止水，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，澆筑20 cm厚C35F300W6混凝土。待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后在混凝土表面涂刷3 mm厚單組份手刮聚脲。

方案二：鑿除表部?jī)鋈趧兾g破壞的混凝土，澆筑環(huán)氧砂漿。

鑿除表面凍融剝蝕破壞的混凝土，老混凝土鑿除后若仍有裂縫，首先進(jìn)行裂縫處理。在老混凝土表面涂刷環(huán)氧砂漿界面劑，修復(fù)破壞的鋼筋，澆筑環(huán)氧砂漿。待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在混凝土表面涂刷3 mm厚單組份手刮聚脲。

方案一鑿除工作量大，施工工序多，需要更多的人工，工期長(zhǎng)，施工完成后無法防止混凝土再發(fā)生凍融剝蝕破壞的可能性。方案二的環(huán)氧砂漿具有強(qiáng)度高、與混凝土粘結(jié)力強(qiáng)、防滲性能好等優(yōu)良特性，通過環(huán)氧混凝土高粘結(jié)力、高強(qiáng)度的特點(diǎn)達(dá)到與老混凝土的結(jié)合，保證了結(jié)構(gòu)的整體完整性。綜上所述，推薦采用方案二來進(jìn)行凍融剝蝕的處理。

3.2 方案實(shí)施

大壩面板凍融剝蝕處理施工順序：

鑿除原混凝土→基面清理→裂縫檢查→裂縫處理（需要時(shí)）→鋼筋制安（需要時(shí)）→更換止水（需要時(shí)）→基面清理→界面劑涂刷→涂抹聚合物砂漿→養(yǎng)護(hù)→涂刷聚脲。

考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及具體施工條件，此次主要處理面板水平止水上方及其下方1.50 m范圍內(nèi)面板破損區(qū)域，另對(duì)678.00 m高程以上面板剝蝕嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行鑿除修補(bǔ)。鑿除深度平均3 cm，局部?jī)鋈趧兾g嚴(yán)重部位鑿除深度應(yīng)加深，鑿除深度應(yīng)均勻，避免出現(xiàn)薄弱斷面?；炷凌彸^程中，為保護(hù)混凝土整體結(jié)構(gòu)，須采用風(fēng)鎬人工鑿除。在老混凝土表面噴涂環(huán)氧砂漿界面劑，保證新老混凝土良好膠結(jié)。澆筑環(huán)氧砂漿時(shí)應(yīng)分層涂抹環(huán)氧砂漿，一次涂抹厚度為1.5 cm左右，須保證修補(bǔ)面平順。待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在混凝土表面涂刷3 mm厚單組份手刮聚脲。

3.3 主要材料技術(shù)指標(biāo)

1）單組份手刮聚脲

單組份手刮聚脲具有優(yōu)異的力學(xué)性能、抗紫外線性能和抗太陽暴曬性能，具有-45℃的低溫柔性，能適應(yīng)高寒地區(qū)的低溫環(huán)境，尤其是能抵抗低溫時(shí)混凝土開裂引起的形變而不滲漏。其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 單組份手刮聚脲主要技術(shù)指標(biāo)

2）環(huán)氧砂漿

環(huán)氧砂漿是由改性環(huán)氧樹脂、新型環(huán)保固化劑和納米級(jí)特種填料等并配以特殊的加工工藝制成的高性能混凝土缺陷修補(bǔ)及水工抗沖磨保護(hù)與修復(fù)材料。環(huán)氧砂漿具有強(qiáng)度高、與混凝土粘結(jié)力強(qiáng)、防滲性能好等優(yōu)良特性，通過環(huán)氧砂漿高粘結(jié)力、高強(qiáng)度的特點(diǎn)達(dá)到與老混凝土的結(jié)合，保證結(jié)構(gòu)的整體完整性。其性能指標(biāo)見表2。

表2 環(huán)氧砂漿性能指標(biāo)

4 結(jié)語

隨著時(shí)間推移，地處嚴(yán)寒地區(qū)的大壩面板的凍融剝蝕破壞在不斷延續(xù)加深，逐漸剝蝕至鋼筋的鈍化保護(hù)層，該層一旦破壞，鋼筋會(huì)發(fā)生銹蝕破壞，從而加劇破壞的發(fā)生。大壩面板存在凍融剝蝕缺陷是電站運(yùn)行的安全隱患，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)它的危害性，盡早對(duì)缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，確保電站安全運(yùn)行。