防滲抗沖磨改性環(huán)氧砂漿在水利工程快速修復(fù)中的應(yīng)用

趙成先

（新疆額爾齊斯河投資開發(fā)（集團(tuán)）有限公司，烏魯木齊 830000）

1 工程概況

奴爾水利樞紐工程項目位于新疆和田策勒縣奴爾河的中下游段，該項目作為當(dāng)?shù)刂匾乃刂菩怨こ添椖浚粌H承擔(dān)著灌溉農(nóng)田的作用，同時也具有發(fā)電功能。該水利樞紐工程中的泄洪沖砂洞采用了龍?zhí)ь^和導(dǎo)流洞共同施工的方式，出口區(qū)域位于奴爾河河床的下游區(qū)域。其中導(dǎo)流泄洪沖砂洞的長度為109.96m，全段構(gòu)成如下：①閘井；②泄洪槽；③消力池；④護(hù)坦區(qū)域。奴爾水利樞紐工程和策略縣的直線距離為100km，距離烏魯木齊直線距離1553km，交通區(qū)位條件優(yōu)越[1]。

現(xiàn)階段國內(nèi)水利工程普遍存在耐久度不足問題，奴爾水利樞紐工程對緩解新疆和田地區(qū)的水利資源短缺等問題發(fā)揮著重要作用。為最大限度減少水利工程滲漏帶來的不利影響，通過應(yīng)用抗沖磨環(huán)氧砂漿，可以有效延長本水利工程的使用壽命，提升水利工程質(zhì)量，因此具有重要研究意義。

2 主要施工方法

在奴爾水利樞紐工程項目施工中，要求泄洪沖沙洞內(nèi)沒有其他施工作業(yè)且工作面無干擾。施工環(huán)節(jié)有：①施工準(zhǔn)備工作；②混凝土伸縮縫施工；③裂縫化學(xué)灌漿；④混凝土鑿毛處理；⑤焊接鋼筋材料；⑥界面劑涂抹；⑦底板混凝土澆筑；⑧環(huán)氧砂漿抹面；⑨環(huán)氧凈槳涂刷；⑩鑲嵌伸縮縫。

3 水利工程快速修復(fù)防滲抗沖磨改性環(huán)氧砂漿施工方案

奴爾水利樞紐工程防滲施工過程中，要嚴(yán)格按照《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)施工工序和流程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

3.1 底拱漏水部位處理

技術(shù)人員在對工程進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)，項目拱部區(qū)域存在滲漏現(xiàn)象，為減少滲漏對工程質(zhì)量的影響，施工單位初步?jīng)Q定采用水溶性聚氨酯灌漿材料對水利工程的伸縮縫及裂縫區(qū)域進(jìn)行灌漿處理。

3.1.1 用到的灌漿材料

溶性聚氨酯材料主要成分為異氰酸酯與伯羥基聚醚，經(jīng)化學(xué)工藝合成后生成灌漿材料。將該材料應(yīng)用于混凝土體的細(xì)微縫隙后，可以迅速和其中的水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有不透水性質(zhì)的凝膠材料并釋放出二氧化碳?xì)怏w，致混疑土材料體積增加的同時裂縫凝固。該現(xiàn)象在工程施工中又被稱為二次擴(kuò)散滲透現(xiàn)象，可以有效減少滲漏，增加混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。和其他的混凝土灌漿材料對比，具有強(qiáng)度高以及毒性微弱等優(yōu)勢。水溶性聚氨酯灌漿材料技術(shù)指標(biāo)，見表1。

表1 水溶性聚氨酯灌漿材料技術(shù)指標(biāo)

3.1.2 灌漿設(shè)備

為保障灌漿質(zhì)量，用德國生產(chǎn)的高壓灌漿機(jī)進(jìn)行灌漿，該設(shè)備性能優(yōu)勢有：①工作強(qiáng)度高，可實現(xiàn)漿液深入裂縫1m 以上；②操作便捷，可穩(wěn)定施工；③占地面積?。虎芘溆兄顾?，不用鑿槽即可進(jìn)行施工。

3.1.3 施工技術(shù)

施工作業(yè)人員根據(jù)努爾水利樞紐工程的具體情況，首先做混凝土滲水裂縫布控工作。主要采用斜孔交叉布置方式，布控間距控制在25cm 最佳，布控直徑≤14mm，布控深度為混凝土厚度的1/3[2-4]。

伸縮縫布控方式基本一致，需注意對伸縮縫布控時要考慮橡膠止水帶位置，嚴(yán)禁破壞止水帶。本次灌漿應(yīng)用到了旋轉(zhuǎn)膨脹密封專用止水針頭，施工人員借助有壓噴壺對鉆孔內(nèi)部的雜質(zhì)和粉塵進(jìn)行清理，最后灌漿。灌漿前施工人員要先做好試驗，試驗無誤后嚴(yán)格按照比例進(jìn)行漿液配置，遵循灌漿工序和原則：①灌漿時應(yīng)該秉承從低到高，沿著裂縫一側(cè)向另外一側(cè)逐一灌漿；②從首枚針頭開始，到漿液從裂縫外溢時停止灌漿。加入第二枚針頭時繼續(xù)進(jìn)行灌漿[5]。

