環氧砂漿在石門水電站工程中的應用

黨少明

（中國水電建設集團十五工程局有限公司第一工程公司 陜西 咸陽 712000）

1 概述

石門水電站位于新疆維吾爾自治區呼圖壁縣呼圖壁河上，樞紐建筑物由瀝青心墻堆石壩、泄洪洞、溢洪洞和左岸引水系統及地面廠房組成。泄洪排沙洞（兼導流洞）由引渠段、岸塔式進水口、有壓洞段、閘門井段、無壓洞段、出口消能工組成。洞長635.82m，坡度4.48%，斷面為城門洞型。成洞尺寸為9.0m×8.5m（寬×高），混凝土襯砌厚度0.8m。設計混凝土強度等級：底板為C40，側墻和頂拱為C25。

石門水電站泄洪排沙洞（兼導流洞）洞內混凝土襯砌受施工條件約束采用泵送混凝土，坍落度較大，在襯砌混凝土待強過程中，由于受混合料早期過快失水干縮，另外受新疆地區晝夜溫度變化的影響，發現混凝土局部出現了不同程度的裂縫和滲水，以及混凝土施工中出現的蜂窩麻面。為抵抗高速水流沖刷，按照設計要求，需對混凝土缺陷處進行修補和加固處理。經項目部多次方案論證比較，由于環氧砂漿化學性能穩定，耐腐蝕性好，固結體具有高粘結力，高抗壓強度，且不受結構形狀限制，具有抗滲、抗凍、耐鹽、耐堿、耐弱酸腐蝕的性能；并與多種材料的粘結力很強，熱膨脹系數與混凝土接近，不易從被粘結的基材上脫開，耐久性好。因此，修補材料選用環氧砂漿，設計要求28d抗壓強度＞60MPa，與混凝土粘結強度＞2.5MPa。

2 環氧砂漿的選擇與試驗

2.1 環氧砂漿選型

環氧砂漿是以環氧樹脂為主劑，配以促進劑等一系列助劑，經混合固化后形成的一種高強度、高粘結力的固結體。環氧樹脂是一種線性結構的環氧基因高分子聚合物，其本身不會固化，只有加入固化劑后才能使樹脂的環氧開環，由線性分子交聯成體型結構分子而固化。固化后的環氧樹脂強度很高，質脆，抗沖擊能力差，因此，普通的環氧樹脂類材料為滿足其力學、化學、耐久性指標，是由環氧樹脂加上適當固化劑、增韌勁、稀釋劑及填料組成的一種復合材料。其具有良好的力學性能、化學穩定性能和耐磨性能，但其粘度太高，普通的固化劑在常溫下不能與環氧樹脂反應，由此配置的環氧砂漿施工過程中需不斷用高溫加熱，固化劑固化過程中放熱強烈，毒性大，且施工過程中可操作時間短，施工過程中環氧砂漿易粘附在工具上，引起施工面平整度差，砂漿成型后收縮率大，特別是普通環氧砂漿的線膨脹系數與混凝土的線膨脹系數相差太大，受溫度影響，環氧砂漿易脫落。因此，在大面積和高速流水區使用普通環氧砂漿是不適宜的。

由新工藝合成的改性環氧樹脂，新型固化劑及填料等為基料配制的環氧材料，改善和提高了普通環氧材料的某些性能。在施工工藝和力學性能等方面更適用于實際操作和技術要求。用其配制的環氧砂漿具有材料本體粘度明顯下降，在常溫下可固化，無需熱施工，韌性好，易操作，施工面平整、光潔。其抗壓、抗沖磨，粘結等力學性能高，線膨脹系數小，與混凝土匹配較好，受溫度影響小，不易脫落，施工方便，易操作，低毒，固化后無污染，常溫下無需養護，適用于大用量環氧砂漿施工。

經過多方考察了解，國內幾家化工廠生產的抗磨環氧砂漿以及結合黑河金盆水利樞紐工地等環氧砂漿的施工情況，最終選擇了兩家科研機構研制的環氧砂漿進行現場對比試驗。一家是NE-IV型環氧砂漿，另一家是某化工工廠生產的環氧砂漿，兩種環氧砂漿均能在潮濕面上施工。

2.2 對比試驗

試驗的目的想解決以下5個問題：①人工處理混凝土基面的可行性；②兩種環氧砂漿施工的可操作性；③檢驗環氧砂漿與潮濕混凝土面的粘結性能；④確定適宜的施工工藝；⑤驗證施工面的平整度。

經在導流洞0+150m～0+162m段現場試驗，兩種環氧砂漿均達到了預期目的。14d齡期進行拉拔粘結試驗，檢測結果NE-IV型環氧砂漿最大拉拔強度為3.34MPa，最小為 0.7MPa，平均拉拔強度2.4MPa，且均斷裂在混凝土本體內，環氧砂漿與混凝土面粘結牢固。另一品種環氧砂漿有一半監測點在粘結面上斷裂。兩種環氧砂漿28d強度均大于60MPa，最大值98MPa。最終施工確定采用NE-IV型環氧砂漿。

