强水流冲刷部位水工混凝土大面积表面修复方法

霍 燚

（禹顺生态建设有限公司，浙江 宁波 315000）

强水流冲刷部位水工混凝土大面积表面修复方法

霍 燚

（禹顺生态建设有限公司，浙江 宁波 315000）

HK - 966弹性涂料与混凝土基面黏结力强，能承受强水力冲蚀，耐老化、不开裂、不起壳，施工方便成本低、质量好、环保无毒。适合各类型的水工混凝土表面修复，在大面积强水流冲刷部位更是优于其他方法。通过新昌县门溪水库的应用效果良好。

水工混凝土；表面修复；HK - 966弹性涂料

1 问题和提出

随着工程使用年限的增加，混凝土表面裂缝受到风吹雨蚀，特别是溢洪道等强水流冲刷的部位混凝土表面裂缝发展迅速，混凝土的碳化也很严重，不但影响建筑物外观，而且钢筋混凝土碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，使混凝土对钢筋的保护作用减弱，降低混凝土结构的耐久性、抗渗性、抗冻性，任其发展将会影响混凝土结构的安全性。

目前业界也想尽各种办法控制混凝土的开裂，比如控制原材料质量和碱含量，控制浇筑温度增加抗裂钢筋等措施。但是仍然不能杜绝混凝土裂缝，阻止混凝土碳化。为此面对大量的运行时间长、破坏严重的混凝土建筑物，混凝土技术人员也研究了各种措施进行混凝土的加固修复（比如环氧砂浆等），并且取得了良好的效果，但是对于水工建筑物强水流冲刷部位（溢洪道、消力池等）的加固修复技术难度还是很大。为此通过实验应用，确定了利用HK - 966弹性抗冲磨防渗涂料修复强水流冲刷部位水工混凝土大面积表面方法，并在新昌县门溪水库等工程得到成功的应用实践。

2 工艺原理及优势特点

2.1 工艺原理

通过HK - 966抗冲磨弹性涂料与固定混凝土结构的超强黏接力，对混凝土构件面裂缝和剥蚀面进行封闭保护，防止外力破坏，阻止水和有害介质渗透到内部实现对混凝土表面裂缝的防渗堵漏，防止混凝土表面裂缝的发展，同时阻止混凝土碳化，起到对受损混凝土结构的薄层修补作用。

2.2 工艺优势、特点

（1）施工成本低：施工简便、工效高、施工速度快，原材料不需繁杂配制，只需将A、B组份按比例均匀混合后即可施工，混凝土基面可用高压水枪清洗干净，操作方便。综合成本在300元/m2左右，适用于大面积混凝土表面修复。HK - 966A、B组份混合效果见图1。

图1 H K-966A、B组份混合图

A、B组份的混合必须按照要求的比例充分搅拌混合，混合料必须现用现混合，混合料的反应时间与温度有关，一般不超过6h。

（2）原材料性质： 原材料性质指标见表1。

表1 H K-966弹性抗冲磨涂料性能指标表

（3）施工质量好：HK - 966弹性涂料与混凝土基面黏结力强能承受强水力冲蚀，工艺材料本身具有弹性，能够较好的适应结构变形。耐老化、不开裂、不起壳：施工水库溢洪道运行2a以上无开裂老化、无起壳现象，通过大落差湍急水流长时间冲涮试验完好无损。

（4）环保、无毒 ：本工艺所用材料HK - 966弹性涂料经检测环保无毒。

（5）外观整洁美观：修补后外观平滑、平整给人以美感，能很好的与周围环境协调适应。美观平顺的外观效果见图2。

图2 美观平顺的外观效果图

2.3 适用范围

适用于水利水电各种水工建筑物的强水力冲蚀部位，消力池、溢洪道、跌水、发电洞出水口等及其它落差大水力冲刷严重的混凝土大面积或局部修复。同时该材料也可以单独对混凝土裂缝、变形缝进行表面封闭、灌缝施工。

3 施工工艺及操作要点

3.1 施工工艺流程

HK - 966弹性抗冲磨涂料施工工艺流程见图3。

图3 H K - 966弹性抗冲磨涂料施工工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 原材料准备

HK - 966弹性抗冲磨涂料必须购买符合国家质量标准的合格材料。原材料的稍微缺陷就可能使工程失败。

3.2.2 裂缝处理

按渗水与否分类，标记裂缝缝宽、缝长、高程及走向。

（1）渗水裂缝（a类）：间距30cm、深10～ 15cm布设骑缝灌浆孔，缝面用快速水泥封缝，进行HK - G - 2低黏度环氧灌浆材料灌浆，灌浆压力控制＜0.5MPa。灌浆结束固结＞48h后凿除水泥封缝和灌浆管，用环氧砂浆封填找平。在渗水裂缝低位段间距50cm骑缝钻排水孔深15～ 20cm，缠浸HK - 966弹性涂料棉纱插入φ10mm塑料引水管排泄缝内水压，管口伸出表面20cm长，等抗冲磨涂层施工完成后沿表面割平；缝面用HK - 966弹性涂料跨裂缝黏贴密实1层6～ 8cm宽聚酯无纺布作加强筋布适应裂缝变形。

