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环氧类材料在水东电站溢流面破损修复中的应用

                         环氧类材料在水东电站溢流面破损修复中的应用
                  林琳  ( 福建省水利水电工程局有限公司,福建泉州362000)
    摘要: 水东电站建成已近20 年,过水建筑物溢流面冲磨腐蚀破坏严重。该文以此溢流面修复为例,较系统总结环氧类材料在大坝溢流面混凝土破损面填坑修复及裂缝补强加固施工的操作要领,供类似工程参考。
    关键词: HK -弹性环氧砂浆; HK - 963 - J 环氧灌浆料; HK - 966 弹性抗冲磨涂料; 溢流面
    中图分类号: TV698. 2 文献标识码: B 文章编号: 1002 - 3011( 2014) 02 - 0063 - 03
    1 ·工程概况
    水东电站位于福建省尤溪县境内,以发电为主,装机容量80 MW,于1995 年12 月正式投入使用。拦河坝为整体式碾压混凝土重力坝,坝轴线采用折线形布置,坝顶全长196. 6 m,最大坝高63 m。溢流坝布置在大坝中部,为国内首座采用“宽尾墩—阶梯式坝面—戽池联合消能”形式溢流坝,消能工采用混凝土预制块作为溢流面曲面和阶梯面的结构,结合缝面采用丙乳砂浆勾缝处理。
    大坝已运行近20 年,受施工工艺及材料强度影响,混凝土预制块间填缝处及溢流面阶梯顶部斜坡倒角处结构较薄弱,受溢洪道高速水流冲刷,溢流面出现局部冲蚀、蜂窝、勾缝脱落等破损,影响了溢洪道混凝土预制块联接的整体性和溢流面的平顺性。缺陷主要集中在溢流面: 泄洪闸段弧形溢流面常态混凝土水平缝填充物缺损,深5 ~ 10 cm; 泄洪闸段阶梯式溢流面原丙乳砂浆嵌缝材料缺损,深5~ 30 cm; 阶梯式溢流面混凝土预制块倒角处坑槽30 cm × 40 cm × 30 cm。
    根据溢流面缺损深度,结合大坝实际情况,最终选择环氧类材料修复溢洪面破损。
    2· 施工方法概述
    2. 1 施工前准备
    施工时,先安排四孔常态溢流面引水,闸门漏水处用沙袋筑临时围堰,插水管将渗漏水引到基坑,创造溢流面混凝土面干燥施工环境。搭建排架施工平台,进行溢流面缺陷修补。
    现场主要施工设备如下: 1 套高压水枪( 50MPa) 配旋转喷头和直线喷头,1 台高压无空气喷涂机( 25 MPa) ,1 台手动双液灌浆泵。
    2. 2 缺陷处理方案
    ( 1) 接缝缺损修补: 缝腔密实的直接用HK -弹性环氧砂浆填充修补; 缝腔内空腔松散的采用HK - 963 - J 环氧灌浆料填充灌浆。浆液固结后,沿裂缝混凝土表面刷涂三道HK - 966 弹性抗冲磨涂料保护。
    ( 2) 混凝土缺损修补: 布设锚筋后填充HK -弹性环氧砂浆,待表干后刷涂三道HK - 966 弹性抗冲磨涂料,四周边缘打磨出深连接槽,然后刮涂HK - 弹性环氧砂浆找平压边处理。
    2. 3 材料性能及适用部位
    ( 1) HK - 963 - J 水下环氧灌浆料: 这是一种新型的性能优越的水下粘合剂,强度高,与混凝土附着力好,耐腐蚀,抗冲刷,施工简便,主要性能指标见表1。
    ( 2) HK - 弹性环氧砂浆: 这是混凝土缺陷专用修补材料,对混凝土粘结性优良,抗压和抗冲磨性能好,主要性能指标见表2。
    ( 3) HK - 966 弹性抗冲磨涂料: 这是一种裂缝修补遮盖材料,具有高强度和高粘接性,抗冲磨及抗腐蚀性能好,主要性能指标见表3。采用该涂料对混凝土裂缝进行表面封闭灌缝施工,使修补后的外观保持整洁。

    2. 4 接缝缺损修补
    接缝缺损修补施工工艺具体如下: 基面处理→缝面勾缝( 或钻孔灌浆) →喷涂抗冲磨涂料→压平处理
    ( 1) 基面处理: 对重度和中度严重淘蚀的结构缝,根据水流方向切割整形,再用人工将基面松动的原填充物和浮动砂浆全部凿除,深度不足5 cm 的拟修补区域可凿至5 cm 深。用电动钢丝刷清除基面的污染物、薄弱层、松散骨料,用高压水枪反复冲洗基面。基面清洗干净后,局部潮湿部位采用煤气喷枪烘干。
    ( 2) 缝面勾缝: 缝腔密实的直接用HK - 弹性环氧砂浆填充修补。
    ( 3) 钻孔灌浆: 缝腔内空腔松散的采用HK -963 - J 环氧灌浆料进行钻孔灌浆。沿缝槽在原勾缝砂浆内钻灌浆孔( Φ25 mm) ,深30 cm,间距30cm。插灌浆铁管到底,铁管头缠麻丝在缝腔定位,顶部插Φ10 mm 出浆管,窄缝可用Φ10 mm 塑管作灌浆管。在已烘干的基面刷涂HK - 弹性环氧基液粘合剂,基液刷涂应入缝槽> 5 cm 深、出缝槽刷涂宽度应> 1 cm,填压嵌缝填坑密实> 5 cm 深/次。24 小时,由下至上从缝低部灌浆孔灌浆,直至上灌浆孔出浆、顶部出浆孔出浆为止。灌浆采用手动灌浆泵,控制灌浆表压小于1 MPa,低压敞开式填充灌浆,跳孔分序加密,最终以0. 5 MPa /5 min 不进浆为灌浆结束标准,用HK - 弹性环氧砂浆封缝。24 小时后,割除灌浆铁管头,拔除出浆管,用HK- 弹性环氧砂浆补平缝面。
    ( 4) 喷涂抗冲磨涂料: 待基面表干后,喷涂三道HK - 966 弹性抗冲磨涂料。涂料用量4 kg /m2,确保抗冲磨涂层厚3 mm。
    ( 5) 压平处理: 弧形溢流面水平缝缺损修补处需要进行压平处理。在涂层四周边缘用角向磨光机打磨出10 mm 深连接槽,刮涂厚10 mm、宽> 5 cm的HK - 弹性环氧砂浆找平层压边处理,具体如图1所示。
                
