防渗抗冲磨改性环氧砂浆在水利工程快速修复中的应用_赵成先.pdf

106 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）防渗抗冲磨改性环氧砂浆在水利工程快速修复中的应用赵成先（新疆额尔齐斯河投资开发（集团）有限公司，乌鲁木齐 830000）摘 要：奴尔水利施工枢纽的渠道修补工程具有工期短、施工环节复杂等特征，采用防渗抗冲磨砂浆来对工程渗漏部分进行修补，符合施工需求。文章结合奴尔水利施工枢纽对防渗抗冲磨改性环氧砂浆的实际应用及施工方案进行分析，通过水利工程运行检验，改性砂浆可以最大限度减少水利工程渗漏，确保该项目的施工质量。关键词：水利工程；施工顺序；快速修复；抗冲耐磨砂浆中图分类号：TV432文献标识码：BApplication of Anti-seepage and Anti-abrasive Modified Epoxy MortarApplication of Anti-seepage and Anti-abrasive Modified Epoxy Mortarin Rapid Restoration of Water Conservancy Projectin Rapid Restoration of Water Conservancy ProjectZHAOCheng-xian(Xinjiang Erqisi River Investment and Development(Group)Co.LTD,Urumchi 830000,China)Abstract:ThechannelrepairprojectofNuerwaterconservancyconstructionhubhasthecharacteristicsofshortconstructionperiodandcomplexconstructionlinks,soitadoptsanti-seepageandanti-abrasionmortartorepairtheleakagepartoftheproject,whichmeetstheconstructionrequirements.Thispaperanalyzestheapplicationofanti-seepageandanti-abrasionmortarinthechannelrepairprojectofNuerwaterconservancyconstructionhub,andputsforwardcorrespondingcountermeasures.Thispaperanalyzesthepracticalapplicationandconstructionschemeofanti-seepageandanti-abrasionmodifiedepoxymortarinNuerwaterconservancyconstructionhub,andthroughtheoperationtestofwaterconservancyproject,themodifiedmortarcanminimizetheleakageofwaterconservancyprojectandensuretheconstructionqualityoftheproject.Key words:waterconservancyproject;constructionsequence;rapidrestoration;impactandwearresistingmortar1 工程概况奴尔水利枢纽工程项目位于新疆和田策勒县奴尔河的中下游段，该项目作为当地重要的水利控制性工程项目，不仅承担着灌溉农田的作用，同时也具有发电功能。该水利枢纽工程中的泄洪冲砂洞采用了龙抬头和导流洞共同施工的方式，出口区域位于奴尔河河床的下游区域。其中导流泄洪冲砂洞的长度为 109.96m，全段构成如下：闸井；泄洪收稿日期 2022-12-22作者简介赵成先（1978-），男，甘肃武威人，高级工程师，研究方向为水利工程建设与管理。文章编号:1007-7596（2023）01-0106-04DOI:10.14122/ki.hskj.2023.01.049 107 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）槽；消力池；护坦区域。奴尔水利枢纽工程和策略县的直线距离为 100km，距离乌鲁木齐直线距离 1553km，交通区位条件优越1。现阶段国内水利工程普遍存在耐久度不足问题，奴尔水利枢纽工程对缓解新疆和田地区的水利资源短缺等问题发挥着重要作用。为最大限度减少水利工程渗漏带来的不利影响，通过应用抗冲磨环氧砂浆，可以有效延长本水利工程的使用寿命，提升水利工程质量，因此具有重要研究意义。2 主要施工方法在奴尔水利枢纽工程项目施工中，要求泄洪冲沙洞内没有其他施工作业且工作面无干扰。施工环节有：施工准备工作；混凝土伸缩缝施工；裂缝化学灌浆；混凝土凿毛处理；焊接钢筋材料；界面剂涂抹；底板混凝土浇筑；环氧砂浆抹面；环氧净桨涂刷；镶嵌伸缩缝。3 水利工程快速修复防渗抗冲磨改性环氧砂浆施工方案奴尔水利枢纽工程防渗施工过程中，要严格按照水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范中的有关施工工序和流程标准进行施工。3.1 底拱漏水部位处理技术人员在对工程进行检查时发现，项目拱部区域存在渗漏现象，为减少渗漏对工程质量的影响，施工单位初步决定采用水溶性聚氨酯灌浆材料对水利工程的伸缩缝及裂缝区域进行灌浆处理。3.1.1 用到的灌浆材料溶性聚氨酯材料主要成分为异氰酸酯与伯羟基聚醚，经化学工艺合成后生成灌浆材料。