砂漿封孔修整過程的具體流程：①漿液凝固后，施工人員需取出混凝土裂縫表面的止水針，并做好溢出漿液的清理，清理深度控制在5cm 以內(nèi)[3]；②配置封孔材料，根據(jù)GMT 高性能改性聚合物修補(bǔ)砂漿的配制方法進(jìn)行配置；③施工人員要將配制好的高性能改性聚合物修補(bǔ)砂漿填入到孔隙內(nèi)，在壓實后4h，該材料基本凝固，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

待灌漿工作結(jié)束1 周后，對灌漿裂縫進(jìn)行檢測，檢測手段：

1）壓水試驗。施工單位要嚴(yán)格按照灌漿要求開展壓水試驗，當(dāng)壓力為0.3MPa，如果孔內(nèi)吸水量＜0.01L/min，說明灌漿工藝符合水利工程施工需求。

2）進(jìn)行混凝土取芯檢測，待裂縫及鉆孔灌漿液灌注飽滿。取芯孔應(yīng)用高性能改性聚合物砂漿封孔[6]。

3.2 水利工程導(dǎo)流兼泄洪沖砂洞沖蝕、磨蝕處理

通過對奴爾水利樞紐工程詳細(xì)檢查，為確保該水利工程項目的具體施工效果，采用下述方案進(jìn)行處理：

3.2.1 針對磨損厚度δ ≤4cm區(qū)域處理方案

導(dǎo)流兼泄洪沖砂洞的磨損厚度δ ≤4cm，采用氧樹脂基液處理劑和改性環(huán)氧抗沖磨修復(fù)材料予以修補(bǔ)。本工程項目決定使用GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料專用界面處理劑雙組份改性環(huán)氧界面劑和GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料來進(jìn)行修補(bǔ)。雙組份改性環(huán)氧界面劑主要性能參數(shù)，見表2；GMT新型快速修復(fù)抗沖磨材料主要性能參數(shù)，見表3。

表2 雙組份改性環(huán)氧界面劑主要性能參數(shù)

表3 GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料主要性能參數(shù)

修補(bǔ)流程：①明確修補(bǔ)區(qū)域；②做好修補(bǔ)區(qū)域的面層清潔和打磨處理工作；③確保待修補(bǔ)區(qū)域干燥；④涂抹雙組份改性環(huán)氧界面劑，保持干燥；⑤鋪設(shè)GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料；⑥做好修補(bǔ)后期的養(yǎng)護(hù)工作。

在確定修補(bǔ)區(qū)域范圍時，可借助電錘工具對砼材料相對疏松的部分進(jìn)行清理鑿除，用工具對需要修補(bǔ)的區(qū)域進(jìn)行檢查，確定修補(bǔ)區(qū)域的厚度。

處理修補(bǔ)區(qū)域面層混凝土，可借助手持式切削器對修復(fù)區(qū)的邊沿進(jìn)行切削溝槽，切割深度≥1cm，防止修補(bǔ)區(qū)邊緣出現(xiàn)淺缺口。在切割混凝土?xí)r須對鋼筋進(jìn)行防護(hù)，避免破壞原有結(jié)構(gòu)鋼筋。為保證修補(bǔ)層與舊混凝土的結(jié)合，需要鑿除處理過的基面的污染物、松散顆粒，去除舊的混凝土表層的乳皮，所有的松散的集料都要敲掉，直到露出新鮮密實的集料為止?；炷帘砻娉霈F(xiàn)部分突起，用角磨機(jī)打磨；混凝土表面有蜂窩，麻面等缺陷，用切割機(jī)將其削去。先用壓縮空氣吹去表面的砂粒和灰塵，然后用高壓水洗凈，保持表面清潔，最后烘干。同時要調(diào)整后的抗沖磨修復(fù)層的平均厚度，并在最高點上打上標(biāo)記，以確保修復(fù)的厚度。

在涂抹雙組份改性環(huán)氧界面劑時，要確保涂抹薄而均勻，不易打磨得凹凸處用刷子多刷，底漆的厚度宜≤1mm。涂布后要有一段時間的間隔，可視現(xiàn)場測試而定，在第一次固化之前（用手觸摸有明顯的拉絲）來鋪設(shè)修復(fù)材料。

鋪筑GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料時，按規(guī)定比例攪拌均勻的 GMT 快速修補(bǔ)抗沖磨材料，用專用刮刀將其涂在干凈、平整、涂有過界面劑的基面上，一次鋪設(shè)的厚度≤2cm，磨損深度為4 cm左右的，需要兩次刮涂，每次都要用強(qiáng)力的力量將其抹光抹平，以滿足平整度的要求。