（2）干裂缝（b类）：裂缝＜0.2mm宽，直接在缝面用HK - 966弹性涂料跨裂缝黏贴密实1层6～ 8cm宽聚酯无纺布作加强筋布适应裂缝变形；宽度在0.2～ 1.0mm的裂缝，用HK - G - 2低黏度环氧灌浆材料灌浆处理，宽度在1.0mm以上的裂缝，用HK - WG - 22无溶剂环氧灌浆材料灌浆处理；灌浆结束后，缝面用HK - 966弹性涂料跨裂缝黏贴密实1层6～ 8cm宽聚酯无纺布作加强筋布适应裂缝变形。

3.2.3 抗冲磨涂层压边槽制作

根据泄槽、伸缩结构缝位置划分抗冲磨涂层施工单元，每一抗冲磨施工单元混凝土表面平整、结构完整，需设置HK - 弹性环氧砂浆三角形压边槽（泄槽起始压边槽为15cm×15cm，伸缩缝压边槽为5cm×5cm）。先划线定位，再切割凿制完成，将抗冲磨涂层连续施工至三角槽内2/3宽，保留HK弹性环氧砂浆与混凝土黏结面，最后用HK弹性环氧砂浆填平压边槽，在HK弹性环氧砂浆表面刷涂1道HK - 966弹性涂料封闭。施工中应注意保留垂直结构缝的变形泄压功能。

3.2.4 基面打磨清理、修补

（1）在涂料施工前必须对基面进行必要的处理和清洁，基本要求：基面应洁净、干燥和平整，无油脂、粉尘、污物、脱模剂、浮浆和松散的表层等，不得有明显的坑洞或突起。

（2）使用超高压水射流打磨清洗所有抗冲磨涂层施工基面,控制水压应根据现场混凝土碳化深度清除要求进行试验确定，一般在25～ 30MPa。

（3）混凝土表面较大气孔用HK砂浆充填饱满，对混凝土表面明显存在的缺陷使用HK弹性环氧砂浆进行修补，该材料为低弹性模量,高黏结力材料，厚层施工不垂挂，不脱空，与混凝土和966弹性涂料的黏结强度均能达到设计要求。 HK环氧砂浆修补较大缺陷见图4。

图4 H K环氧砂浆修补较大缺陷图

3.2.5 H K - 966弹性涂料抗冲磨涂料施工

在干燥基面涂刷HK - G - 2低黏度环氧灌浆材料，作为966弹性涂料涂刷的底胶，第1道涂刷24h后涂刷第2道，第2道涂刷后即可涂刷966弹性涂料，如果G - 2固化，则在涂刷966弹性涂料之前必须重新涂刷底胶。第2道底胶涂刷完成后3～ 6h内刷涂施工第1道薄层HK - 966弹性涂料；间隔6～ 12h刮涂第2道HK - 966弹性涂料；间隔＞12h刮涂第3、第4道HK - 966弹性涂料，及时记录每个施工段的材料用量。

3.2.7 抗冲磨涂层压边

在抗冲磨涂层施工到压边槽内2/3宽度完成后，先刷HK弹性环氧基液黏合剂,然后用HK弹性环氧砂浆填平压边槽，最后在HK弹性环氧砂浆表面刷涂1道HK - 966弹性涂料封闭。

3.2.8 涂层缺陷修补

施工结束后，仔细检查抗冲磨涂层表面，对局部气鼓部位，进行规整切除、重新基面打磨，再次涂敷HK - 966弹性涂料修复平整；对表面气孔，再刷涂1道HK - 966弹性涂料修补处理。

3.2.9 验 收

对每一施工单元的各工序进行质量验收；缺陷修补：数量、类型、措施、用材数量等表面清理；水枪压力； 抗冲膜涂层：道数、厚度、用量及压边措施；压槽深、宽、HK - 968用量 整体外观：表面平顺、无气泡、固结完全（不黏手）。

4 材料与设备

本工法采用的材料主要有：HK966抗冲磨环氧涂料A组、B组；HK弹性环氧砂浆；HK - G - 2低黏度环氧灌浆材料；HK - G - 2环氧基液。

采用的设备有超高压水枪、电动切割机、电动镐铲、电动冲击钻、电动打磨机、安全绳、梯、架、电动搅拌机、电子称、拌料空桶、转运泥桶、漆刷、刮板、现场水、电、照明、通讯器材等。

