简谈抗冲磨混凝土的缺陷处理

王洪超

(浙江华东工程咨询有限公司， 浙江 杭州 311100)

简谈抗冲磨混凝土的缺陷处理

王洪超

(浙江华东工程咨询有限公司， 浙江 杭州 311100)

水工泄洪建筑物泄洪流量大、流速高，对抗冲磨混凝土的质量要求高，其质量缺陷处理对保证建筑物的安全运行至关重要。本文结合长河坝水电站泄洪建筑物抗冲磨混凝土缺陷的处理方式，总结了施工经验，供其他工程参考。

抗冲磨混凝土； 缺陷处理； 长河坝水电站

1 工程简述

长河坝水电站是大渡河梯级开发中的第10级，地处大渡河上游，位于四川省康定县舍联乡境内，工程规模为大(1)型工程，分为挡水建筑物、泄洪放空建筑物及引水发电建筑物，其中泄洪放空建筑物为3条泄洪洞和1条放空洞。大坝高240m，正常蓄水位1690.00m，库容约10.75亿m3，单机容量650MW，总装机容量2600MW。工程以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合效益。

泄洪放空系统包括1号、2号、3号泄洪洞和放空洞，其中1号泄洪洞为深孔式，总长1362.0m，纵坡为i=0.10279，最大泄量3692m3/s，最大流速为49m/s；2号、3号泄洪洞为岸坡式，长度分别为1508.0m、1540.0m，纵坡分别为i=0.10848和i=0.10552，单洞最大泄量3138m3/s，最大流速45m/s；放空洞洞身总长1711.65m，纵坡i=0.05877，最大泄量1970m3/s, 最大流速33m/s。

从类似工程泄、放建筑物过流面的破损情况看，在高速水流的作用下，挟沙水流的冲击和淘刷对混凝土破坏十分严重。因此，为尽量避免高速水流对泄放建筑物的冲刷破坏，结合类似工程的经验及教训，对长河坝水电站泄洪放空建筑的抗冲磨混凝土质量缺陷进行研究处理。

2 抗冲磨混凝土技术要求及质量现状

2.1 混凝土强度等级

泄洪洞、放空洞均为无压隧洞，拱角以下边墙及底板为抗冲磨混凝土，顶拱为普通混凝土，抗冲磨混凝土强度等级分别为C9040W6F100、C9050W6F100。

2.2 技术要求

2.2.1 缺陷处理标准及要求

a.泄、放建筑物为高速水流流道，必须控制过流表面的平整度，具体控制标准见表1。

注 用2m直尺检查

b.泄、放系统为高速水流冲刷区，混凝土裂缝及表观缺陷在高速水流冲刷下易产生气蚀，进而持续破坏混凝土结构，因此必须对表面缺陷进行封闭处理。按照规范要求对裂缝进行分类、划分，并依照不同类型及所处部位采取不同的处理措施，分类标准见表2；鉴于抗冲磨混凝土的重要性，对裂缝按照靠近、从严的原则进行处理。

c.对抗冲磨混凝土缝宽不小于0.3mm的施工缝、变形缝按照混凝土裂缝处理方式进行。

2.2.2 缺陷处理材料指标要求

质量缺陷处理主要材料为预缩砂浆、环氧砂浆、环氧胶泥及环氧浆材；根据抗冲磨混凝土的特性，为保证建筑物的安全运行，对缺陷处理所用材料提出较高的技术指标，具体详见表3。另外，要求采用低毒或无毒、便于施工的改性环氧砂浆、胶泥及浆材。目前，市场上主要为半成品环氧材料，在使用时根据现场试验情况及厂家指导意见按照比例掺配即可，便于施工。

2.3 混凝土的质量缺陷

通过对抗冲磨混凝土的现场排查，质量缺陷主要类型为：表观缺陷、裂缝、施工缝及变形缝等。

表观缺陷主要包括：表面不平整、气泡、麻面、蜂窝、错台、挂帘、表面碰损及模板拉筋头等；裂缝是指由于受到配合比、环境条件、温度及养护等内外因素的影响，凝结后出现开裂而形成的缺陷；施工缝、变形缝则是根据隧洞混凝土衬砌分缝原则，为方便施工和结构安全而设置的，在后期由于混凝土收缩，致使施工缝、变形缝缝面张开，形成质量缺陷。

