某大型水電站泄洪洞過流面混凝土表面缺陷處理施工技術

馬國輝

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

某大型水電站泄洪洞是該水電站的主要泄洪設施之一，具有大斷面、大流量、高流速的特點，泄洪洞最高流速達50 m/s。因為管理不善、材料耐久性差、設計問題、施工問題等多種因素的出現，往往會導致一些混凝土缺陷，比如混凝土表面裂縫、表面缺損、錯臺、孔洞、氣泡密集區、麻面、蜂窩等。這些缺陷對混凝土結構構件的受力性能或使用性能無決定性影響，對結構的外觀有一定影響，但并不影響其使用。本文主要闡述在該泄洪洞過流面混凝土表面缺陷處理中采用的主要處理措施，并對它的施工工藝以及修補材料進行了深度的探討。

1 混凝土表面缺陷處理方案

1.1 表面蜂窩、麻面、氣泡密集區的處理

此類缺陷主要是由于混凝土振搗不密實或者模板拼縫不嚴密導致混凝土澆筑過程中漏漿等原因造成，主要分布在泄洪洞兩側邊墻底口，具有“大分散、小集中”的特點，是水工混凝土中較為常見的一類缺陷，若不及時進行處理，在高速水流的長期沖刷下，缺陷范圍將進一步擴大，進而造成嚴重的空蝕破壞。

輕微氣泡密集區、輕微麻面，僅進行表面打磨，打磨至密實混凝土后，采用1～2 mm環氧膠泥覆蓋，覆蓋面積延伸至打磨范圍外100 mm；深度大于2 mm則按較嚴重氣泡密集區、較嚴重麻面處理。

遇到麻面、氣泡、蜂窩比較嚴重的部位，需要將其用砂輪切成規則的多邊形或者四邊形，并且需要切至看到密實的混凝土，才算合格，鑿除深度需滿足修補厚度不小于40 mm且超過蜂窩底線10～15 mm控制。切掉病害區域后，使用環氧砂漿進行填補，并在表層采用1～2 mm環氧膠泥覆蓋，覆蓋面積延伸至鑿除范圍外100 mm。

1.2 錯臺、掛簾、表面附著物的處理

錯臺、掛簾多見于混凝土施工縫部位，主要由于模板安裝不牢固導致混凝土澆筑過程中模板松動或變形所造成，如果不加以處理，不僅會影響混凝土的整體平整度和美觀，而且泄洪洞運行時還會造成嚴重的沖刷破壞[1]。

利用砂輪打磨或者鑿除的方法，把突出于周邊混凝土的區域平整化，使其保持平順連接，順接的坡度需要控制在1∶30以下，其中，垂直水流向的坡度需要控制在1∶10以下。砂線內的松動顆粒要鑿除和清理干凈，需要先進行沖洗，待其干燥之后，使用環氧膠泥進行填補。

洞內過流面施工縫錯臺按要求坡度打磨后，采用彈性環氧膠泥蓋縫處理。

1.3 孔洞的處理

此處的孔洞主要指用于固定大模板的連接螺栓和定位錐所形成的孔洞，主要位于泄洪洞使用大模板進行混凝土澆筑的邊墻部位，孔洞大小一致，間排距固定，分布較為規律。孔洞的大量存在將會降低混凝土的強度及耐久性，所以應對孔洞及時進行填補封閉。

螺栓、定位錐及灌漿孔形成的孔洞，將里面的碎屑清理干凈之后，向里面注入預縮砂漿，搗實之后進行抹平，再在表面抹1～2 mm環氧膠泥覆蓋，覆蓋面積延伸至孔洞周邊范圍外100 mm。

1.4 表面刮痕、磨痕、表面缺損的處理

在混凝土強度尚未達到設計強度時，如果沒有對混凝土進行有效保護，由于意外的碰撞或者拆模的不小心很容易造成表面刮痕、磨痕或表面缺損。此類缺陷出現較為隨機，分布沒有規律，缺陷范圍一般較小，對混凝土的使用性能無決定性影響，主要影響其外觀。

對于混凝土表面刮痕、磨痕的處理，一般在表面抹1～2 mm環氧膠泥覆蓋，覆蓋面積延伸至缺陷范圍外100 mm。

若表面有缺損或者坑槽，就需要用工具將其切成規則的形狀，并要露出密實的混凝土面。如果鑿除深度<100 mm，分層填預縮砂漿；如果深度不小于100 mm，則在里面填入細骨料混凝土，再在表層抹1～2 mm環氧膠泥覆蓋，覆蓋面積延伸至鑿除范圍外100 mm。

