硅粉混凝土修补技术在群昌水库输水洞混凝土剥蚀破坏修补中的应用.pdf

第 1 0期( 总第 3 6 5期) 吉 林水利 2 0 1 2年 1 O月 【 文章编号 】1 0 0 9 - 2 8 4 6( 2 0 1 2 )1 0 - 0 0 5 0 - 0 2 硅粉混凝土修补技术在群昌水库输水洞 混凝土剥蚀破坏修补中的应用 壬绍玲 姜喜峰 ( 1 吉林省 白城 市水利勘 测设计 院 ， 吉林 白城1 3 7 0 0 0 ； 2 吉林省 白城市洮儿河灌区管理局 ， 吉林 白城 1 3 7 0 0 0 ) 摘要 群 昌水库由于经常高水位运行 ， 使输水洞混凝土表 面长期 受到 高速 水流 气蚀 冲刷及冻融破坏 。 致使 混凝 土 表 面剥蚀 、 脱落、 钢 筋外 漏锈蚀等破坏现象。结合凝土表面破坏现状 ， 通过 对修补材料 的比选 ， 确定采用硅粉 混凝 土修补液对竖井段和 消力池段进行修补的反 感方案 。经过 8年 的运行 。 证 明实际效果 良好 。 关键词 混凝土剥蚀破坏 ； 硅粉混凝土修补加 固； 施工与应用 中图分类号T v 5 4 4 文献标识码B 硅粉混凝土修补是置换混凝土加固技术的一 种材料和方法 ， 修补加 固遵循“ 凿旧补新” 的原则 ， 是将原结构中的剥蚀破损混凝土凿除并用强度高 一 级的混凝土浇筑置换 。 使新、 旧两部分粘合成一 体共 同工作。置换混凝土加 固法适用于承重构件 受压 区混凝土强度偏低 或有严重缺 陷的局部加 固 ，不 仅 可用 于新 建工 程混 凝 土质 量不 合 格 的返 工处理 ， 而且可用于已有混凝土承重结构受腐蚀 、 冻害、火灾烧损以及地震 、强风和人为破坏的修 复 1 工程概况 1 1 水 库概 况 群 昌水库位于洮南市西北部那金乡境内 。 距 洮 南市 9 8公里 ， 在 洮儿 河 的二 级支 流那 金 河 下游 处 ，控制流域 面积 1 3 6平方公里 ，水库总库容 5 9 6 0万立方米 ， 校核洪水位 2 4 6 2 5米 ； 设计洪水 位 2 4 5 7米 ， 是一座 以防洪和灌溉为主的拦河式中 型水 库 。 群 昌水库于 1 9 7 2年 9月动工兴建 1 9 7 4年 7 月建成并 开始蓄水运行 ， 水库 由主坝 、 副坝 、 正常 溢洪道、 非常溢洪道 、 输水洞、 灌溉洞等组成 。 1 2 输 水 洞概 况 输 水 洞始建 于 1 9 7 2年 ， 1 9 7 4年投入运 行使 【 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 7 2 3 【 作者简 介】 王绍玲 ( 1 9 8 4 一 ) 女 助理工程 师 现从 事农田水利专业设计。 一 5O一 用 ， 位于大坝桩号 1 + 1 0 0米处 ， 它的主要任务是 向 群 昌水库下游一干渠灌溉供水 。 设计灌溉面积 6 1 5 公 顷 ， 设 计灌 溉 流量 3 0 6 m 3 s ， 输水 洞 由进 口段 、 竖 井段、 消力池段和海漫段等组成。 2 0 0 4年 6月在 对 输水 洞检 查时 发现 在 竖井 段 和消 力池 段 混凝 土 表面 出现剥 蚀 破坏 现 象 混 凝 土表面碳化 ， 局部钢筋裸露锈蚀 部分表面粗骨料 出露等现象非常明显。 经分析 ， 输水洞底板高程 2 3 6 2 0米 ， 设计洪水 位 2 4 5 7米 ， 在运行 时， 由于受高速水流气蚀冲刷 ， 加之经过 2 O多年的运行冻融破坏过程 。 使竖井段 和消力池段混凝土表面剥蚀深达 6厘米左右。同 时由于受当时施工条件及资金 的限制 边设计边 施工 ， 可能施工质量和管理都达不到技术要求 ， 使 混凝 土 的强 度和 耐 久性 都 受 到一 定影 响 因此 造 成 混凝 土表 面剥蚀 破坏 的工 程现 状 。 