高强混凝土在混凝土坝体破碎处的维修应用

李广良

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

某水利枢纽位于黄河中游，枢纽的主要任务是供水结合发电调峰，兼有防洪、防凌作用。拦河坝为混凝土重力坝，从左至右分为22个坝段。

泄水建筑物过流部位在经受多年过流和冻融破坏后，出现各种破损，考虑后期运行安全，对溢流面、护坦、导墙进行维修加固。对破损部位混凝土采用锚杆、高强混凝土、环氧砂浆抹面处理等一系列工程措施进行修复。

高强混凝土在我国已使用多年，使用高强混凝土对老混凝土的修补技术近年来已逐渐成熟，我国上世纪90年代以前修筑的混凝土坝已运行20多年以上，有的甚至运行50多年，经过多年的冻融、碳化、氧化，混凝土表面均出现不同程度的破损老化，采用高强混凝土对破损混凝土的修补具有投资少、工期短等优点，在对破损混凝土加固中得到普遍应用。

1 施工要求

本次修复根据混凝土破损程度分别凿除，破损深度小于2 cm的部位凿除至2 cm，涂抹界面胶，抹2 cm厚的环氧砂浆；缺陷损坏深度大于2 cm，小于10 cm的部位，凿至新鲜密实混凝土，滚涂界面胶，回填预收缩砂浆，上层表面抹2 cm环氧砂浆；凿除深度大于10 cm的部位，凿除至新鲜密实的混凝土面，打树脂锚杆，涂抹界面胶，打高强混凝土，最后环氧砂浆抹面。

2 施工程序

施工准备→老混凝土风化、碳化处凿除→树脂锚杆→涂刷界面胶→浇筑高强混凝土→环氧砂浆抹面。

3 具体施工方法

3.1 施工准备

3.1.1施工用风、水、电

施工用风采用集中供风，由于工期紧，坝面风化、碳化混凝土的凿除无法利用破碎锤等较大型施工机械，只能采用风镐、风钻等小型施工机械，故施工用风量较大，分别在大坝下游左、右岸台地布置集中供风站，接管路至修复坝段，管路末端设置风包，风镐、风钻等施工机械从末端风包处连接。施工用水从水井中抽取。施工用电从附近电网接取。

3.1.2混凝土拌和系统

本工程混凝土用量大，施工强度大，高强混凝土对拌和机械要求高，故现场配置了2套HZS30型混凝土拌和站。

3.2 老混凝土风化、碳化处凿除

由于本工程混凝土凿除需保留原钢筋，故不能用无声炸药和破碎锤，全部采用风镐和小型风钻进行，施工前，首先探明现有钢筋混凝土的钢筋位置，并用墨斗弹出原有钢筋的位置，然后采用盘踞将需凿除部位的混凝土分块，凿除深度小于等于5 cm的部位人工风镐凿除；大于5 cm的部位先用小型风钻凿孔，人工风镐凿除。凿除的渣料人工铲运成堆，手推车运至坝体下游左岸空地平台，8 t自卸汽车运输至业主指定地点堆放掩埋。碳化、风化处的凿除要求凿除至新鲜密实的混凝土面，用酚酞试剂检验，根据试剂颜色的变化来验收凿除面。

3.3 树脂锚杆

凿除深度大于10 cm部位植入直径16 mm、间距500 mm的环氧树脂锚杆。锚杆孔位测设采用红油漆标注，钻孔采用手风钻，钻好的孔用钢丝刷子刷，再用高压风管冲洗，刷子刷孔和高压风管冲洗循环进行三次后检查，用食指摩擦检查孔壁，如带有灰尘则继续进行第四次，直至检查时食指摩擦孔壁无灰尘为孔位清洗合格。

先注锚固剂后安锚杆，经过试验锚固剂选用MSK23-35型，用胶枪注入孔内锚固剂，注入长度约为孔长的2/3，然后安装锚杆，按顺时针方向遍转插入锚杆，由于施工期为5月份，施工时白天温度为18～20℃，故要求注入锚固剂至按好锚筋的时间为25 min以内，以免锚固剂初凝。

锚杆施工采用拉拔力试验确定，经试验，所有锚杆拉拔力试验均合格。

3.4 混凝土凿除面的清理及界面胶涂刷

对混凝土凿毛面进行人工钢丝刷处理、高压风管清理干净，去除混凝土表面的疏松层，施工时留下的油污、灰尘等，露出坚固、密实的混凝土表面。对外露钢筋进行除锈处理。

本工程界面胶采用改性高性能环氧树脂胶粘剂，人工滚轮涂刷，将环氧树脂胶粘剂液体均匀的滚涂于清洁的混凝土凿毛面上。根据施工期当地气候条件，界面胶滚涂至上层新浇混凝土之间的时间应小于5 h，以保证新老混凝土的连接。