1.5 單個氣泡的處理

混凝土澆筑過程中，由于振搗工人經驗不足、局部振搗時間不夠，導致混凝土中的氣泡尚未完全排出而依附在模板表面，拆模后在邊墻局部位置將會出現部分氣泡，不僅影響混凝土的外觀，而且泄洪洞過流時在高速水流的作用下，大氣泡的存在還會引發一定程度的空蝕破壞，故而應對氣泡進行處理。

單個氣泡的處理，要使用與原混凝土顏色相同的材料進行修補。外露直徑<2 mm，不處理；外露直徑≥2 mm，將氣泡周圍的乳皮和薄層清理干凈，干燥后，使用環氧膠泥進行修補，并且抹平[2]。

1.6 表面裂縫的處理

1.6.1 裂縫分類

混凝土澆筑完成后，由于保濕養護不及時或者養護時間不夠等原因，在混凝土表面往往會出現許多大小不一的不規則裂縫。裂縫的出現，尤其是深層裂縫和貫穿裂縫的出現，會破壞混凝土結構的整體性，降低混凝土的強度和耐久性，影響泄洪洞的運行穩定和安全。

裂縫根據縫寬δ、縫深h、縫面長度L以及縫面滲水情況，按表1的標準進行分類。裂縫分類按5個指標中最嚴的一個分類標準確定裂縫類別。

表1 裂縫分類標準表

Ⅰ類裂縫為龜裂狀，呈細微而不規則裂縫且不滲水，對結構安全、耐久性及結構應力無影響。

Ⅱ類裂縫呈規則狀，屬淺層裂縫且不滲水，對結構安全、耐久性及結構應力的影響非常小。

Ⅲ類裂縫，屬深層裂縫但不滲水，對結構安全、耐久性及結構應力的影響有點大。

Ⅳ類裂縫，屬滲水裂縫或者貫穿裂縫，對結構安全、耐久性及結構應力的影響非常大。

1.6.2 裂縫修補分類

1)Ⅰ類裂縫。不需要進行專門處理，如果裂縫寬度大于0.2 mm，則需在縫口表面涂刷2道環氧基液處理，涂刷范圍延伸至縫口兩側各100 mm。

2)Ⅱ類裂縫。只需要封閉其表面。先要將裂縫的表面清理干凈，干燥之后采用低粘度環氧進行涂抹，封閉裂縫表面；環氧干燥之后，再涂抹兩道HK環氧增厚涂料，涂抹厚度控制在1 mm，寬度200 mm，要求涂抹均勻。

3)Ⅲ類裂縫。處理的方法是封縫無損貼嘴化學灌漿。

4)Ⅳ類裂縫。處理的方法是：如果為干縫，使用無損貼嘴化學灌漿處理；如果為濕縫，先鑿槽封縫后，再化學灌漿處理[3]。

2 主要修補材料的施工工藝

2.1 預縮砂漿修補施工工藝

1)使用預縮砂漿修補工藝的時候，除特殊情況外，修補厚度需大于等于20 mm。

2)需要修補的老混凝土面應當鑿毛處理，并把碎屑沖洗干凈，修補面在修補的時候不能有積水，但是要有一定的濕潤度。

3)未加緩凝劑的預縮砂漿在調配好之后，需要在規定的時間內使用完(夏季兩個小時，冬季四個小時)，失效后的預縮砂漿不可以再用做施工。

4)預縮砂漿的填補施工工序是：先分層鋪料搗實，再逐層填補。進行填補的時候，先要刷一層水灰比是0.4、厚度為1 mm的粘稠水泥漿，之后才可以一層層的將預縮砂漿依次填入其中。每一層填入的預縮砂漿的厚度要控制在20～30 mm的范圍內，每一層填補完成后還要用木槌搗實，直到修補層出現漿液后，將修補層表面刷毛，然后才可以進行第二層的填補，按此工序直到平齊混凝土表面。表面要求平整光潔，平整度滿足該部位設計要求[4]。

5)施工完成后，及時用塑料薄膜或濕麻袋保濕保溫養護28 d以上。

6)完成修補3 d之后，用小鐵錘敲擊修補面，如果聲音清脆，則施工質量合格；反之，則需要鑿除，重新進行修補。

2.2 細骨料混凝土修補施工工藝

1)當修補的材料為細骨料混凝土時，要有不小于50 mm的修補厚度。

2)修補的時候，要先刷一層水灰比是0.4、厚度為1 mm的粘稠薄層水泥漿在基面上作為粘結劑，之后才可以一層層的將細骨料混凝土填入其中。每一層填入的細骨料混凝土的厚度要控制在30～40 mm的范圍內，每一層填補完成后還要用木槌搗實，直到修補層出現漿液后，將修補層表面刷毛，然后才可以進行第二層的填補，按此工序直到平齊混凝土表面。修補表面要與老混凝土面平滑連接、接縫嚴密，同時，平整度應滿足該部位設計要求。