3 抗冲磨混凝土缺陷处理方案及措施

3.1 表观缺陷处理

3.1.1 处理程序

缺陷素描→确认→基面打磨凿挖→基面验收→修补处理及养护→必要检测→验收。

3.1.2 处理原则及施工工艺

表观缺陷处理以尽量不破坏建筑物表面混凝土的完整性为原则，采用预缩砂浆、环氧砂浆及胶泥修补施工，工艺如下。

a.预缩砂浆修补。预缩砂浆拌制应以手握成团、手上湿痕而无水膜为准；拌制完成后，采用塑料薄膜遮盖，存放0.5～1h以使其体积预缩，从而减少修补后的体积收缩，防止与原混凝土面脱开。

施工前，先对缺陷部位进行凿毛处理，清除松动残留物，并冲洗干净，保持缝面湿润，且无水膜或残存积水。为提高砂浆与混凝土的黏接性，在修补前涂刷一层水泥浆，厚度约1mm，水灰比为0.4～0.45。对于边缘最小深度大于2.0cm的部位，预缩砂浆分层填入，分层厚度约为20～40mm，用铁抹子或木锤拍打密实至表面沁出浆液为止；层间采用钢丝刷刷毛，逐层连续修补完成，面层采用铁抹子反复压实、抹光，保证平整度、光洁度，并使其与原混凝土面平顺连接。对于修补厚度大于8cm的缺陷部位，内部填充同强度等级混凝土，表层约4cm填补预缩砂浆。修补完成后及时养护，保持湿润不少于7d。

b.环氧砂浆修补。环氧砂浆修补范围主要为孔洞、破损及凿挖坑等部位，表面缺陷处理应清除基面杂物等，并冲洗干净，待干燥后，保持清洁。环氧砂浆修补前，为增强黏接力，在基面均匀涂刷一层环氧基液，涂层厚度约1mm，尽可能做到薄而均匀、不流淌、不漏刷，同时应反复涂刷以消除涂层中气泡，待触摸不粘手并能拔丝时即可填补环氧砂浆。环氧砂浆应分层均匀涂抹，层厚控制在1.0～1.5cm，用铁抹子反复挤压，保证表面渗出浆液，且无气泡为止，以保证填充密实；待环氧砂浆完成收缩后，再采用铁抹子表面收光处理，并与周边混凝土面平顺衔接；修补完成后，涂刷环氧表面漆，养护时间不少于7d。

c.环氧胶泥修补。环氧胶泥的修补范围主要为气泡、麻面等质量缺陷。修补前，先清除基面表面杂物，并冲洗干净；待基面干燥后，涂刷一层环氧基液，涂刷标准和要求参照环氧砂浆基液施工工序，然后即可采用环氧胶泥进行修补。修补采取多次进行，在修补区反复涂刮和挤压，将胶泥中气泡排出，以确保胶泥填充密实，并保证胶泥与混凝土基面的黏接牢靠。待环氧胶泥完成收缩后，进行表面收光处理，保证与周边混凝土平顺连接。

3.1.3 施工措施及方法

针对质量缺陷的类型、范围及数量，采取不同的处理措施，具体如下。

a.表面不平整部位、错台以及漏浆形成的挂帘等，进行打磨处理，使其与周边混凝土平顺连接。

b.麻面、气泡面积较小且数量不多的混凝土表面，采用环氧胶泥刮补；蜂窝及面积较大的麻面，凿成深度宜小于2cm的规则形状，待涂刷界面黏接剂后适时回填环氧砂浆。

c.对于局部架空、露筋等部位，先将疏松的混凝土凿除，并凿成规则形状，对于深度大于4cm或露筋的部位，采用高等级自密实混凝土回填，而对于深度小于4cm的缺陷，则采用高强预缩砂浆或环氧砂浆进行修补。