2 硅粉混凝土修补加 固技术 的应用 2 1 混凝 土修 补材 料 的选 择 根据输水洞竖井段和消力池段混凝土表面剥 蚀破坏的工程现状 ， 对修补材料进行 了方案 比选 ， 经过对硅粉混凝土施工工艺、 施工设备 的考察 ， 以 及对工程造价 的方案 比选 。确定修补材料为硅粉 混凝 土。 吉林水利 硅粉混凝土修补技术在群昌水库输水洞混凝土剥蚀破坏修补中的应用 王绍玲等 2 0 1 2年 1 0月 2 2 修 , b J J n 固设计 参数 硅粉混凝土是通过掺加硅粉和高效减水剂对 普通混凝土改性而制成的。硅粉掺量为 l 0 ， 抗压 强度为 8 0 MP a 。耐快速冻融循环大于 3 0 0次 ， 抗冲 磨强度比 C 4 0普通混凝土提高 2倍 ，抗空蚀强度 提高 3倍。 2 3 修补材料的试验 为保证硅粉混凝土各项指标达到设计标 准 。 对硅粉掺量、 水泥用量、 减水剂的掺量等配合 比进 行 了试 验 。 硅粉混凝土试件 ： 采用 P 0 5 2 5普通硅酸盐水 泥 ， 细骨料细度模数 2 2 3 ， 饱和面干吸水率 1 6 ； 粗骨料最大粒径 2 e m，饱和面干吸水率 0 9 ， 外 加剂有高效减水剂 ， 减水率 1 8 ， 水溶性 固体引气 剂制成的修补材料。 硅粉混凝土试件配合 比为： 水灰 比 O 4 6 、 水泥 2 8 0 k g m 、 硅粉掺量 为 1 O 、 含砂 率 3 8 、 减 水剂 0 7 、 引气剂 0 0 5 、 含气量 6 。根据 水工混凝 土试验规程 ， 试验分 7 d 、 2 8 d 、 9 o d三个龄期 ， 试验 后的硅粉混凝土抗压强度成果见表 1 硅粉混凝土 冻 融循环 相对 弹性模 量成 果见 表 2 。 表 1 硅 粉 混 凝 土 抗压 强度 表 2硅粉混凝土冻融循环相对弹性模量 冻融循环次数 O 2 5 5 O 1 0 o 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 o o l oo 9 8 2 9 6 3 9 06 8 6 6 8 2 1 7 92 7 5 8 3 硅粉 混凝土修补加 固施工 施工工艺 ： 施工准备一 剥蚀混凝土凿 除 新 、 旧结合面处理- + 混凝土浇筑 养护- + 质量检验 3 1 施 工准 备 施工前要制定好详细的施工方案 准备施工 人员及相关施工机械设备 ， 进行修补材料 的试验 ， 确定修补材料的配合 比。 3 2剥 蚀混凝 土凿 除 剥蚀混凝土凿除必须彻底清除受到剥蚀作用 损伤的疏松混凝土 ，以保证修补材料能与完好混 凝土基面获得 良好结合。为了形成整齐规则的边 界 ， 先采用圆片锯切槽 ， 划出要清除剥蚀混凝土的 范围。采用人工风镐和无声膨胀破碎机将表面剥 蚀 风化的混凝土凿除 。 凿除厚度一定要 均匀 ， 避免 出现不合格断面 ， 周围要保持垂直表面切 除， 边界 线宜构成凸多边形 。且相邻两边界线 的夹角要 大 于 9 0度 。 要保证不损害周围完好的混凝土。 3 - 3 修 补体 与老 混凝 土结 合面 的处 理 为加强新、 旧混凝土的整体结合 ， 在浇筑混凝 土之前 ，将凿除表面采用高压水 冲洗干净或用 吸 尘设备吸浮渣和粉尘使基面清洁无油污 。然后在 原有混凝土结合面上涂刷一层具有较高黏结性能 的界面剂。在后采用植筋技术在混凝土结合 面上 种植短钢筋 ， 间距 5 0 e m， 直径 P 1 2 ， 最后在种植 的 短钢筋上加设钢筋网， 间距 l O e m， 直径 p 6 。 3 4硅 粉混 凝土 浇筑施 工 1 ) 混凝 土 的拌和 在 混凝 土拌 合过 程 中 。应 定 时 检 测 骨料 含 水 量 ， 必要时应加密检测 。按试验好 的混凝土配合 比 将材料准确称量 。 投料顺序为 ： 水 砂石骨料 水 泥 硅粉_ + 外加剂 ，用搅拌机拌和 9 o秒的时间， 然后加入外加剂再拌和 9 O秒钟 出机。 2 ) 混凝 土 的运 输 硅粉混凝土要连续供应 ， 所用 的运输设备 ， 应 使混凝土在运输过程中不致发生离析 、漏浆及坍 落度损失过大等现象。 