环氧砂浆在石门水电站工程中的应用

2011-07-19党少明

陕西水利 2011年4期

党少明

（中国水电建设集团十五工程局有限公司第一工程公司陕西咸阳 712000）

1 概述

石门水电站位于新疆维吾尔自治区呼图壁县呼图壁河上，枢纽建筑物由沥青心墙堆石坝、泄洪洞、溢洪洞和左岸引水系统及地面厂房组成。泄洪排沙洞（兼导流洞）由引渠段、岸塔式进水口、有压洞段、闸门井段、无压洞段、出口消能工组成。洞长635.82m，坡度4.48%，断面为城门洞型。成洞尺寸为9.0m×8.5m（宽×高），混凝土衬砌厚度0.8m。设计混凝土强度等级：底板为C40，侧墙和顶拱为C25。

石门水电站泄洪排沙洞（兼导流洞）洞内混凝土衬砌受施工条件约束采用泵送混凝土，坍落度较大，在衬砌混凝土待强过程中，由于受混合料早期过快失水干缩，另外受新疆地区昼夜温度变化的影响，发现混凝土局部出现了不同程度的裂缝和渗水，以及混凝土施工中出现的蜂窝麻面。为抵抗高速水流冲刷，按照设计要求，需对混凝土缺陷处进行修补和加固处理。经项目部多次方案论证比较，由于环氧砂浆化学性能稳定，耐腐蚀性好，固结体具有高粘结力，高抗压强度，且不受结构形状限制，具有抗渗、抗冻、耐盐、耐碱、耐弱酸腐蚀的性能；并与多种材料的粘结力很强，热膨胀系数与混凝土接近，不易从被粘结的基材上脱开，耐久性好。因此，修补材料选用环氧砂浆，设计要求28d抗压强度＞60MPa，与混凝土粘结强度＞2.5MPa。

2 环氧砂浆的选择与试验

2.1 环氧砂浆选型

环氧砂浆是以环氧树脂为主剂，配以促进剂等一系列助剂，经混合固化后形成的一种高强度、高粘结力的固结体。环氧树脂是一种线性结构的环氧基因高分子聚合物，其本身不会固化，只有加入固化剂后才能使树脂的环氧开环，由线性分子交联成体型结构分子而固化。固化后的环氧树脂强度很高，质脆，抗冲击能力差，因此，普通的环氧树脂类材料为满足其力学、化学、耐久性指标，是由环氧树脂加上适当固化剂、增韧劲、稀释剂及填料组成的一种复合材料。其具有良好的力学性能、化学稳定性能和耐磨性能，但其粘度太高，普通的固化剂在常温下不能与环氧树脂反应，由此配置的环氧砂浆施工过程中需不断用高温加热，固化剂固化过程中放热强烈，毒性大，且施工过程中可操作时间短，施工过程中环氧砂浆易粘附在工具上，引起施工面平整度差，砂浆成型后收缩率大，特别是普通环氧砂浆的线膨胀系数与混凝土的线膨胀系数相差太大，受温度影响，环氧砂浆易脱落。因此，在大面积和高速流水区使用普通环氧砂浆是不适宜的。

由新工艺合成的改性环氧树脂，新型固化剂及填料等为基料配制的环氧材料，改善和提高了普通环氧材料的某些性能。在施工工艺和力学性能等方面更适用于实际操作和技术要求。用其配制的环氧砂浆具有材料本体粘度明显下降，在常温下可固化，无需热施工，韧性好，易操作，施工面平整、光洁。其抗压、抗冲磨，粘结等力学性能高，线膨胀系数小，与混凝土匹配较好，受温度影响小，不易脱落，施工方便，易操作，低毒，固化后无污染，常温下无需养护，适用于大用量环氧砂浆施工。

经过多方考察了解，国内几家化工厂生产的抗磨环氧砂浆以及结合黑河金盆水利枢纽工地等环氧砂浆的施工情况，最终选择了两家科研机构研制的环氧砂浆进行现场对比试验。一家是NE-IV型环氧砂浆，另一家是某化工工厂生产的环氧砂浆，两种环氧砂浆均能在潮湿面上施工。

2.2 对比试验

试验的目的想解决以下5个问题：①人工处理混凝土基面的可行性；②两种环氧砂浆施工的可操作性；③检验环氧砂浆与潮湿混凝土面的粘结性能；④确定适宜的施工工艺；⑤验证施工面的平整度。

经在导流洞0+150m～0+162m段现场试验，两种环氧砂浆均达到了预期目的。14d龄期进行拉拔粘结试验，检测结果NE-IV型环氧砂浆最大拉拔强度为3.34MPa，最小为 0.7MPa，平均拉拔强度2.4MPa，且均断裂在混凝土本体内，环氧砂浆与混凝土面粘结牢固。另一品种环氧砂浆有一半监测点在粘结面上断裂。两种环氧砂浆28d强度均大于60MPa，最大值98MPa。最终施工确定采用NE-IV型环氧砂浆。