    2. 5 阶梯混凝土缺损修补
    阶梯混凝土缺损修补处理先采用钢筋锚筋,后用HK - 弹性环氧砂浆填缺( 见图2) 。施工工艺流程如下: 基面处理→钻孔→锚固钢筋→浇筑环氧混凝土→养护
    ( 1) 基面处理: 同接缝缺损修补基面处理方法相同。
    ( 2) 钻孔: 在阶梯溢流面破损处每0. 4 m × 0. 4m 钻Φ20 mm 的锚筋孔,孔深根据破损实际情况控制。
                 
    ( 3) 锚固钢筋: 用高压水枪冲洗干净钻好的锚筋孔、基面污物和浮粒,后用锚固剂种植带勾Φ16mm 钢筋锚筋,间距20 cm。
    ( 4) 浇筑环氧混凝土: 以少量多次为原则,根据坑槽体积大小按比例配制HK - 弹性环氧砂浆,净胶作为粘合剂均匀涂刷基面,HK - 弹性环氧砂浆在30 min 内填充施工完毕。待表干后刷涂三道HK- 966 弹性抗冲磨涂料。四周边缘打磨出深连接槽后,刮涂HK - 弹性环氧砂浆找平压边处理。
    ( 5) 养护: 施工结束后对施工面进行养护,养护期12 h。养护期内,环氧混凝土面应避免浸水、硬物刮擦或碰撞。
    2. 6 施工注意事项
    ( 1) 环氧材料要求专人配制,按比例及需求严格控制。以少量多次为原则,根据坑槽体积大小,按比例配制HK - 弹性环氧砂浆。材料拌制时应采用易于散热的广口浅底器皿,并不断搅拌。拌制好的HK - 弹性环氧砂浆应在30 min 内填充施工完毕,否则易造成浪费。
    ( 2) 不同标号的化学材料应按标号分区归类堆放,切不可成堆混合叠放,以免材料提前反应硬化。
    ( 3) 施工时,操作人员应配戴口罩及橡皮手套,注意防火和安全保护。如人体不慎与环氧材料接触,可用肥皂与清水、酒精反复清洗,严禁用有机溶剂清洗。
    ( 4) 施工用具应保持清洁。工具上未硬化的环氧材料可用丙酮、甲苯、二甲苯等溶剂去除。工具上的环氧材料若已硬化,可进行加热,使之软化,后刮掉即可。切勿燃烧环氧材料,以免产生有毒烟气危害人体健康。
    ( 5) 施工时应注意环境与水土保护,用过的器具及残液等不可抛弃或投入河中,以免造成水质污染及发生中毒事故。
    3· 大坝修复效果
    3. 1 外观检测
    用标准直尺对施工层面进行纵向和横向的平整度外观检测,结果表明,混凝土面平顺、光滑、无气泡、无裂隙,符合施工质量要求。
    3. 2 钻孔取芯检测
    对泄槽已完成缺陷修补处理、龄期大于三天的水东电站溢洪道弧形溢流面预制混凝土缝钻孔取芯检查。检查过程克服了卵石混凝土与化学修补材料的硬度差异和钻芯机的振动影响,共钻取七个芯样试件,分别取自弧形面混凝土勾缝上部、中部、底部,且包含渗水较严重区域。其中四个芯样为三种材料粘结面完好,一个芯样为两种材料粘结面完好;所有芯样修补材料充填饱满密实,固结坚硬; HK -966 弹性涂料涂刷密实,HK - 弹性环氧砂浆与混凝土和HK - 966 弹性涂料的粘结面均完好牢固,强度均达设计强度要求。钻孔取芯评定结果见表4。
                  
     4· 结语
    水东电站大坝作为福建省内首座采用维修加固的大型水坝,施工时针对溢流面的曲面段、阶梯段等不同部位设计了不同的施工方法。大坝维修加固后已安全运行两年并经汛期考验,混凝土预制块间填缝处未见明显渗漏水流、脱落或裂隙,溢流面阶梯顶部斜坡倒角处未见明显冲刷磨损,外现和强度均能达到设计要求。实践证明,采用环氧类材料对泄洪闸弧形溢流面常态混凝土水平缝填充物缺损、阶梯式溢流面原丙乳砂浆嵌缝材料缺损及阶梯式溢流面混凝土预制块倒角处坑槽等位置的嵌缝填坑补强方法可行。


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