3)施工完成8～12 h之后，及時用塑料薄膜或濕麻袋保濕保溫養護28 d以上。

4)混凝土修補7 d后，用小鐵錘敲擊修補面，如果聲音清脆，則施工質量合格；反之，則需要鑿除，重新進行修補。

2.3 環氧砂漿修補施工工藝

1)當修補材料為環氧砂漿時，要有不小于5 mm的修補厚度。

2)在填充環氧砂漿前， 要將混凝土表面的碎屑沖洗干凈，并且進行干燥，這樣粘結質量才會有保證。

3)為了保證充填材料和混凝土面兩者之間的粘結力，需要給混凝土面刷上一層環氧基液，等30 min左右，用手指觸摸基液，基液拉絲時再進行環氧砂漿的填充。需要注意，環氧基液上面不能落入灰塵，否則會影響其性能。

4)對環氧砂漿材料要分層下料，最合適的分層厚度范圍是5～10 mm，最大不能超過15 mm，涂抹的面積一次不能大于1.5 m2。并且需要搗實直至表面出現漿液，才算合格，如果出現氣泡，則需要將其刺破壓緊。

5)修補表面要求平整光潔，保證施工部位所需的平整度。

6)如修補面為立面， 則需要確保混凝土面和充填材料兩者之間要接實嚴密，不能留有空隙。

7)環氧砂漿在養護期內最要緊的是防止環境溫度劇烈變化，最佳的養護溫度范圍是20±5℃，在5～7 d的養護期內，修補面不應該受到沖擊或者浸泡。

8)完成填補3 d之后，用小鐵錘敲擊修補面，如果聲音清脆，則施工質量合格；反之，則需要鑿除，重新進行修補。

2.4 環氧膠泥修補施工工藝

1)磨除混凝土表面的松散表皮，直到混凝土密實面。

2)混凝土表面的松動顆粒用鋼鉆或者鋼刷進行清除，之后對混凝土表面進行沖洗，拭干水分。

3)基面上出現的孔洞要先用環氧膠泥進行填充，待其固化后，將環氧膠泥分多次刮涂至基面之上，要注意來回刮涂擠壓，確保環氧膠泥和混凝土基面兩者之間的粘結強度滿足設計要求。要求修補表面光滑平整，不得出現刮痕。

4)修補完后，要避免日曬雨淋，冬季注意保溫。環氧膠泥的最佳養護溫度范圍是20±5℃，在5～7 d的養護期內，修補面不應該受到沖擊或者浸泡。

5)環氧膠泥修補應嚴格控制外觀質量，經檢查修補面未發現膠泥氣泡，則判定外觀質量合格。

3 施工質量要求和實施效果評價

3.1 表面缺陷處理一般要求

由于泄洪洞屬于高速水流的泄水建筑物，要經受起高流速的沖刷，必然對混凝土表面缺陷的修補質量有高標準的要求。對于混凝土表面缺陷的修補，要遵循“多磨少補、寧磨不鑿”的原則，盡量不破壞混凝土的完整性，保證工程質量。用于混凝土缺陷修補的材料，其強度、耐久性以及與老混凝土的粘結強度等應不低于老混凝土要求，且修補后的表面要平整光滑，不平整度要控制在3 mm以下(2 m靠尺測量)，同時修補材料表面與老混凝土表面的順接坡度需要控制在1∶30以下，其中，垂直水流向的坡度需要控制在1∶10以下[5]。

3.2 質量控制效果

泄洪洞混凝土表面缺陷修補前，針對每批次修補材料進行3組現場取樣，開展工藝試驗，材料強度、耐久性及粘結強度等各項指標均滿足相關規范和設計要求[6]。

修補完成后，經參建各方聯合驗收，修補材料表面均平順光滑，外觀質量優良，修補部位的不平整度平均值控制在2.0 mm(見表2)，滿足設計要求。

表2 混凝土不平整度檢測匯總表

4 結 語

綜上所述，不同類型的缺陷，需要選擇不同的施工工藝和施工材料，符合混凝土缺陷修補的質量要求，為保障混凝土結構安全使用和外觀形象面貌，施工中應加強工序控制、嚴格質量管理，以達到泄洪過流的質量要求。