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1、- 1 -三峡永久船闸地下输水系统混凝土表面缺陷修补技术三峡永久船闸地下输水系统混凝土表面缺陷修补技术张 涛 （中国水利水电第十一工程局科研所，河南三门峡市，472000）1、工程概述、工程概述三峡工程永久船闸为双线五级连续船闸，位于枢纽左岸坛子岭左侧。每线船闸主体段由 6 个闸首和 5 个闸室组成，总长 1621m，设计总水头 113m，闸室平台有效尺寸 280m34m，坎上最小水深 5m。每线船闸的输水廊道布置在靠近闸首的两侧，单级闸室输水最大水头 45.2m。永久船闸地下输水隧洞水流速度高，且长期处于地下，混凝土的设计标号为 C35。因此，混凝土表面的水气泡、蜂窝、麻面等缺陷会影响工程的
2、长期安全运行，需要修补。 2、技、技术术要求要求根据三峡总公司工程建设部“三工建 质监字200195 号”文件要求，三峡永久船闸地下输水系统属于修补要求最高的 A-1 类修补区域，即该部位处于高速水流作用下，运用要求高，日后检修困难，其缺陷修补要防止产生气蚀冲刷和剥离造成的过流面破坏。2.1 总则总则2.1.1 混凝土表面处理要求，应满足部颁规范（SDJ-207-82）、TGPS 质量标准及设计文件；2.1.2 混凝土缺陷的处理要求，须满足安全运行，还要满足建筑物外观需要；2.1.3 在满足设计要求及建筑物运行要求的前提下，处理中应遵循尽量少损伤母体混凝土的原则。2.2 质质量要求量要求2.2
3、.1 试验论证修补材料在施工应用之前，必须经过室内力学性能检测和现场工艺性试验，各项指标满足有关设计文件要求；2.2.2 施工条件永久船闸地下输水系统的混凝土修补面几乎全部为干燥状态，但是随气温变化，混凝土面会有返潮现象，甚至混凝土面上会出现水珠，因此修补材料需要既能满足干燥面施工需要，同时也能够满足潮湿面施工要求；2.2.3 外观质量修补材料的颜色需与混凝土的颜色基本一致；修补面平整、光洁，没有影响外观质量的缺陷。2.2.4 混凝土面处理用角磨机磨光,使混凝土表层的水气泡显露出；大于 5mm 的水气泡、孔洞，用钢钎凿开并清除孔内的乳皮和松动颗粒；用压力水冲洗干净磨过的混凝土表面。- 2 -2
4、.2.5 材料耐久性为使材料与混凝土之间具有良好的相容性，修补材料需要具有良好的柔韧性和粘结性；同时还需要具有很好的抗冲磨强度，以抵抗高速水流的冲磨。2.3 EJN 型型环环氧胶泥的主要技氧胶泥的主要技术术指指标标和特性和特性通过对多种修补材料的对比试验和论证，选用 EJN 型环氧胶泥进行修补。2.3.1 主要技术指标表 1 EJN 型环氧胶泥的主要技术指标材料类型性能指标EJN-型EJN-型抗压强度 MPa60.050.0抗拉强度 MPa8.06.0粘结强度 MPa4.02.5抗冲磨强度 MPa7.07.0抗渗等级S30S30塑性变形率 %3%3%适用条件干燥混凝土面潮湿混凝土面2.3.2
5、主要技术特性2.3.2.1 良好的触变性和自流平性静置状态下，材料呈凝胶态，具有良好的流挂性，即使修补较大的气孔和凹槽也不会产生流挂现象。一旦受到剪力（搅拌、震动、挤压）作用，其粘度会迅速下降成为具有良好流动性的溶胶态，易于施工操作。当剪力消失时，混合物又会从溶胶态变为凝胶态，以保持其优良的触变性能；同时，材料还具有良好的自流平性，即施工涂层表面的刮痕和缩孔等缺陷在固化过程中会自愈，固化面平整、光洁，不会留有刮痕、接缝、缩孔等影响外观质量的缺陷。2.3.2.2 耐久性材料具有良好的柔韧性，当受到外力作用时，其自身的变形能够吸收部分能量，避免混凝土受到破坏。另外，它还具有很好的粘结性能和抗冲磨性
6、能，保证内层混凝土的长期安全运行。2.3.2.3 环保性经豚鼠毒理性试验，材料属于非毒性材料。2.3.2.4 适用条件材料包括两种类型，既能够满足干燥混凝土面施工需要，又能够满足潮湿面施工要求。 3、 、论证试验论证试验3.1 主要力学性能主要力学性能试验试验为验证修补材料的主要力学性能，在监理工程师的旁站下对 EJN 型环氧胶泥进行了主要力学性能检测，检测结果见表 2。表 2 主要力学性能检测结果- 3 -检测项目龄期EJN-型EJN-型3d43.536.77d60.245.2抗压强度MPa28d68.760.53d3.663.47d6.55.2抗拉强度MPa28d8.97.37d2.82.
