蘇丹羅賽雷斯大壩加高工程混凝土壩修復(fù)中環(huán)氧砂漿的應(yīng)用

□葉連奇（中國水利水電第七工程局有限公司）

□羅紅琦（河南省鄭州水利學(xué)校）

1.概述

本文所述工程為位于蘇丹境內(nèi)青尼羅河上的羅賽雷斯混凝土壩修復(fù)工程。環(huán)氧砂漿的應(yīng)用主要在低位泄水孔和消力池流道內(nèi)先對(duì)已有鋼筋出露的底板和沖刷嚴(yán)重的側(cè)墻拆除老混凝土后，再用M80/A20新澆硅粉混凝土修復(fù)，最后在汛期水位線以下的支墩及底板新老混凝土表面涂抹環(huán)氧，以滿足預(yù)計(jì)未來25年運(yùn)行的抗沖耐磨要求。環(huán)氧涂抹范圍如圖1所示。

圖1 環(huán)氧砂漿施工剖面示意圖

2.環(huán)氧砂漿特性

本工程所采用環(huán)氧砂漿為德國生產(chǎn)的Sikadur-41CF砂漿。其主要特性包括：

第一，環(huán)氧砂漿組分里含金鋼砂細(xì)骨料，相比普通的人工砂耐磨性好，表面強(qiáng)度高，詳見表1和表2所示。

第二，高粘結(jié)力的固結(jié)體。將該環(huán)氧砂漿涂抹在混凝土表面，進(jìn)行粘結(jié)力試驗(yàn)時(shí)，破壞面未發(fā)生在環(huán)氧砂漿與混凝土的接合面處，而在老混凝土面內(nèi)，與混凝土的粘結(jié)力能達(dá)到10～15N/mm2。

第三，涂抹后表面平整，光潔，涂抹后的顏色跟混凝土面接近，呈灰白色，線彈性模量跟混凝土也接近。涂上環(huán)氧砂漿，有助于對(duì)下層的混凝土面層加以保護(hù)，同時(shí)對(duì)混凝土內(nèi)的鋼筋保護(hù)層也能起到很好的保護(hù)作用。對(duì)于深孔修復(fù)所采用的硅粉混凝土，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度M：80N/mm2，最大骨料粒徑A：20mm，膠凝材料用量：廣西魚峰OPC52.5N水泥585kg，山西KAIDI，KD-12硅粉65kg。為滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的配比的要求，導(dǎo)致水泥用量大，固有的發(fā)熱量大。

硅粉混凝土的固有缺陷：表面易于出現(xiàn)大量細(xì)微裂縫不可避免，在硅粉混凝土表面涂抹一層環(huán)氧砂漿，可彌補(bǔ)此先天缺陷。

表1 環(huán)氧砂漿材料特性表 （單位：kg/l）

表2 環(huán)氧砂漿力學(xué)特性表 （單位：N/mm）

3.現(xiàn)場施工試驗(yàn)

在開始涂抹前，通過現(xiàn)場試驗(yàn)確認(rèn)環(huán)氧砂漿在新修復(fù)的硅粉混凝土和老混凝土表面涂抹的施工方法；確定環(huán)氧砂漿在新修復(fù)的硅粉混凝土和老混凝土表面涂抹的材料消耗量。

3.1 現(xiàn)場試驗(yàn)準(zhǔn)備

材料準(zhǔn)備：用作腳手架的鋼架管和馬道板用15t自卸車從壩頂?shù)惯\(yùn)至深孔卸料平臺(tái)，再由垂直水流向布置于消力池左側(cè)結(jié)構(gòu)線以外的MQ900門機(jī)吊運(yùn)至消力池，之后由人工搬運(yùn)至各工作面。環(huán)氧砂漿用5t輕卡從倉庫運(yùn)輸至深孔卸料平臺(tái)，再由人工搬運(yùn)至各工作面堆存待用；環(huán)氧砂漿材料Sikadur41CF，組分有A、B、C三種；WOMA沖毛機(jī)1臺(tái)，攪拌器1個(gè)，砂漿抹刀3個(gè)，環(huán)氧砂漿拌和鐵桶2個(gè)；手套、口罩等。

3.2 現(xiàn)場試驗(yàn)