5 质量控制

5.1 控制标准

本工法实施过程中遵循的规程、规范、标准包括：

GB/T 13477.5— 2002《建筑密封材料试验方法》、GB/T 16777— 2008《聚合物水泥防水涂料》、CECS 18—2000《聚合物砂浆技术规程》、GB/T 17671— 1999《水泥胶砂强度检验方法》、DL/T 5151— 2001《水工混凝土砂石骨料试验规程》及SL 176— 2007《水利水电工程施工质量检验与评定规程》。

5.2 控制措施

施工中严格执行材料进场检验制度、技术交底制度、交接检查制度及成品保护制度，实行工程岗位质量责任制，“三检制”严格控制整个施工过程各个环节施工质量。对每一施工单元的各工序进行质量验收后才能进入下一步。

现场施工员记录缺陷修补的数量、类型、措施、用材数量等经质检员签收。施工员记录表面清理的水枪压力、清理效果经质检员结合现场验收后进入下一步。严格按照技术交底规定的抗冲膜涂层的道数、厚度、用量及间隔时间施工，每进行下一步需要质量员签发通知单。根据泄槽、伸缩结构缝位置划分抗冲磨涂层施工单元，现场用墨线弹出单元分块线、压槽线，压槽深度、宽度侧立面必须符合要求。涂料涂刷要平顺、均匀、平整度符合要求、外观美观。工程完成后进行质量抽查，取样切割检测涂膜厚度，现场检测涂膜拉拔黏结强度，不合格的单元做返工处理。工程验收严格执行水利工程验收规范。

6 效益分析

此方法能被广泛应用于水库、渠道、发电站、河流等混凝土的建筑物上，从而避免了一个大型工程的冲磨部位局部破损严重而影响整个工程的使用寿命。从某种意义上说延长了整个建筑物的使用寿命，社会效益巨大。

一般需要表面修复的建筑物厚度在60～ 100cm，这里暂按照60cm考虑。混凝土建筑物破损拆除、重建，钢筋混凝土需要费用约780元/m2（其中拆除120元/m2，新建钢筋混凝土660元/m2），而表面修复只需300元/m2，不计算时间和运行效益单就直接成本而言比拆除重建节省资金38%，如果计算整个连带的建筑物费用修复费用是微不足道的。

7 应用实例

新昌县门溪水库位于澄潭江支流左于江上游，是1座以发电为主，结合防洪灌溉的中型水利工程。坝址坐落在原门溪村下游2km处，坝址以上集水面积42km2。门溪水库总库容2148万m3。大坝为细骨料混凝土砌块石变圆心双曲线拱坝，最大坝高49.84m，坝顶高程357.87m，坝底宽10.00m，坝顶宽3.00m。新昌县门溪水库工程为III等工程，主要建筑物为拦河坝、溢洪道及发电输水系统，输水系统进水口为3级建筑物。本方法主要是对拦河坝、溢洪道及发电输水系统进水口加固改造。

局部裂缝采用“化学灌浆法”处理，对坝后桥及爬梯进行更换和改造，同时对整个下游坝面进行喷涂丙乳砂浆加固处理。溢洪道溢流面采用涂刷HK - 966高强弹性涂料进行加固。闸墩及导墙表面，采用喷涂丙乳砂浆加固。

溢洪道布置于左岸推力堆上，堰基为弱 ～ 微风化带岩石，施工时采用深挖回填混凝土并进行固结灌浆及接触灌浆处理，处理效果满足设计要求。

溢洪道堰顶高程350.83m，溢洪道下底坎高程337.33m，落差12.50m，设计水头高程是355.79m。校核洪水位357.10m，非常时期溢洪道水流落差18.80m。溢洪道斜长为34.00m，溢洪道宽度（上口21.00m，下口18.00m）。整个修复面积约700m2。

本工程2013年10月开始施工，溢洪道表面修复时间为2015年3月15日至2015年5月15日，历时60d。整个工程于2015年11月30日完工，溢洪道于2015年6月至2016年12月多次放水运行，且经过2个汛期过水的考验，效果良好。

本工程经过联合验收，施工资料齐全，施工全过程质量、安全、进度、投资处于可控状态，特别是溢洪道修复，作为“四新技术”从方案设计、实验、审批都严格控制，施工过程规范、严格监理，溢洪道外观表面平顺、美观、无气泡、固结完全。按照水利工程评定规范评定施工质量为优良。

[1] 冷玉红．浅谈大坝建筑物溢流面的修补措施[J]．民营科技，2016(6)：238- 238．

[2] 徐宏宇、王小冰．无机界面胶在大黑汀水库除险加固溢流面修补工程中的应用[J]．水利建设与管理，2001(2)：54- 55．

TV698.2

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1008- 701X(2017)06- 0055- 04

10.13641/j.cnki.33- 1162/tv.2017.06.015

2017-02-22

霍 燚(1970- )，男，高级工程师，大学本科，主要从事水利工程施工管理工作。

（责任编辑 姚小槐）