应尽量缩短运输时间。 运输 方式采用垂直运输和水平运输两种方法相结合 。 3 ) 混凝土的浇筑 硅粉混凝土的浇筑要严格按照 水 工混凝土 施工规范 ( D I5 1 4 4 2 0 0 1 ) 标准执行。在混凝土 浇筑之前 。 定要检查新 、 旧混凝土结合基 面合格 后 ， 方可 进行 混凝 土浇筑 。混 凝土 浇筑 应保 持连 续 性 ， 不得中断 ， 如 因故 中止且超过 间歇时 间， 则应 按施工缝处理。 处理方法与基面处理方法相同。 微 硅粉混凝 土的振捣要求密实 ， 不得漏振 、 欠振 ， 也 不得过振。 一般振捣时间为 1 0 3 0 S 。 要求混凝土连 续供应 ， 以防止冷接茬 ， 造成隐患。接茬 时间不得 超过 1 0 0分钟 。应经常对水泥 、 水骨料等拌和料以 及配合 比等进行定期检查 ，对施工过程 的各主要 环节及硬化后的混凝土质量进行 控制 和检查。保 证修补后的混凝土表面平整光滑 ， 无麻面和空洞 ， 且无贯穿性裂缝 不平整度控制在 4 m m以内。 4 ) 混凝土的养护 ( 下转第 5 6页) 一 51 吉林 水利 群 昌水库 上游 区水 土流 失治 理措施 及减 灾效 益 包立民2 0 1 2年 1 0月 能 ， 恢复植被是水土保持的重要措施之一。森林一 般是通过林冠截留雨水 、枯枝落叶层 和森林土壤 的渗蓄来影响雨洪径流而发挥其滞洪效益 的。根 据资料证明，各种针叶林在一次降雨期 间的树冠 截留雨量为 2 0 mm左右 ， 林下枯枝落叶层 的蓄雨水 量一般也在 1 0 mm左右 。 此外植被的枯枝落叶层吸 水的多少随其树种的组成而异 ，一般可达 自身重 量的 4 0 -2 6 0 。而林冠截 留的降水约占降水量 的 1 5 一4 0 ， 其滞洪效益可观。 美国山林局对整个美国一英亩以下的 田地进 行观测 根据 4 0 0 0 0次的降雨资料分析求得土壤 侵蚀 量公 式如 下 ： E= F RS L o P 式中： E为年土壤侵蚀深( 英寸 ) F为标准侵蚀 深 ( 英寸 ) ； R为植物地被系数 ； S为坡度( ) ； L为 坡长 ( 英尺 ) ； P为二年频率的最大 3 0 mi n雨量( 英 尺 ) 。 用 以预 测各 地 的地壤 流 失量 ，此 式 中 R值从 0 O 3 一O O 6有较大变化 植被对侵蚀的多少有非常 大的影响。 因此 ， 恢复好植被 ， 维护 良好 的生态 环境 ， 形 成防洪减灾 的第一道屏障 是 防洪减灾 的重要步 骤 。 群昌水库上游 区截止 1 9 9 8年 ， 荒山荒坡造林 1 6 3万 h m 护沟造林 3 2 9 h m ，营造护 岸林4 7 0 h m 陡坡耕地还林 1 1 7 8 h m ， 坡地果 园 2 0 1 0 h m 。 种草 7 2 2 7 h m 其保土量达到 2 9 0 1 万 m ， 蓄水量 达到 2 6 3 3 0万 m ， 其蓄水保土效益显著 。 4 结语 群 昌水库上游 区所采取的工程和植物相结合 的蓄水减沙综合防治措施 ， 在 1 9 9 8年 的特大降雨 中对群昌水库的入库洪量起到了调蓄作用 ，其效 益显著 。口 ( 上接 第 5 1页) 要严 格按 照 水 工 混凝 土 施工 规 范 ( D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 ) 标准 执行 。新 浇筑 的硅粉 混凝 土经 振 捣 收抹后 停 2小 时 或者 根据 现 场气 温 确 定 立 即 加 盖塑 料 薄膜 ，以防止 雨淋 和 表 面水 分 蒸 发产 生 裂缝 2 4小 时 内严 禁 人 踏 和堆 放 杂 物 。 经过 2天 后 ， 去 掉 塑 料 薄 膜 ， 加 盖 草 袋 ， 指派 专 人 定 时洒 水 养护 。养护期内始终使混凝土表面保持湿润 ， 养护 时 间 以不 小 于 1 4天 为宜 。 