大面積環氧混凝土施工技術

崔偉強

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065)

0 前 言

環氧混凝土以其強度高、綜合性能優良等特點，可作為水工混凝土過流面抗沖耐磨保護層及沖刷、磨損和氣蝕等破壞部位的修補加固材料。但環氧混凝土施工至今中國尚未形成標準技術規范，其從材料制備、性能試驗到現場施工等方面均參考環氧砂漿規程規范執行，筆者參與了中國首次大面積環氧混凝土施工——隔河巖水電站大壩一級消力池修補工程施工，并取得了寶貴的管理與施工經驗。

1 環氧混凝土修補范圍

水工建筑物缺陷修補部位積水、淤泥清理完成后，確定建筑物修補范圍，做好詳細的標識后進行測量，畫出修補輪廓，標出相應部位的樁號，以便于專家對破損部位原因進行綜合研究，確定修補方案。

2 修補區表面及邊緣處理

對修補區域內鋼筋、混凝土塊、淤泥、雜草、建筑垃圾等進行清理，如修補區域有鋼筋，需根據外露鋼筋在該部位的整體性和重要性進行割除或保留。破損邊緣處理需根據實際情況，沿破損邊緣用墨斗彈出切割線，再根據需要修補區域厚度，采用切割機切除，利用風鎬或電鎬進行鑿除，以保證修補邊緣混凝土完整性。修補區基層處理先用手釬或電鎬鑿除松散的顆粒，粗骨料外露部分超過 1/2 體積均應全部剔除[6]，處理后直至露出新鮮、密實的骨料。再用角磨機或電動鋼絲刷將需修補基面污染物、混凝土乳皮、局部凸起部位等去除或抹平，用壓縮空氣將表面砂粒、灰塵吹去，再用高壓水沖洗修補區基層表面，使修補基面干凈無灰塵。最后再用風干、壓縮空氣機吹干、烘干等方式使基面保持干燥，以保證修補層與下層混凝土良好的粘接強度。

3 環氧混凝土修補區分倉

環氧混凝土內環氧樹脂與固化劑反應過程中釋放大量熱量，如果澆筑方量較大，澆筑速度過快，環氧混凝土集中釋放熱量，聚積在混凝土內部的熱量無法及時散發，會導致環氧樹脂出現爆聚[1]，環氧混凝土出現酥松、裂縫、翹起等質量問題。所以在進行大面積環氧混凝土施工時可對修補區進行分倉澆筑，以便于先澆區域在集中放熱膨脹和冷卻收縮后變形穩定，防止出現裂縫。修補區域分倉原則可根據修補區的形狀和環氧混凝土的拌制速度、澆筑能力進行分倉，倉號寬度盡量不要超過3 m，施工縫應盡量避免垂直于水流方向。

4 環氧混凝土施工原材料

4.1 水 泥

水泥在環氧混凝土中不參加固化反應，只起到填充作用，施工過程中必須避免水泥與水接觸，應滿足DL/T 5144-2015《水工混凝土施工規范》[2]的相關要求。

4.2 砂 子

砂子應使用中砂，粒徑應小于2.5 mm，砂子需完全曬干或晾干，相關指標應滿足規范[2]的相關要求。

4.3 石 子

石子的堅固性與含泥量應滿足規范要求，粒徑應在5～15 mm之間，其他指標應滿足規范[2]的相關要求。

4.4 環氧樹脂、固化劑

環氧樹脂與固化劑需選用國內知名品牌，使用前需對環氧基液進行試驗，重點測定其操作時間、抗滲、抗壓、抗拉、粘接強度等主要性能參數指標，具體可根據設計要求進行相關試驗。如試驗數據達不到設計要求，則需要通過調整環氧與固化劑比例或添加各類外加劑(增塑劑、稀釋劑等)增加其性能指標。

因環氧混凝土相關數據試驗周期較長， 需在試驗前做好試驗計劃，試驗單位可采用多種環氧樹脂與固化劑開展配合比試驗，成型多組試件，砂石骨料應采用工程所在地砂石廠具有代表性。

