環(huán)氧砂漿在石門水電站工程中的應(yīng)用

黨少明

（中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司第一工程公司 陜西 咸陽 712000）

1 概述

石門水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)呼圖壁縣呼圖壁河上，樞紐建筑物由瀝青心墻堆石壩、泄洪洞、溢洪洞和左岸引水系統(tǒng)及地面廠房組成。泄洪排沙洞（兼導(dǎo)流洞）由引渠段、岸塔式進水口、有壓洞段、閘門井段、無壓洞段、出口消能工組成。洞長635.82m，坡度4.48%，斷面為城門洞型。成洞尺寸為9.0m×8.5m（寬×高），混凝土襯砌厚度0.8m。設(shè)計混凝土強度等級：底板為C40，側(cè)墻和頂拱為C25。

石門水電站泄洪排沙洞（兼導(dǎo)流洞）洞內(nèi)混凝土襯砌受施工條件約束采用泵送混凝土，坍落度較大，在襯砌混凝土待強過程中，由于受混合料早期過快失水干縮，另外受新疆地區(qū)晝夜溫度變化的影響，發(fā)現(xiàn)混凝土局部出現(xiàn)了不同程度的裂縫和滲水，以及混凝土施工中出現(xiàn)的蜂窩麻面。為抵抗高速水流沖刷，按照設(shè)計要求，需對混凝土缺陷處進行修補和加固處理。經(jīng)項目部多次方案論證比較，由于環(huán)氧砂漿化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕性好，固結(jié)體具有高粘結(jié)力，高抗壓強度，且不受結(jié)構(gòu)形狀限制，具有抗?jié)B、抗凍、耐鹽、耐堿、耐弱酸腐蝕的性能；并與多種材料的粘結(jié)力很強，熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，不易從被粘結(jié)的基材上脫開，耐久性好。因此，修補材料選用環(huán)氧砂漿，設(shè)計要求28d抗壓強度＞60MPa，與混凝土粘結(jié)強度＞2.5MPa。

2 環(huán)氧砂漿的選擇與試驗

2.1 環(huán)氧砂漿選型

環(huán)氧砂漿是以環(huán)氧樹脂為主劑，配以促進劑等一系列助劑，經(jīng)混合固化后形成的一種高強度、高粘結(jié)力的固結(jié)體。環(huán)氧樹脂是一種線性結(jié)構(gòu)的環(huán)氧基因高分子聚合物，其本身不會固化，只有加入固化劑后才能使樹脂的環(huán)氧開環(huán)，由線性分子交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)分子而固化。固化后的環(huán)氧樹脂強度很高，質(zhì)脆，抗沖擊能力差，因此，普通的環(huán)氧樹脂類材料為滿足其力學(xué)、化學(xué)、耐久性指標(biāo)，是由環(huán)氧樹脂加上適當(dāng)固化劑、增韌勁、稀釋劑及填料組成的一種復(fù)合材料。其具有良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性能和耐磨性能，但其粘度太高，普通的固化劑在常溫下不能與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，由此配置的環(huán)氧砂漿施工過程中需不斷用高溫加熱，固化劑固化過程中放熱強烈，毒性大，且施工過程中可操作時間短，施工過程中環(huán)氧砂漿易粘附在工具上，引起施工面平整度差，砂漿成型后收縮率大，特別是普通環(huán)氧砂漿的線膨脹系數(shù)與混凝土的線膨脹系數(shù)相差太大，受溫度影響，環(huán)氧砂漿易脫落。因此，在大面積和高速流水區(qū)使用普通環(huán)氧砂漿是不適宜的。