3.2.1 修復(fù)部位清理

要保證所有要涂抹環(huán)氧砂漿的老混凝土和新澆硅粉混凝土表面清理干凈，方法為：先用高壓水槍將表面的油脂、鐵銹、表面氧化、磨砂、水垢以及一些松散的附著物沖洗干凈，個(gè)別難以清理的部位，用鋼絲刷人工處理干凈，然后自然風(fēng)干。

3.2.2 環(huán)氧配合比

Sikadur-41CF環(huán)氧砂漿比例：A：B：C=2：1：3（配合比按照重量法）。

3.2.3 環(huán)氧砂漿拌和及使用

3.2.3.1 環(huán)氧砂漿拌和

將環(huán)氧組分A+B的混合基液用攪拌器拌和均勻，時(shí)間在2 min之內(nèi)，待顏色一致后立即加入組分C（石英砂）攪拌均勻?yàn)橹?，注意不要混入空氣，拌和好環(huán)氧砂漿后要立即使用，以免盛裝在小桶里的環(huán)氧硬化固結(jié)后使器具無法再次使用。

3.2.3.2 老混凝土面涂抹環(huán)氧砂漿

老混凝土側(cè)墻為1968年澆筑的三級(jí)配混凝土，大骨料有1/3～1/2出露，平整度較差，底板為二級(jí)配混凝土。將環(huán)氧組分A+B+C按照2：1：3拌和均勻后，用抹刀直接涂抹到清理干凈的部位，試驗(yàn)時(shí)按20cm左右的條帶狀，從下至上，從左至右的依次推進(jìn)。老混凝土面的涂抹厚度平均為22mm，一次填壓而成，每塊條帶狀涂抹的砂漿要均勻，不能厚薄不一，抹刀涂抹時(shí)要用力。遇到個(gè)別沖刷較為嚴(yán)重的部位，有較大的坑窩出現(xiàn)，先用環(huán)氧砂漿填補(bǔ)深坑，填補(bǔ)后壓實(shí)，保持環(huán)氧砂漿與舊混凝土有牢固的粘接，然后按上述方法進(jìn)行壓實(shí)、抹平。

3.2.3.3 硅粉混凝土面涂抹

將環(huán)氧組分A+B+C按照2：1：3拌和均勻后，立即用抹刀直接涂抹到清理干凈的部位，試驗(yàn)時(shí)按20cm左右的條帶狀，從下至上，從左至右的依次推進(jìn)。硅粉混凝土面的涂抹厚度平均為10mm，一次填壓而成，每塊條帶狀涂抹的砂漿要均勻，不能厚薄不一，抹刀涂抹時(shí)要用力。涂抹過程中通過在四角釘釘和拉線的方式來控制整體平整度，不能高低起伏，也不能出現(xiàn)連接面的不整齊，環(huán)氧砂漿組分從A+B開始到全部用完以不超過40-50 min為宜，否則將固結(jié)硬化無法使用。

3.2.3.4 環(huán)保及養(yǎng)護(hù)

環(huán)氧砂漿組分A+B會(huì)污染土壤和水源，用完后的廢棄料及包裝桶不能亂扔，統(tǒng)一回收后集中處理。同時(shí)環(huán)氧砂漿對(duì)皮膚的刺激也很大，應(yīng)戴好防護(hù)手套護(hù)手，如不慎入眼，應(yīng)立即用溫水沖洗并盡快就醫(yī)。

修補(bǔ)完畢后12h內(nèi)不允許對(duì)環(huán)氧砂漿表面進(jìn)行觸碰和擾動(dòng)，待其完全硬化后在表面涂抹一層KD-6的養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。

3.3 現(xiàn)場試驗(yàn)消耗

3.3.1 老混凝土面上的消耗量

拌和好的環(huán)氧砂漿100kg；腳手架搭設(shè)：8個(gè)人5h完成搭設(shè)；抹面：3個(gè)熟練工，1個(gè)半熟練工，毛面準(zhǔn)備10min，抹面1h10min。

3.3.2 硅粉混凝土面上的消耗量

拌和好的環(huán)氧砂漿70kg；腳手架搭設(shè)：8個(gè)人5h完成搭設(shè)；抹面：3個(gè)熟練工，1個(gè)半熟練工，毛面準(zhǔn)備10min，抹面40min，抹面的兩人另外待工10min。

