渡槽降糙增流及混凝土加固防護技術

張會梅

【摘? 要】為全面解決渡槽混凝土病害問題，提升渡槽工程運行安全性和耐久性，增加工程輸水效益，對渡槽進行修補、加固和防護處理。經過現場示范應用，利用SK刮涂聚脲成套技術全面消除渡槽工程缺陷病害及混凝土剝落，解決增流提效難題，為消除渡槽病害提供參考。

【Abstract】In order to solve the concrete disease problem of aqueduct comprehensively， improve the safety and durability of aqueduct project operation， and increase the efficiency of water conveyance， the aqueduct is repaired， reinforced and protected. Through field demonstration and application， the complete set technology of SK scraping and coating polyurea was used to eliminate defects and concrete spalling in aqueduct project， solve the problem of increasing flow and improving efficiency， and provide reference for eliminating aqueduct diseases.

【關鍵詞】渡槽;降糙;SK刮涂聚脲

【Keywords】aqueduct; reducing roughness; SK scraping and coating polyurea

【中圖分類號】TV314? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0156-02

1 主要功能與先進性

1.1 主要功能

針對灌區渡槽病害復雜、輸水能力逐年下降、升級改造難度大的問題及混凝土表面出現大面積剝蝕、混凝土老化嚴重、原鋼筋保護層較薄、鋼筋外露銹蝕等問題，該技術可全面消除渡槽工程缺陷病害及混凝土剝落，解決增流提效難題。

1.2 先進性

①渡槽內壁降糙防護技術，可提高渡槽輸水能力20%以上，實現增流提效，填補國內該領域技術空白。②渡槽伸縮縫涂覆型表層止水技術，可在大變形條件下（變形達到5cm以上）穩定止水，解決了北方嚴寒地區跨度40m渡槽伸縮縫滲漏問題。③槽身、排架碳纖維加固技術、聚合物纖維水泥砂漿修復技術和PCS防碳化技術可解決渡槽承載力和耐久性恢復問題。

2 主要材料性能指標

2.1 SK刮涂聚脲

SK刮涂聚脲是一種新型脂肪族聚脲，配套有基層專用界面劑和缺陷修補膩子，可進行刮涂施工。這種材料具有優良好的力學性能，抗拉強度高、適應變形能力強，抗沖磨及防滲效果良好;抗暴曬及抗紫外線性能很好，在陽光照射下，該材料具有長達20年以上的壽命，而且該材料具有零下40℃的低溫柔性，高寒地區的低溫環境亦能適應，尤其是抵抗低溫環境時混凝土開裂引起的變形而不滲漏，沖磨性能突出，表面光潔平整，糙率只有0.010左右，環保無毒，可用于飲用水工程。

適用領域：適用于水利水電工程中混凝土建筑物凍融剝蝕缺陷及表面碳化防護;引調水工程混凝土建筑物的降糙擴流;混凝土壩面面板的防滲、抗凍融、抗冰拔防護;各類泄水建筑物過流面高速水流沖磨破壞表面處理等。

2.2 聚合物水泥砂漿

聚合物水泥砂漿是將膠料（高分子聚合物乳液）與由石英砂、水泥、膨脹劑等按比例拌和而成的。因為聚合物水泥砂漿具有優良的防水性能以及較好的抗折性能，其強度高且具有良好的變形性能，因此，在水利水電工程中可作為高等級混凝土建筑修補材料，不但能夠避免混凝土表面的開裂，而且能夠延長使用壽命。除此之外，將聚合物水泥砂漿用于水利水電工程中，能夠減少，甚至可以避免粘結以及防水等相對復雜的施工工藝，并且能夠降低施工成本，聚合物水泥砂漿與普通混凝土或砂漿相比較，極大地改善了水泥砂漿的干縮變形大、脆性大、抗腐蝕性不佳等缺點，并使聚合物水泥材料向柔性材料方向發展。

2.3 PCS防碳化材料

PCS防碳化乳液有較好的伸長率，其防碳化能力比普通混凝土提高了10倍以上。

2.4 碳纖維補強加固材料

碳纖維材料補強加固技術是指利用高彈性模量或者高強度的連續碳纖維材料，將其單向排列成束，利用環氧樹脂淹漬形成碳纖維增強復合片材，將這種片材用專用的環氧樹脂膠粘結在結構表層受拉或者有裂縫部位，固化后碳纖維可以與原來的結構形成一個整體而共同受力。因為碳纖維承擔了一部分荷載（相當于配筋），降低了鋼筋混凝土結構應力，從而達到結構的補強加固。