由新工藝合成的改性環(huán)氧樹脂，新型固化劑及填料等為基料配制的環(huán)氧材料，改善和提高了普通環(huán)氧材料的某些性能。在施工工藝和力學(xué)性能等方面更適用于實際操作和技術(shù)要求。用其配制的環(huán)氧砂漿具有材料本體粘度明顯下降，在常溫下可固化，無需熱施工，韌性好，易操作，施工面平整、光潔。其抗壓、抗沖磨，粘結(jié)等力學(xué)性能高，線膨脹系數(shù)小，與混凝土匹配較好，受溫度影響小，不易脫落，施工方便，易操作，低毒，固化后無污染，常溫下無需養(yǎng)護，適用于大用量環(huán)氧砂漿施工。

經(jīng)過多方考察了解，國內(nèi)幾家化工廠生產(chǎn)的抗磨環(huán)氧砂漿以及結(jié)合黑河金盆水利樞紐工地等環(huán)氧砂漿的施工情況，最終選擇了兩家科研機構(gòu)研制的環(huán)氧砂漿進行現(xiàn)場對比試驗。一家是NE-IV型環(huán)氧砂漿，另一家是某化工工廠生產(chǎn)的環(huán)氧砂漿，兩種環(huán)氧砂漿均能在潮濕面上施工。

2.2 對比試驗

試驗的目的想解決以下5個問題：①人工處理混凝土基面的可行性；②兩種環(huán)氧砂漿施工的可操作性；③檢驗環(huán)氧砂漿與潮濕混凝土面的粘結(jié)性能；④確定適宜的施工工藝；⑤驗證施工面的平整度。

經(jīng)在導(dǎo)流洞0+150m～0+162m段現(xiàn)場試驗，兩種環(huán)氧砂漿均達(dá)到了預(yù)期目的。14d齡期進行拉拔粘結(jié)試驗，檢測結(jié)果NE-IV型環(huán)氧砂漿最大拉拔強度為3.34MPa，最小為 0.7MPa，平均拉拔強度2.4MPa，且均斷裂在混凝土本體內(nèi)，環(huán)氧砂漿與混凝土面粘結(jié)牢固。另一品種環(huán)氧砂漿有一半監(jiān)測點在粘結(jié)面上斷裂。兩種環(huán)氧砂漿28d強度均大于60MPa，最大值98MPa。最終施工確定采用NE-IV型環(huán)氧砂漿。

3 施工方法

3.1 環(huán)氧砂漿施工工藝流程（圖1）

3.2 具體施工方法

（1）基面排水。基面排水采用聯(lián)合排水方式，搭雨篷遮擋洞頂拱排水管流水，圍堰引排底板流水，膨脹螺栓固定角鋼引排洞壁流水，確?；鏌o明水流淌，排水按施工區(qū)域分段進行。

（2）基面清潔。首先用鋼絲刷清除混凝土表面；再用高壓水槍沖洗基面數(shù)遍，徹底清除基面上粘結(jié)的粉狀顆粒及松動顆粒；最后人工高壓風(fēng)清除表面積水，用吹風(fēng)機吹干基面。

（3）基液配制及涂刷。底層基液按產(chǎn)品說明比例將A、B組分用攪棍攪拌均勻，人工毛刷將基液均勻的涂刷到處理好的基面上，要求不漏刷不流淌?；和克⑼瓿珊笸Ｖ?0min～40min（視環(huán)境溫度而定）手觸有拉絲現(xiàn)象，即可涂抹環(huán)氧砂漿。

（4）環(huán)氧砂漿配制。將A、B組分按比例混合后，攪拌均勻，攪拌時間5min～8min。投料順序為先A組分，后B組分，B組分邊攪拌邊加入。

（5）環(huán)氧砂漿涂抹。人工用抹刀涂抹環(huán)氧砂漿，涂抹時壓實壓光，提漿收面一次成型。配制好的環(huán)氧砂漿在18℃～20℃時，使用壽命為1h～1.5h，環(huán)氧砂漿工作面間搭接采用45°斜坡搭接，施工順序從下游向上游進展。