4.現(xiàn)場施工

4.1 現(xiàn)場施工組織

三枯施工期間，深孔和消力池部位共需涂抹6512m2，現(xiàn)場分兩組同時(shí)作業(yè)，每組按要求配置7～8人，其中2～3人在消力池護(hù)坦內(nèi)配料，因此處有較寬闊的場地堆放原材料，兩人負(fù)責(zé)把在小鐵桶內(nèi)已攪拌均勻的環(huán)氧砂漿從消力池護(hù)坦提升到各孔側(cè)墻已搭設(shè)好的操作平臺(tái)上，2～3人站在操作平臺(tái)上涂抹。

4.2 施工程序

深孔各孔孔身凈寬僅6m，空間狹窄，環(huán)氧涂抹與混凝土拆除和上游弧形門及下游疊梁門的金屬結(jié)構(gòu)和電氣翻新交叉進(jìn)行，對(duì)于用硅粉混凝土進(jìn)行翻新過的混凝土表面，需在混凝土澆筑結(jié)束，至少達(dá)到三周齡期時(shí)方可在其表面上涂抹環(huán)氧砂漿，各工序穿插不利于環(huán)氧的連續(xù)作業(yè)。

4.3 施工過程控制

環(huán)氧砂漿拌制時(shí)，需嚴(yán)格按照說明書配比進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?duì)未調(diào)勻的環(huán)氧砂漿，抹在混凝土面上以后，會(huì)清楚的看到各處顏色深淺不一。因此，環(huán)氧砂漿拌制時(shí)要邊攪拌邊仔細(xì)觀察顏色的變化。

在無漏水處無需涂抹由組分A+B組成的基液，僅在有水流滲出的潮濕部位先涂抹一層基液，再在基液上抹上環(huán)氧砂漿。

環(huán)氧砂漿不同于普通砂漿，由于組分中主要成分為環(huán)氧樹脂，粘性強(qiáng)，涂抹時(shí)須用力才能將抹子上的環(huán)氧砂漿在混凝土面上推開。為確保環(huán)氧砂漿與混凝土面的良好接合并避免涂層爆殼，脫空，開裂，抹第一層時(shí)先用抹子抹一薄層在混凝土面上推開，并用力向下按，使老混凝土面上各點(diǎn)均和環(huán)氧砂漿緊密接觸。在此基礎(chǔ)上將環(huán)氧砂漿涂抹至設(shè)計(jì)厚度，再在環(huán)氧砂漿凝固前反復(fù)多涂抹幾遍，使表面平整，均勻。在大范圍涂抹時(shí)，除從上游到下游通過釘釘和拉線在縱向控制設(shè)計(jì)厚度外，上下方向邊抹邊用筆直的1.5m長Φ12圓鋼，貼在已抹面上滑動(dòng)，通過目測來檢查平整度,發(fā)現(xiàn)有低陷處時(shí)再重抹。

4.4 安全防護(hù)

現(xiàn)場施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電焊不慎接觸到已抹的環(huán)氧砂漿面時(shí)會(huì)引燃，因此，環(huán)氧砂漿施工時(shí)應(yīng)對(duì)原料和已涂抹面做好火災(zāi)預(yù)防的準(zhǔn)備，在環(huán)氧砂漿工作面附近配足滅火器材。

5.結(jié)語

環(huán)氧砂漿是水工建筑物過流面的抗沖磨損、抗氣蝕與破壞后修復(fù)的優(yōu)先選擇之一。通過本案例，啟示如下：在高速水流沖刷（流速達(dá)到15m/s以上）且攜帶泥砂、石塊或圓木等大量漂浮物的有抗沖耐磨要求的部位，除常規(guī)的采用高強(qiáng)度抗沖耐磨硅粉混凝土以外，在過流面上視需要再涂抹一層環(huán)氧砂漿，能大大增強(qiáng)過流面的抗沖耐磨性能；對(duì)于一般的有抗沖耐磨要求，但流速不是很大的部位，而不必采用高強(qiáng)耐磨混凝土，里層可僅由普通抗壓強(qiáng)度混凝土澆筑，但混凝土澆筑的密實(shí)性控制是首要的，最后在過流面上涂抹一層環(huán)氧砂漿加強(qiáng)，或定期（如每隔15-20年）由環(huán)氧重新修復(fù)也不失為一種好方法。