d.对于拉筋孔、模板定位锥孔及冷却水管预留坑等表面孔洞，先将混凝土基面凿毛，并冲洗干净，然后采用回填高强预缩砂浆或环氧砂浆修补。

e.低速水流区和非过流面的拉筋头采用砂轮机将其磨除，且钢筋头低于混凝土面1～2mm，然后用环氧胶泥进行刮补；高速水流区用取芯钻机进行钻孔后将钢筋头割除，再加深2cm清理干净后用高强预缩砂浆或环氧砂浆回填。

f.对于因意外碰撞或拆模造成的表面碰损，在修补时应先把表面修整成形，清理干净后采用环氧砂浆进行修补。

3.2 混凝土裂缝处理

3.2.1 施工程序及原则

裂缝处理程序为裂缝性状(宽度、深度、长度以及是否渗水等)描述→确认→缝面打磨刻槽→灌浆孔布设、缝面清洗等→缺陷处理(涂刷基液、填充、封缝、灌浆及封孔等)及养护→质量检测→验收评价。

为保证工程安全运行，必须对抗冲磨混凝土过流面的A类、B类、C类、D类裂缝进行处理；对施工缝、变形缝按照裂缝处理原则处理，若出现渗水情况，则必须先进行渗漏封闭，再进行封缝处理。另外，施工缝、变形缝处理的深度为止水之上(止水与迎水面之间，约20cm)，不能破坏止水。

3.2.2 裂缝处理方法

a.表面处理法。表面处理法主要用于A类混凝土裂缝，处理前用砂轮沿缝打磨缝面，每侧深约1～2mm，并冲洗干净，待干燥后在裂面涂刷一层环氧基液，后用环氧胶泥刮补，抹平、压实，然后涂刷环氧表面漆，保证表面的光滑。

b.充填法。充填法主要用于B类混凝土裂缝，其主要分为两种，具体如下。

ⓐ沿缝刻宽、深约5～6cm的梯形槽，将槽面清洗干净，待干燥后涂刷环氧基液，然后回填环氧砂浆，见图1。

ⓑ对结构有止水防渗要求的表面裂缝，采用表面凿槽，并沿缝刻“V”形槽，以填充塑性止水材料，再填补环氧砂浆，表面涂刷环氧等防渗材料，见图2。

c.灌浆法。灌浆法主要用于C类、D类混凝土裂缝，其施工方法如下。

ⓐ灌浆孔的布置。灌浆孔根据裂缝深度可布置为骑缝孔或斜向孔，也可二者结合。斜向孔沿缝两侧错开布置，孔距1.0～1.2m，各斜孔与缝面相交于不同深度，并确保孔底抵达缝面；骑缝孔的深度应与缝深一致，缝深可通过检查孔确定，见图3。灌浆采用专用膨胀式灌浆嘴，灌浆及安、拆均十分方便，有利于现场施工生产。

ⓑ裂缝缝面止浆。化学灌浆材料的渗透性能较好，可灌性高，但成本相对较高。为保证注浆质量，并节省浆材，对缝面采取止浆措施。止浆方法是沿缝凿槽，冲洗干净后再充填环氧砂浆，并将表面压实、抹光。对于过流面有止水防渗要求的混凝土裂缝可采用沿缝面刻“V”形槽或梯形槽的方法进行封缝处理，见图3(b)；对其他结构在满足灌浆要求的前提下宜采取表面封缝处理，见图3(c)。

ⓒ压风检查。压风检查在裂缝表面充填完成7d后进行，以避免缝面爆裂。风压为0.2MPa，压风从裂缝的一端开始，逐孔进行。压风检查主要是检查灌浆孔与缝面间的通畅情况及裂缝表面是否密封，有外漏的部位则需重新封闭处理。

ⓓ灌浆要求。灌浆压力为0.2～0.4MPa，一般约3～7d后可进行灌浆；灌浆时压力应稳定，避免波动，过大易造成缝面爆裂，过小不利于浆材的渗透，影响灌浆质量。

起灌顺序：竖向裂缝应自下而上，逐孔进行，水平向的同一裂缝应由深至浅，逐孔进行。灌浆结束标准：排气孔返浆，且吸浆量小于0.02L/(5min)，再继续灌注30min，压力不下降即可结束灌浆。