（6）養(yǎng)護。環(huán)氧砂漿的養(yǎng)護與普通砂漿的養(yǎng)護不同，最重要的是溫度控制，20℃±5℃為宜，夏天太陽直曬的地方要搭設(shè)涼棚，冬天溫度太低，應(yīng)加溫保暖，養(yǎng)護7天以上，前3天不能讓水浸泡或有其他沖擊。本工程環(huán)氧砂漿修補時段選在9月中旬，天氣晴朗溫和，且在洞內(nèi)施工，因此不用專門養(yǎng)護。

（7）工作面清理。施工完畢，拆除排水設(shè)施，清理干凈工作面，對預(yù)留的孔洞用環(huán)氧砂漿封閉處理。

（8）施工要點。大面積環(huán)氧砂漿修補區(qū)域，其修補厚度不小于5mm。對于深度不夠5mm的部位應(yīng)鑿毛至5mm以保證修補的砂漿厚度；局部缺陷修補其修補厚度不小于10mm。修補區(qū)域邊緣不得形成又淺又薄的邊口，應(yīng)鑿成齒槽狀，同時邊緣應(yīng)大致規(guī)整。

4 質(zhì)量控制

（1）原材料檢測。環(huán)氧砂漿進場后，需查看是否具備該材料的出廠檢測資料，并在現(xiàn)場進行抗壓和粘結(jié)力試驗檢測，合格后方可使用。

表1 質(zhì)量檢驗成果統(tǒng)計表

（2）施工工序控制?；炷撩骅徝幚淼轿唬媲謇砀蓛?，達(dá)到干燥狀態(tài)，基液涂刷均勻，環(huán)氧砂漿涂抹密實，表面平整，每道工序均經(jīng)過檢查簽證。

（3）環(huán)氧砂漿平整度控制。每一塊施工面必須和周圍的混凝土面齊平，壓實壓光后用直尺檢查平整度，對不符合區(qū)域進行整平處理。

（4）現(xiàn)場檢測。每30個處理面上隨機選取3個點進行強度試驗，平均強度大于1.5MPa，且不允許在粘結(jié)面斷裂，否則應(yīng)進行返工。

5 質(zhì)量評定

對進場原材料，各施工工序以及檢測結(jié)果進行統(tǒng)計分析，各項結(jié)果表明環(huán)氧砂漿選材得當(dāng)，施工工藝合理，總體質(zhì)量優(yōu)良。質(zhì)量檢驗成果見表1。

6 其他注意事項

（1）環(huán)氧砂漿應(yīng)隨配隨用，一般每次配置應(yīng)小于1kg。

（2）拌好的環(huán)氧砂漿，必須分散堆放，切勿成桶成堆放置，以免提前硬化。配料時宜用廣口淺底器皿，易于散熱，并需不斷攪拌。

（3）施工工具要清潔干凈，未硬化的環(huán)氧材料，可用丙酮、甲苯等溶劑清洗。若環(huán)氧材料硬化在工具上，可加熱刮掉，切勿燃燒，以免產(chǎn)生有毒煙氣，危害人體健康。

（4）施工中，不允許將用過的器具以及殘液隨便拋棄或投入河中，以防水質(zhì)污染或發(fā)生中毒事故。

（5）施工時，操作人員必須做好勞動保護。因環(huán)氧材料大都易揮發(fā)、有毒，所以施工現(xiàn)場必須通風(fēng)。若環(huán)氧類材料不慎沾到皮膚上，先擦去，然后用丙酮或酒精擦拭干凈。若不慎將環(huán)氧材料濺入眼睛，應(yīng)小心擦拭，嚴(yán)重者送醫(yī)院治療。

7 結(jié)語

新疆石門水電站工程泄洪排沙洞局部采用NV-IV型環(huán)氧砂漿進行補缺處理后，現(xiàn)場對補缺處理進行檢查，全部合格。事實證明環(huán)氧砂漿的選型是合理的，施工工藝及方法是成功的，施工質(zhì)量是可靠的，為同類型工程的混凝土缺陷處理積累了經(jīng)驗。陜西水利