3.5 预收缩砂浆及高强混凝土的施工

3.5.1预收缩砂浆施工

本工程破损深度大于2 cm，小于10 cm的部位回填预收缩砂浆，预收缩砂浆强度为M30，预收缩砂浆施工前先在清洁干净的凿毛面滚涂一层1 mm左右的水泥浆，保证新老混凝土结合，然后分层施工预收缩砂浆，每层厚度为2.5 cm左右，预收缩砂浆用木锤振捣至表层浆液出现为止，层间用钢丝刷刷毛以利结合，这样循环回填施工直至表面以下2 cm。

3.5.2高强混凝土施工

本工程缺陷部位凿除深度大于10 cm的部位，根据结构部位的不同，分别要求浇筑C50F300W6高强混凝土和C30F300W6高强混凝土。混凝土内掺UF500、硅粉材料，为提高混凝土抗渗、抗磨性能、耐久性，在护坦和导墙、溢流面混凝土中掺UF500纤维素纤维和硅粉。经试验确定，UF500纤维素纤维掺量为每立方米混凝土掺0.89 kg、硅粉掺量为4.95%，纤维素纤维及硅粉通过拌和站安设的自动称量系统称量。

高强混凝土采用现场安设的HZS30型混凝土搅拌机进行拌制，由于混凝土中掺有硅粉和纤维素纤维，首先将砂石骨料、水泥、纤维素纤维及硅粉的干拌至色泽均匀，然后加水搅拌，搅拌时间比常规混凝土搅拌时间长1.5 min，混凝土水平运输采用6 m3混凝土罐车，坝体斜面的混凝土采用溜槽入仓；平面部位采用1 m3吊罐入仓（根据以往施工经验垂直运输不可采用输送泵），仓内人工摊铺整平，插入式振捣器振捣密实。

3.6 环氧砂浆抹面施工

本工程环氧砂浆采用NE-Ⅱ型环氧砂浆，以改性环氧树脂、新型固化剂及其特种添加料等为基料而制成的高强度、抗冲蚀耐磨损的新型修补材料，主要作用为水流表面抗冲和耐磨作用，环氧砂浆抹面施工程序为打磨清理基础面→涂刷底液→环氧砂浆抹面→养护。

环氧砂浆在下部混凝土施工完成28 d后进行，首先用高压水及高压风管清洗已浇筑混凝土基面的油污、灰尘、乳皮、松状颗粒，使已浇筑混凝土表面露出新鲜密实骨料，再用钢丝刷清除表面砂粒，然后用风管清除表面粉尘，已浇筑混凝土表面清理干净后，对已浇筑混凝土表面潮湿部位进行干燥处理，局部渗水部位进行封堵，根据其潮湿程度分别采用自然风干或喷灯的方法进行。

基础面清理完成后涂刷底液，底液由A、B组分混合搅拌均匀而成，底液涂刷层要求尽可能的薄，但不可漏刷，涂刷底液和环氧砂浆交叉流水作业，以保证其粘结力。

环氧砂浆抹面厚度为2 cm，施工面积较大，由现场安设的砂浆搅拌机进行搅拌，每次搅拌100～200kg，环氧砂浆A组分倒入拌和机内，初拌1～2 min后将环氧砂浆B组分倒入拌和机，搅拌3 min后，反转拌和机叶片再搅拌4 min，砂浆色泽均匀后即可使用。

拌制好的砂浆人工用抹刀均匀涂抹至已涂刷底液的混凝土基面上，同方向连续摊铺料，人工用抹刀拍压找平至表面泌出浆液，压实提浆后，间隔1 h，再次压面抹光。

一般环氧砂浆面自然养护14 d，对于阳光直射8 h及以上部位，砂浆凝固后用草席覆盖洒水养护，养护延长到20～28 d。环氧砂浆施工完成后7 d内不许在砂浆面放置重物，严禁重物摩擦撞击。

4 投入施工设备及人员

投入的主要施工设备有20 m3空压机、手风钻、风镐、混凝土拌和站、装载机、6.8 m3混凝土罐车等。

投入的主要施工人员包括混凝土工、木工、钢筋工、机械操作工、架工等。

5 质量检查

本工程通过前期试验和后期取芯检查，其新老混凝土的结合完整，对高强混凝土试块的抗压强度、抗渗等级、冻融试验均符合设计要求。