3 施工方法

3.1 環氧砂漿施工工藝流程（圖1）

3.2 具體施工方法

（1）基面排水。基面排水采用聯合排水方式，搭雨篷遮擋洞頂拱排水管流水，圍堰引排底板流水，膨脹螺栓固定角鋼引排洞壁流水，確保基面無明水流淌，排水按施工區域分段進行。

（2）基面清潔。首先用鋼絲刷清除混凝土表面；再用高壓水槍沖洗基面數遍，徹底清除基面上粘結的粉狀顆粒及松動顆粒；最后人工高壓風清除表面積水，用吹風機吹干基面。

（3）基液配制及涂刷。底層基液按產品說明比例將A、B組分用攪棍攪拌均勻，人工毛刷將基液均勻的涂刷到處理好的基面上，要求不漏刷不流淌。基液涂刷完成后停置20min～40min（視環境溫度而定）手觸有拉絲現象，即可涂抹環氧砂漿。

（4）環氧砂漿配制。將A、B組分按比例混合后，攪拌均勻，攪拌時間5min～8min。投料順序為先A組分，后B組分，B組分邊攪拌邊加入。

（5）環氧砂漿涂抹。人工用抹刀涂抹環氧砂漿，涂抹時壓實壓光，提漿收面一次成型。配制好的環氧砂漿在18℃～20℃時，使用壽命為1h～1.5h，環氧砂漿工作面間搭接采用45°斜坡搭接，施工順序從下游向上游進展。

（6）養護。環氧砂漿的養護與普通砂漿的養護不同，最重要的是溫度控制，20℃±5℃為宜，夏天太陽直曬的地方要搭設涼棚，冬天溫度太低，應加溫保暖，養護7天以上，前3天不能讓水浸泡或有其他沖擊。本工程環氧砂漿修補時段選在9月中旬，天氣晴朗溫和，且在洞內施工，因此不用專門養護。

（7）工作面清理。施工完畢，拆除排水設施，清理干凈工作面，對預留的孔洞用環氧砂漿封閉處理。

（8）施工要點。大面積環氧砂漿修補區域，其修補厚度不小于5mm。對于深度不夠5mm的部位應鑿毛至5mm以保證修補的砂漿厚度；局部缺陷修補其修補厚度不小于10mm。修補區域邊緣不得形成又淺又薄的邊口，應鑿成齒槽狀，同時邊緣應大致規整。

4 質量控制

（1）原材料檢測。環氧砂漿進場后，需查看是否具備該材料的出廠檢測資料，并在現場進行抗壓和粘結力試驗檢測，合格后方可使用。

表1 質量檢驗成果統計表

（2）施工工序控制。混凝土面鑿毛處理到位，基面清理干凈，達到干燥狀態，基液涂刷均勻，環氧砂漿涂抹密實，表面平整，每道工序均經過檢查簽證。

（3）環氧砂漿平整度控制。每一塊施工面必須和周圍的混凝土面齊平，壓實壓光后用直尺檢查平整度，對不符合區域進行整平處理。

（4）現場檢測。每30個處理面上隨機選取3個點進行強度試驗，平均強度大于1.5MPa，且不允許在粘結面斷裂，否則應進行返工。

5 質量評定

對進場原材料，各施工工序以及檢測結果進行統計分析，各項結果表明環氧砂漿選材得當，施工工藝合理，總體質量優良。質量檢驗成果見表1。

6 其他注意事項

（1）環氧砂漿應隨配隨用，一般每次配置應小于1kg。

（2）拌好的環氧砂漿，必須分散堆放，切勿成桶成堆放置，以免提前硬化。配料時宜用廣口淺底器皿，易于散熱，并需不斷攪拌。

（3）施工工具要清潔干凈，未硬化的環氧材料，可用丙酮、甲苯等溶劑清洗。若環氧材料硬化在工具上，可加熱刮掉，切勿燃燒，以免產生有毒煙氣，危害人體健康。

（4）施工中，不允許將用過的器具以及殘液隨便拋棄或投入河中，以防水質污染或發生中毒事故。

（5）施工時，操作人員必須做好勞動保護。因環氧材料大都易揮發、有毒，所以施工現場必須通風。若環氧類材料不慎沾到皮膚上，先擦去，然后用丙酮或酒精擦拭干凈。若不慎將環氧材料濺入眼睛，應小心擦拭，嚴重者送醫院治療。

7 結語

新疆石門水電站工程泄洪排沙洞局部采用NV-IV型環氧砂漿進行補缺處理后，現場對補缺處理進行檢查，全部合格。事實證明環氧砂漿的選型是合理的，施工工藝及方法是成功的，施工質量是可靠的，為同類型工程的混凝土缺陷處理積累了經驗。陜西水利