7、5粘结强度MPa28d4.23.73.2 现场现场工工艺艺性性试验试验为论证材料的施工性能、现场粘结效果、确定施工面混凝土的处理方案和施工质量控制与检测方法，按业主和监理的要求，在施工现场进行了施工性工艺试验。试验论证中证明，EJN 型环氧胶泥的施工效果和粘结拉拔强度均满足设计要求。同时，通过工艺试验还制订、完善了 EJN 型环氧胶泥的施工工艺、混凝土表面处理方法、施工效率、单位面积用料与耗材以及施工质量控制与检测方法，为确保高质量的施工打下了坚实的基础。工艺试验情况和检测结果见表 3。表 3 工艺试验情况和检测结果EJN-型EJN-型试验部位永久船闸地下南四平洞S8 边墙和顶拱混凝土面永久船
8、闸地下南五平洞 S122 地板混凝土面试验面积216m2 4m2 混凝土面状态干燥潮湿检测值破坏状态检测值破坏状态3.2砼断裂2.7砼断裂3.0砼断裂2.81/2 砼断，1/2 粘结面3.2砼断裂3.4砼断裂试验面粘结拉拔强度（7d）MPa 3.61/2 砼断，1/2 粘结面外观质量与混凝土颜色一致；表面平整、光洁，无流挂和刮痕等4、施工技、施工技术术4.1 工工艺艺流程流程在混凝土裂缝、层间渗水、混凝土表面拉筋头、灌浆管口及混凝土表面不平整度等混凝土缺陷处理完后，经检测、检查符合要求后再进行混凝土表面缺陷的处理，处- 4 -理方法是用环氧胶泥修补孔洞和凹陷等缺陷，以改善混凝土的表面光洁度，提
9、高混凝土表面的抗冲磨性能。EJN 型环氧胶泥的施工工艺流程见图 1。图 1：EJN 型环氧胶泥施工工艺流程图4.2 混凝土基面混凝土基面处处理理4.2.1 地下输水洞、类区、类区属于高速水流区，混凝土表面的缺陷采用全断面施工环氧胶泥的方案进行处理。环氧胶泥施工前先用角磨机对混凝土表面进行全端面打磨处理，磨除混凝土表面上的一层薄弱表皮。然后用 3m 直尺检测混凝土表面的平整度，应满足设计要求，再用 13MPa 的压力水反复冲洗混凝土面，将水气泡和孔洞空腔内的杂物及松动颗粒清洗干净，待混凝土面风干后经检查验收合格签证后，再施工环氧胶泥。4.2.2 地下输水洞类区类区为平洞标准段，表面缺陷集中在平洞
10、段直立墙部位。对于直径大于 5mm的孔穴，用压力水清除空腔内的杂物和松动颗粒后用环氧胶泥修补。缺陷密集区采取满补方式，零星区采取点补的方式。35mm 的孔洞，如果不集中，用清水或风枪清除干净后，表面施工环氧胶泥。3mm 以下孔洞，用打磨的方法进行混凝土处理，磨平、磨光缺陷密集区域的混凝土面，用压力水冲洗后再施工环氧胶泥。注意压力水冲洗时，应避免冲坏周围的混凝土。4.3 环环氧胶泥施工氧胶泥施工4.3.1 注意事项4.3.1.1 按说明书给定的配比分别称量 A、B 组分，并拌和均匀后方可施工。4.3.1.2 向环氧胶泥中掺加的水泥必须是没有返潮、结团等现象的合格水泥，且需要过细筛（过筛后的水泥以
11、掺加在环氧胶泥中在涂刮施工时不出现颗粒为准）。4.3.1.3 材料坚持现拌现用的原则，避免一次拌和过多，造成材料浪费。4.3.1.4 拌和好的材料出现发粘、结团时，不能继续施工应用，以免影响施工质量。4.3.2 施工方法4.3.2.1 大于 2mm 的孔洞，先用三角铲填补环氧胶泥，并压实、填平。4.3.2.2 涂刮第一层环氧胶泥，先将施工面找平，刮抹时用刮刀反复用力挤实，将洞穴内的气体排出，以保证孔内填充密实，利于环氧胶泥与混凝土牢固粘结。砼面打磨平整度检测压力水冲洗风 干检查验收胶泥施工检查验收养 护- 5 -4.3.2.3 待第一层环氧胶泥初凝（424h）后，再施工第二层环氧胶泥，将面收光
12、，不留接缝、凹陷等影响外观质量的缺陷。4.4 施工面养施工面养护护4.4.1 施工面 3 天内，应避免遭受水冲、水浸和外力撞击、刮擦等。4.4.2 养护期内的环境温度应保持在 10以上，以利于材料性能的正常发展。4.4.3 照明灯或其他热源要放置在施工面 1m 以外，以免环氧胶泥局部受热，影响施工质量。4.5 质质量量检查检查与控制与控制4.5.1 对施工进场材料进行检测，各项主要性能应满足设计要求，方可施工应用。4.5.2 施工面应平整、光洁，不允许有刮痕、接缝、缩孔、泪流、起泡等缺陷。4.5.3 环氧胶泥的施工粘结效果以施工面粘结拉拔强度为依据。粘结拉拔强度大于2.5MPa 或破坏在混凝土
13、本体，即认为施工面粘结性能合格。 5、 、结语结语5.1 施工中的各项检测结果均满足设计要求，检测结果见表 4。表 4 检测结果检测项目统计数量（组）设计值（MPa）平均值（MPa）最大值（MPa）最小值（MPa）离差系数合格率（%）抗压强度176065.278.260.80.022100抗拉强度176.08.49.56.80.045100与砼粘结强度172.54.66.74.10.068100粘结拉拔强度952.54.16.21.10.28397.8外观质量设计要求：表面平整、光洁，无起泡100注： “抗压强度”、 “抗拉强度” 、“与砼粘结强度”结果系材料进场时的主要力学性能检测结果；“粘结拉拔强度”系环氧胶泥施工面与混凝土的粘结现场拉拔检测结果。5.2 永久船闸地下输水系统共修补施工 14 万余 m2，施工效果和材料的各项主要力学性能与国外同类材料相媲美。5.3 经 EJN 环氧胶泥修补处理过的混凝土面已通过三峡工程验收委员会的竣工验收，并得到三峡建设委员会质量专家组的肯定。单位名称：中国水电十一局郑州科研设计有限公司通讯地址：河南省郑州市高新区莲花街 9 号中国水电大厦 429 室邮政编码：450001电话：0371-86019210 电子信箱：