ⓔ灌浆孔封孔。待灌浆材料凝结后可拆除灌浆嘴，灌浆孔洞采用环氧砂浆或胶泥填充、修补，保证填充密实，表面压光，并与周边混凝土平顺连接。

3.3 混凝土施工缝、变形缝处理

为防止抗冲耐磨混凝土施工缝、变形缝因缝面张开而致使泄流中产生气蚀破坏，对缝宽大于0.3mm的施工缝、变形缝进行化学灌浆处理，而宽度小于0.3mm的施工缝、变形缝则进行表面封闭处理。化学灌浆时不能损伤止水及钢筋，钻孔直径14mm，深度10～15cm，间距80～100cm，灌浆压力0.1～0.2MPa，其施工方案、措施及相关技术要求等参照混凝土裂缝施工要求进行处理。

4 质量验收与评价

混凝土缺陷处理完成后，对常规表面缺陷进行现场检查、验收，检查项目包括表面平整度、光洁度以及搭接的平顺性等；对混凝土裂缝及施工缝等采取灌浆后压水、取芯或无损声波质量检查。

通过施工过程监督、工序检查验收及试验检测，抗冲磨混凝土表观缺陷外观平整度、光滑度较高，平顺性较好，完全达到设计要求；裂缝及施工缝透水率不大于0.1Lu，满足设计要求；随机取芯芯样显示，缝面填充饱满，黏结牢固，其抗压强度、黏结强度及抗拉强度等力学性能指标满足设计要求。总之，抗冲磨混凝土缺陷处理效果总体达到预期的目标，能够保证建筑物的安全运行。

5 结论及建议

鉴于抗冲磨混凝土的工程特性，对于其缺陷处理应予以高度重视，应从源头着手，加强施工各个环节的质量管控，降低质量缺陷存在的概率，施工过程中尽量控制并减少质量缺陷，从而确保抗冲磨混凝土的施工质量。为提高抗冲磨混凝土的质量控制水平，必须从原材料选择、配合比试验、施工过程控制、施工技术能力管控及后续缺陷处理等方面入手，层层把关，才能将抗冲磨混凝土做到内实外光，质量优良。因此，有以下建议值得参考。

a.施工准备方面。做好对抗冲磨混凝土原材料的对比、选择，特别是水泥、粉煤灰、硅粉、纤维、减水剂、引气剂等原材料；做好抗冲磨混凝土配合比试验、对比及选定，并配合参建各方做好混凝土现场浇筑的工艺性试验(包括：坍落度、振捣方式、振动器型号、振捣时间等不同浇筑条件、工艺的对比)，根据现场试验成果进一步优化、调整配合比。

b.施工方面。做好混凝土的仓面设计方案，完善抗冲磨混凝土的入仓方式，控制混凝土的下落高度及分层厚度，规范混凝土的浇筑振捣方式、振捣时间及振捣标准；同时，要做好现场抗冲磨混凝土浇筑质量的总结、分析，根据质量缺陷情况认真分析原因，在后续施工中采取针对性的措施予以改进和提高。

另外，裂缝、施工缝及变形缝灌浆的时机也非常重要，为保证裂缝处理效果，其处理(灌浆)时机宜选在低温季节末期进行；裂缝的修复一定要在其停止发育以后进行，以免修复部分被重新拉裂。

c.工程管理方面。做好抗冲磨混凝土协作队伍的选定、审核工作，重点对协作队伍的专业性、技术能力、管理能力、工程业绩及信誉度进行全面审核；切实做好现场施工人员的教育、培训及技术质量交底工作，增强责任心，提高质量意识，并采取措施保证一线技术型工人的稳定性。

d.缺陷处理的专业性。缺陷处理作为抗冲磨混凝土的关键保障，必须保证其处理的专业性及可靠性。从质量缺陷的排查、确认，到处理材料的选择、应用，再到处理后的效果评价，必须从各个环节予以控制，以保证缺陷处理的质量，进而确保抗冲磨混凝土在泄水建筑物中安全可靠。

[1] 四川省大渡河长河坝水电站泄洪放空系统混凝土施工技术要求，2014(6).

[2] 四川省大渡河长河坝水电站泄洪放空系统混凝土施工缺陷处理技术要求，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