3 技術方案

3.1 渡槽破損伸縮縫止水修復處理

首先拆除伸縮縫老化破損的止水帶和表面的砂漿，對基面進行打磨清理后，縫內嵌填瀝青油膏麻絲，充填應密實牢固，麻絲上部預留3cm凹槽，嵌填GB柔性止水填料和閉孔泡沫板與混凝土表面齊平，然后在修復的伸縮縫表面采用SK刮涂聚脲表面止水結構進行處理，沿伸縮縫表面刮涂寬30cm，厚4mm的SK刮涂聚脲涂層。

該止水方案能夠有效適應伸縮縫變形，在瀝青油膏麻絲、GB柔性止水填料和閉孔泡沫板嵌縫止水的基礎上，表面采用SK刮涂聚脲涂層防滲封閉處理，能夠保護底層嵌縫止水材料，同時達到雙重止水的防滲效果，伸縮縫部位不會再發生擋水阻流。

3.2 混凝土缺陷和剝蝕修復處理

在進行渡槽表面減糙防護處理之前，需要對槽身內壁原砂漿材料進行清除，對槽身內壁存在混凝土凍融剝蝕或沖蝕破壞的局部區域進行修復處理。在渡槽外壁和排架混凝土表面防護處理之前，需要對混凝土剝蝕和松動部位進行清除和修復處理。修復處理內容包括鋼筋銹蝕除銹、局部剝蝕（剝蝕深度大于0.5cm）部位的修復、輕微剝蝕（剝蝕深度小于0.5cm）部位的處理等。

鑿除剝蝕深度大于0.5cm的部位，鑿除深度應大于1cm，鑿除至堅硬混凝土即可。接著進行基礎面的清理、涂刷界面劑以及采用聚合物水泥砂漿進行修復。對于局部混凝土剝蝕深度小于0.5cm的部位，進行打磨處理，處理后的基礎面滿足防護涂層對基面的要求。

施工工藝：剝蝕混凝土鑿除→鋼筋的打磨除銹→聚合物水泥砂漿的施工→養護。

3.3 槽身內壁涂刷SK刮涂聚脲減糙防護層

SK刮涂聚脲防護涂層能夠極大地提高混凝土渡槽的耐候性以及防滲性，同時能夠減小渡槽的糙率，從而提高渡槽的過流能力。渡槽內壁涂刷一層聚脲涂層后，一是內壁表面比較光滑，二是聚脲這種材料是憎水性材料，渡槽內壁采用聚脲涂層后降低糙率，能夠在不增大渡槽斷面的情況下，提高渡槽通水能力。

施工工序：清理打磨混凝土表面→清洗→修補孔洞→涂刷底涂→涂刷SK刮涂聚脲→養護。

3.4 渡槽排架混凝土結構補強加固處理

采用碳纖維補強加固方案。針對排架混凝土順筋裂縫和承載力降低部位，采用粘貼單層碳纖維加固，加固范圍為裂縫長度走向區域排架全斷面連續粘貼單層碳纖維布。

粘貼碳纖維布施工工序：混凝土基面清理→用環氧膩子進行殘缺修補找平→涂底層涂料→粘貼碳纖維片→養護。

3.5 槽殼外壁及排架混凝土表面防碳化處理

渡槽槽殼外壁及排架混凝土缺陷采用聚合物水泥砂漿修復后，表面采用柔性聚合物水泥防碳化涂料，涂層厚度為1mm，可以有效增強混凝土耐久性能。

4 技術指標

4.1 SK降糙防護材料

力學性能優異，耐候性強，與混凝土粘接牢固，糙率系數比新混凝土低28%左右，降糙增流效果顯著，并可一并解決槽身內壁混凝土滲漏、碳化、凍融剝蝕等病害問題。

4.2 渡槽伸縮縫涂覆型表層止水技術

能夠適應大跨度渡槽三向接縫位移，變形5cm以上仍有效防止渡槽滲漏，且外表平順，不影響過流。

4.3 碳纖維加固技術

可將結構當前承載能力提高15%～25%;聚合物纖維水泥砂漿可抵抗凍融循環300次以上;PCS防碳化技術可使結構抗碳化能力保持15年以上。

5 主要應用領域及案例

2015-2019年，該技術已成功應用于國內6大灌區的20多座渡槽，成功解決了混凝土碳化、鋼筋銹蝕、裂縫及伸縮縫滲漏、凍融剝蝕等工程病害和灌區增流提效問題。①渡槽缺陷病害的修補加固;②槽身內壁大面積防滲;③槽身內壁降糙防護。

【參考文獻】

【1】買買提·艾海提，馬宇，桑亮.SK單組分聚脲在水利水電工程中的應用進展[J].水利水電技術，2019，12（50）：184-190.

【2】張斌.水利工程施工中噴涂聚脲彈性體技術的應用[J].水利技術監督，2016（12）：93-95.