3 5硅粉 混凝 土质量 检验 施工完毕 1 4天后 对硅粉混凝土修补体进行 了强度检测 ， 检测结果为抗压强度 8 0 MP a 。抗冲磨 强度 比C 4 0普通混凝土提高 2倍 。抗空蚀强度提 高 3倍。硅粉混凝土质量完全满足设计要求。 4 结语 本次剥蚀混凝土修补是采用掺入适量的硅粉 和高效减水剂对普通混凝土改性而制成的修补材 料 。使修补混凝土体抗压强度、 抗冲磨强度 、 抗空 蚀强度有 了明显的提高。 目前修补混凝土体已运 行 8年多 ， 至今效果 良好 ， 而且硅粉抗冲磨混凝土 成本低廉 、无毒 ，施工工艺与普通混凝土基本相 同 是一种值得推广应用 的元机抗磨蚀 修补材料 。 口 The a pp l i c a t i o n o f S i l i c a f ume c o n c r e t e r e pa i r t e c h no l o g y i n Qu n c h a n g r e s e r v o i r wa t e r s u p p l y t u n n e l W a n g S h a o - l i n g， J i a n g Xi f e n g A b s t r a c t ： Q u n c h a n g r e s e r v o i r r u n d u e t o fr e q u e n t h i g h w a t e r l e v e l ， S O t h a t t h e c o n c r e t e s u r f a c e o f t h e w a t e r c o n v e y a n c e t u n n e l h a s b e e n d a ma g e d b y a h i g h - s p e e d w a t e r fl o w c a v i t a t i o n e r o s i o n a n d fre e z e t h a w d u rin g l o n g t i me ， wh i c h r e s u l t s c o n c r e t e s u rf a c e e r o s i o n ，s h e d d i n g ，r e i n f o r c e d b a r e x p o s e d a n d r u s t y Co mb i n e d w i t h t h e c o n c r e t e s u r f a c e d a ma g e d s t a t u s ， b y c o mp a ris o n a n d s e l e c t i o n o f r e p a i r ma t e ri a l s ， t h e s i l i c a f u me c o n c r e t e r e p a i r s o l u t i o n wa s u s e d t o r e p a i r t h e s h a f t s e g me n t a n d s t i l l i n g b a s i n Af t e r e i g h t y e a r s o f r u n n i n g ，i t p r o v e s t h a t me t ho d i s p r a c t i c a l a n d h a s a g o o d e f f e c t Ke y wo r d s ： Co n c r e t e S c ali n g Da ma g e ； s i l i c a fume c o n c r e t e r e p a i r a n d s t r e n g t h e n i n g； c o n s t ruc t i o n a n d a p p l i c a t i o n 一 5 6