3.2.2 針對磨損厚度δ ＞4cm區(qū)域的處理方案

如果水利工程樞紐的底板磨損厚度δ＞4cm，在確定工程修補(bǔ)區(qū)域的面層為潮濕面層時，要及時進(jìn)行排水，待面層干燥后進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)水利工程底部時可應(yīng)用高性能環(huán)氧混凝土材料，面層使用新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿材料。上述兩種材料的綜合化使用，可以有效提升水利樞紐工程項目的使用年限和壽命。

高性能環(huán)氧混凝土材料的性能參數(shù)，見表4。

表4 高性能環(huán)氧混凝土主要性能參數(shù)

針對磨損厚度δ ＞4cm，使用高性能環(huán)氧混凝土材料充當(dāng)基層材料進(jìn)行修補(bǔ)至面層2cm 區(qū)域，然后用GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料進(jìn)行修復(fù)。具體的工藝流程基本與上文相同。

確定修補(bǔ)范圍時，施工技術(shù)人員需對修補(bǔ)區(qū)域板塊進(jìn)行劃分，然后逐一檢查損壞情況，最終確定修補(bǔ)范圍。待修補(bǔ)范圍經(jīng)過監(jiān)理工程師確定后，要及時進(jìn)行排水。

對修補(bǔ)區(qū)砼面層進(jìn)行處理時，為確保修補(bǔ)區(qū)域和原有混凝土的粘連性不受影響，用角磨機(jī)材料對需要處理的面層上的污染物以及顆粒物進(jìn)行磨平處理。然后清理破損區(qū)域突出的乳皮，對已經(jīng)松散的骨料要全部清理，直到露出新鮮的骨料為止。如果砼材料面層存在蜂窩結(jié)構(gòu)，用切割機(jī)材料將其中的脆弱區(qū)域切除。先用壓縮空氣吹去表面的砂粒和灰塵，然后用高壓水洗凈，保持表面清潔，最后用壓縮空氣吹干或其他方法烘干。

涂抹雙組份改性環(huán)氧界面劑之前要確保面層干燥，在涂布界面劑時，要盡量做到薄而均勻，不平整的部分要反復(fù)多次涂抹，使底漆的厚度≤1 mm。

在鋪筑高性能環(huán)氧樹脂混凝土?xí)r，先按照要求攪拌均勻，后將其鋪在干凈、平整、有界面的基礎(chǔ)上，使之保持均勻，再用強(qiáng)力擠壓和平整，直至鋪設(shè)到地面2cm 處。在固化之前，用鐵耙對其表面進(jìn)行拉拔，以提高其與新型的快速修補(bǔ)耐磨材料的結(jié)合強(qiáng)度。

高性能環(huán)氧水泥混合料的配制方法是：將配比A 組分與配比的 B 組分混合，混合后再加入 C 組分，攪拌時間≥10min。根據(jù)工程進(jìn)度嚴(yán)格控制拌和，出現(xiàn)初凝或結(jié)塊的物料時必須放棄。

鋪設(shè)工作結(jié)束后要養(yǎng)護(hù)2h，確保其完全固化穩(wěn)定后方能開展后續(xù)施工作業(yè)。

采用雙組分改性環(huán)氧樹脂涂料涂抹，涂抹要薄而均勻，有凹凸不平的部分，要多刷，基液的厚度≤1mm。涂布后應(yīng)間隔一段時間，可視現(xiàn)場測試而定，在第一次固化之前涂覆面層修復(fù)材料。

在涂抹GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料的過程中，將按規(guī)定比例攪拌均勻的 GMT 新型快速修補(bǔ)抗沖磨料，用專用刮板將其壓在干凈、平整、涂布有界面的基礎(chǔ)上，采用 GMT 新型快速修補(bǔ)防沖磨材料，其厚度為2 cm，分兩次涂抹，每次用力壓實，使表面抹光抹平，以滿足平整度的要求。需要注意，在修補(bǔ)工作結(jié)束之后，要避免修補(bǔ)區(qū)域二次觸碰到水以及其他污染物體，在養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束兩周以后，可以重新進(jìn)行啟用。

3 結(jié)語

綜上所述，在奴爾水利樞紐工程中，為了對其導(dǎo)流兼泄洪沖砂洞沖蝕、磨蝕處理，可根據(jù)其磨損情況采用不通過的抗沖耐磨材料。結(jié)合上文進(jìn)行分析，科學(xué)應(yīng)用不同類型的抗沖耐磨材料，既符合水利工程施工要求，也可以提升水利工程施工質(zhì)量。針對磨損厚度δ ≤4cm 的區(qū)域修補(bǔ)可以應(yīng)用采用氧樹脂基液處理劑和改性環(huán)氧抗沖磨修復(fù)材料，針對磨損厚度δ ＞4cm，需要應(yīng)用高性能環(huán)氧混凝土材料充當(dāng)基層材料進(jìn)行修補(bǔ)至面層2cm 區(qū)域，然后應(yīng)用GMT 新型快速修復(fù)抗沖磨材料進(jìn)行修復(fù)，上述兩種修復(fù)模式各有優(yōu)點，需要施工單位因地制宜，科學(xué)應(yīng)用。