環氧樹脂及固化劑原材料技術指標等詳見DL/5193-2004《環氧樹脂砂漿技術規程》[3]。

5 環氧混凝土參考配合比

(1) 經隔河巖水電站大壩一級消力池修補工程施工中試驗檢測及現場抽檢，選用某知名廠家生產出的環氧樹脂產品，經分析和咨詢材料生產廠家，確定環氧樹脂與固化劑配比為A∶B=4∶1，其環氧基液主要性能參數詳見表1。

表1 環氧基液主要性能參數表(A∶B=4∶1)

(2) 經隔河巖水電站大壩一級消力池修補工程施工中試驗檢測及現場抽檢，選用某知名廠家生產出的環氧樹脂產品，砂石骨料均在當地取樣。按照表2中的環氧混凝土配合比進行拌和，其環氧混凝土性能指標詳見表3。

表2 環氧混凝土配合比(質量百分比)表

表3 環氧混凝土性能指標表

6 基面環氧基液涂刷

修補區域基面干燥后應先涂刷薄層環氧基液(粘合劑)。涂刷基液時，應先對基面進行加熱，基液涂刷力求薄而均勻，無掛流、無漏底[4-6]。凹凸不平難于涂刷的地方，應反復多刷幾次，基液厚度以不超過 1 mm 為宜。涂刷后須間隔一定時間，基液中的氣泡消除后并在初凝前(用手觸摸有顯著的拉絲現象時)鋪筑修補材料。具體間隔時間可根據現場試驗確定。

基液涂刷的面積應視現場氣溫、澆筑強度等條件確定，涂刷基液隨拌隨用，如已凝膠，應廢棄不再使用，以保證施工質量。已涂刷的基液如果已失去黏性，應重新涂刷。

7 環氧混凝土拌制要求及方法

由于環氧混凝土在中國目前尚無成熟的攪拌設備，隔河巖水電站修補施工前在市場上采購了300型橫軸砂漿攪拌機進行攪拌試驗，同時由于環氧混凝土黏性較大，攪拌機主軸、攪拌葉片損壞較大，需對原定型產品的電機、傳動軸、攪拌葉片等部位進行改造加固，最終方能適應環氧混凝土攪拌需要。

環氧混凝土在拌和過程中應注意各種配料的添加順序，并對出拌和機存在的生料進行人工拌和，保證環氧混凝土拌和的均勻性，如有膠液黏度較大，拌和困難等情況，應及時通過調整配比的方式進行改進，但應經試驗確定，從而保證環氧混凝土的拌和質量與可操作性。

環氧類修補材料由于施工過程較慢，一次拌和量不宜過多，應先將環氧樹脂與固化劑分開稱量，再將固化劑緩慢均勻的倒入環氧樹脂中，使用電動攪拌機充分攪拌，攪拌需采用轉速不高于300 r/min專用電動攪拌機進行攪拌。環氧混凝土拌制時，一定要根據用量及施工速度，按“少量、勤配”的原則配制[7]。

環氧混凝土拌和時先將按比例配好的骨料(填料)倒入拌合機，攪拌均勻后倒入配好的環氧膠液，進行攪拌。攪拌時間約3～5 min，不得夾帶生料,拌和均勻后出料、攤鋪施工，流程見圖1。

圖1 環氧混凝土拌制流程圖

由于環氧混凝土可操作時間較短，黏性較大，拌制完成后需及時出料，拌合機內每次粘接的混凝土需清理干凈，否則拌合機料斗及攪拌軸會粘附環氧混凝土而失去攪拌能力。環氧混凝土運輸可采用人工運輸，運輸工具可采用塑料布。

8 振搗設備

環氧混凝土黏性大，無法用常規振搗器振搗。現場施工中可利用風鎬、電鎬改裝制作沖擊振搗設備，鋼套管前焊鋼板，再將套管套在風鎬鎬釬端頭進行振搗。同時需配置平板振搗器與工木錘予以輔助。