将该材料应用于混凝土体的细微缝隙后，可以迅速和其中的水产生化学反应，生成具有不透水性质的凝胶材料并释放出二氧化碳气体，致混疑土材料体积增加的同时裂缝凝固。该现象在工程施工中又被称为二次扩散渗透现象，可以有效减少渗漏，增加混凝土结构的强度。和其他的混凝土灌浆材料对比，具有强度高以及毒性微弱等优势。水溶性聚氨酯灌浆材料技术指标，见表 1。表 1 水溶性聚氨酯灌浆材料技术指标序号项目技术指标1黏度(25，mPa.s)902凝胶时间/min0.53膨胀率/%2504抗渗性W123.1.2 灌浆设备为保障灌浆质量，用德国生产的高压灌浆机进行灌浆，该设备性能优势有：工作强度高，可实现浆液深入裂缝 1m 以上；操作便捷，可稳定施工；占地面积小；配有止水真，不用凿槽即可进行施工。3.1.3 施工技术施工作业人员根据努尔水利枢纽工程的具体情况，首先做混凝土渗水裂缝布控工作。主要采用斜孔交叉布置方式，布控间距控制在 25cm 最佳，布控直径14mm，布控深度为混凝土厚度的 1/32-4。伸缩缝布控方式基本一致，需注意对伸缩缝布控时要考虑橡胶止水带位置，严禁破坏止水带。本次灌浆应用到了旋转膨胀密封专用止水针头，施工人员借助有压喷壶对钻孔内部的杂质和粉尘进行清理，最后灌浆。灌浆前施工人员要先做好试验，试验无误后严格按照比例进行浆液配置，遵循灌浆工序和原则：灌浆时应该秉承从低到高，沿着裂缝一侧向另外一侧逐一灌浆；从首枚针头开始，到浆液从裂缝外溢时停止灌浆。加入第二枚针头时继续进行灌浆5。砂浆封孔修整过程的具体流程：浆液凝固后，施工人员需取出混凝土裂缝表面的止水针，并做好溢出浆液的清理，清理深度控制在 5cm 以内3；配置封孔材料，根据 GMT 高性能改性聚合物修补砂浆的配制方法进行配置；施工人员要将配制好的高性能改性聚合物修补砂浆填入到孔隙内，在压实后 4h，该材料基本凝固，然后进行养护。待灌浆工作结束1周后，对灌浆裂缝进行检测，检测手段：1）压水试验。施工单位要严格按照灌浆要求开展压水试验，当压力为 0.3MPa，如果孔内吸水量0.01L/min，说明灌浆工艺符合水利工程施工需求。2）进行混凝土取芯检测，待裂缝及钻孔灌浆液灌注饱满。取芯孔应用高性能改性聚合物砂浆 108 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）封孔6。3.2 水利工程导流兼泄洪冲砂洞冲蚀、磨蚀处理通过对奴尔水利枢纽工程详细检查，为确保该水利工程项目的具体施工效果，采用下述方案进行处理：3.2.1 针对磨损厚度 4cm 区域处理方案导流兼泄洪冲砂洞的磨损厚度 4cm，采用氧树脂基液处理剂和改性环氧抗冲磨修复材料予以修补。本工程项目决定使用 GMT 新型快速修复抗冲磨材料专用界面处理剂双组份改性环氧界面剂和 GMT 新型快速修复抗冲磨材料来进行修补。双组份改性环氧界面剂主要性能参数，见表 2；GMT新型快速修复抗冲磨材料主要性能参数，见表 3。表 2 双组份改性环氧界面剂主要性能参数序号项目性能指标1干燥时间（表干），h2.02粘结强度，MPa6.83本体抗压强度，MPa864本体抗拉强度，MPa315拉伸强度（7d），MPa12.46伸长率，%13.3表 3 GMT 新型快速修复抗冲磨材料主要性能参数序号项目性能指标1操作时间（20），h 302抗压强度（28d），MPa913抗拉强度（28d），MPa22.44抗冲磨强度（72h 水下钢球法），h/(g/cm2)5095与老混凝土粘结强度（7d），MPa干粘结5.2湿粘结4.1修补流程：明确修补区域；做好修补区域的面层清洁和打磨处理工作；确保待修补区域干燥；涂抹双组份改性环氧界面剂，保持干燥；铺设 GMT 新型快速修复抗冲磨材料；做好修补后期的养护工作。在确定修补区域范围时，可借助电锤工具对砼材料相对疏松的部分进行清理凿除，用工具对需要修补的区域进行检查，确定修补区域的厚度。处理修补区域面层混凝土，可借助手持式切削器对修复区的边沿进行切削沟槽，切割深度1cm，防止修补区边缘出现浅缺口。在切割混凝土时须对钢筋进行防护，避免破坏原有结构钢筋。为保证修补层与旧混凝土的结合，需要凿除处理过的基面的污染物、松散颗粒，去除旧的混凝土表层的乳皮，所有的松散的集料都要敲掉，直到露出新鲜密实的集料为止。混凝土表面出现部分突起，用角磨机打磨；混凝土表面有蜂窝，麻面等缺陷，用切割机将其削去。先用压缩空气吹去表面的砂粒和灰尘，然后用高压水洗净，保持表面清洁，最后烘干。同时要调整后的抗冲磨修复层的平均厚度，并在最高点上打上标记，以确保修复的厚度。在涂抹双组份改性环氧界面剂时，要确保涂抹薄而均匀，不易打磨得凹凸处用刷子多刷，底漆的厚度宜1mm。涂布后要有一段时间的间隔，可视现场测试而定，在第一次固化之前（用手触摸有明显的拉丝）来铺设修复材料。铺筑 GMT 新型快速修复抗冲磨材料时，按规定比例搅拌均匀的GMT 快速修补抗冲磨材料，用专用刮刀将其涂在干净、平整、涂有过界面剂的基面上，一次铺设的厚度 2cm，磨损深度为 4cm左右的，需要两次刮涂，每次都要用强力的力量将其抹光抹平，以满足平整度的要求。3.2.2 针对磨损厚度 4cm 区域的处理方案如果水利工程枢纽的底板磨损厚度4cm，在确定工程修补区域的面层为潮湿面层时，要及时进行排水，待面层干燥后进行修补。修补水利工程底部时可应用高性能环氧混凝土材料，面层使用新型快速修复抗冲磨砂浆材料。上述两种材料的综合化使用，可以有效提升水利枢纽工程项目的使用年限和寿命。高性能环氧混凝土材料的性能参数，见表 4。针对磨损厚度 4cm，使用高性能环氧混凝土材料充当基层材料进行修补至面层 2cm 区域，然后用 GMT 新型快速修复抗冲磨材料进行修复。具体的工艺流程基本与上文相同。表 4 高性能环氧混凝土主要性能参数序号项目性能指标1操作时间（20），h 302密度，g/cm32.343抗压强度（14d），MPa79.74抗压强