混凝土入倉后，人工用釘耙將混凝土鋪平，如厚度較厚可分2層攤鋪進行振搗，每層鋪平后首先用改裝的沖擊振搗設備進行振搗，邊角處加強振搗，局部用木錘輔助錘實，達到收面高程后，在混凝土失去塑性前，再用平板振搗器收面，收面后的表面要求密實、平整，不得有明顯的搭接痕跡、下墜、裂紋、起泡，如發現裂縫、起泡需及時處理，嚴重者必須鑿除重新施工[6]。

9 收面養護

環氧混凝土收面時盡量采用平板振搗器進行收光，平板振搗器不能有效收面時，可利用刮尺、抹刀收面。操作前需對刮尺、抹刀用噴燈或煤氣罐進行加熱，防止環氧混凝土粘附在收面工具上。收面需保證倉面光滑平整，與原結構體型一致，與周邊原混凝土齊平。收面完成后， 避免高溫直射，36 h內不允許有水浸泡和擾動，養護時間一般為7 d[8]。

10 接縫處理

環氧混凝土修補區域與老混凝土邊界接縫應在環氧混凝土填補沖坑或缺陷部位完成3 d 后進行，新老混凝土結合縫表面兩側 20 cm 范圍內涂刷界面基液粘結劑2遍，保證基液盡量滲入接觸縫之內[7]，倉號結合縫兩側10 cm 范圍內涂刷界面基液粘結劑，確保有效結合封閉。

11 澆筑缺陷處理

由于環氧混凝土澆筑因材料、氣溫、技術水平等因素影響，會出現各類缺陷，缺陷內容與處理措施詳見表4。

12 環氧混凝土質量控制要點

環氧混凝土澆筑施工質量過程控制要點詳見表5。

表4 環氧混凝土缺陷類別、原因、處理措施分析表

表5 環氧混凝土質量控制要點表

13 環氧混凝土施工注意事項

(1) 修補面必須清潔、干燥、骨料無松動，所用砂石骨料必須保持干燥，施工中注意防雨。

(2) 環氧類材料使用前需檢查產品名稱、型號、批號、凈重、生產日期和生產廠家，并需附有合格證。運輸中需要防雨、防潮、防曬、防火。

(3) 配置環氧基液(環氧砂漿、固化劑、其他改性材料)時，應注意工作面通風，操作人員所處位置應在上風口。

(4) 使用丙酮清洗工具時應佩帶防護眼鏡，戴防護手套，嚴禁使用丙酮洗手。

(5) 環氧原液操作現場嚴禁吸煙及其他明火，配備滅火器，不用料時，各種原液的容器應蓋嚴，保持材料性能穩定，注意防潮、防水。

(6) 澆筑環氧混凝土之前對所有參加施工人員進行技術培訓交底，使其掌握施工工藝和技術要求，機械操作人員熟悉機械性能和操作規程，并能及時排除機械故障。

(7) 環氧混凝土施工厚度較厚時，超過20 cm，需分層進行澆筑，如澆筑面水流復雜，為保證環氧混凝土與老混凝土充分結合，建議使用插筋。

(8) 環氧混凝土施工時環境溫度差異不宜太大，施工溫度宜在15～25 ℃比較合適，盡量避免在溫度較高時施工，如必須施工需搭設遮陽棚，且采取專門有效措施。最好在夜間施工，防止環氧混凝土后期出現溫度裂縫[3]。

(9) 分倉后先澆筑環氧混凝土側面，也必須刷環氧基液，以保證倉號之間側面的粘接性。

(10) 已修補完成的環氧混凝土應加強施工現場的防雨、防水措施，避免在7 d齡期內被雨水浸泡。

14 結 語

環氧類修補材料具有強度高、韌性好、抗沖擊強度大、粘接強度高、良好的耐化學腐蝕、耐磨、耐水和抗凍性，目前在水利水電工程過流面、橋梁、隧道等多個領域廣泛應用，環氧混凝土具有良好的應用價值，也將必然成為大面積缺陷修補的主要建筑材料之一，具有廣闊的發展前景。