溢洪道泄槽混凝土底板维修加固处理浅述

张祥吉  ,王翠霞   ,高明国   ,刘龙腾

摘要：着重论述了溢洪道泄槽混凝土底板造成破坏的原因，分析维修加固处理方案，阐述丙乳砂浆配玻璃纤维防裂网、钢纤维混凝土等处理方案及注意事项。

       关键词：溢洪道泄槽底板；丙乳砂浆；丙乳净浆；玻璃纤维防裂网；钢纤维混凝土

1 前言

太河水库西溢洪道泄槽底板表层原为C25钢纤维混凝土,由于表面长期受水流冲刷和冻融破坏影响，尤其是受近几年“利奇马”等台风造成的水库大流量、长时段泄洪影响，导致太河水库西溢洪道泄槽底板冲刷破坏严重，局部钢纤维混凝土出现破损、起鼓、断裂等水毁问题，且溢洪道泄槽底板表面出现大面积钢纤维锈蚀斑点，给西溢洪道泄洪带来安全隐患，进而影响水库安全度汛。

2 病害原因分析及对策

2.1 病害原因分析

太河水库西溢洪道泄槽底板长209m，宽58.5m，100年一遇洪水时，西溢洪道泄量为3265m³/s，近期最大泄量350m³/s，1972年浇筑完成1m厚的混凝土泄槽底板，2001年将原底板钢筋混凝土保护层凿除后浇筑120 mm厚C25钢纤维砼一层。西溢洪道闸门为1979年安装，闸门止水虽经多次维修加固，但在水库高水位运行时闸门仍存在不同程度的渗水；水库西溢洪道右岸为金鸡山山体，溢洪道右岸也存在山体间的绕渗，这两处的渗水造成西溢洪道泄槽底板长期处于潮湿和流水状态，尤其冬季溢洪道泄槽底板表面长期结冰，这造成了泄槽底板长期受到冻融破坏。溢洪道泄槽底板离上次维修加固已20多年，尤其是受近几年长时段、大流量泄洪及冻融破坏影响，混凝土泄槽底板破坏程度越来越严重，直接影响到水库枢纽工程和汛期泄洪安全。

2.2病害防治对策

2020年为应对西溢洪道泄槽底板出现的病害，我们初期选取了钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、钢筋混凝土、丙乳砂浆配玻璃纤维防裂网等多个方案进行试验比较，最终选定丙乳砂浆配玻璃纤维防裂网和C40钢纤维混凝土针对不同水毁状况的泄槽底板分情况进行维修加固处理，共计完成C40钢纤维混凝土浇筑504m3,丙乳砂浆配玻璃纤维防裂网抹灰1.2万m2。

溢洪道泄槽底板维修加固方案试验比较表

方案 项目	一：钢纤维混凝土方案	二：玻璃纤维混凝土方案	三、钢筋混凝土方案	四、丙乳砂浆配玻璃纤维防裂网方案
优点	①结构稳定，整体性好，具有较好的抗抗冲刷性能；②施工简便，造价低。	①结构稳定，整体性好，具有较好的抗抗冲刷性能；②施工简便。	①结构稳定，整体性好。	①整体性好，具有较好的抗冻、抗冲刷、抗裂性能；②成品料施工，施工简便。
缺点	①混凝土保护层破坏后，钢纤维易锈蚀；②钢纤维混凝土不易进行泵送。	①混合均匀程度不易控制；②后期强度和韧性有降低趋势。	①需要凿除的混凝土量大，人工凿除慢；机械凿除可能破坏原先混凝土整体结构。②钢筋用量大，造价较高	①各工序要求严格，施工效率不高。

比对多条应对措施，作为水库的枢纽建筑物，泄槽底板表面的抗冲刷、抗冻融破坏性能是方案处理的关键。为延长水库枢纽建筑物的混凝土寿命，确保水库枢纽工程运行安全，有必要研究影响混凝土结构的病害机理，相应提高混凝土的抗冲磨能力及抗冻指标等措施，为维修加固溢洪道泄槽底板提供决策和理论依据。溢洪道泄槽底板混凝土耐久性是当今国内外学术界和工程界研究的重要课题，大量研究表明，混凝土抗冲磨能力和混凝土抗冻指标是影响混凝土耐久性能的关键因素，它与泄槽底板混凝土耐久性之间存在着密切的关系。因此，增强和改善混凝土抗冲磨及抗冻性能，是提高溢洪道泄槽底板混凝土耐久性的一种重要途径。

3 病害治理方案

3.1 采用丙乳砂浆丙乳砂浆配玻璃纤维防裂网方案

对溢洪道泄槽底板仅混凝土保护层存在冻融破坏、冲磨破坏等轻度水毁损坏情况，采用丙乳砂浆配合玻璃纤维防裂网进行加固处理。

3.1.1基面清理

施工前应使施工面洁净且充分湿润，人工使用高压水枪将凿毛面冲洗干净并用鼓风机将施工面积水及碎小石子清理干净，对表层出现锈蚀的钢纤维人工使用钢丝刷清除腐蚀层。

3.1.2混凝土保护层凿除

对原泄槽底板混凝土保护层进行凿除，凿除厚度控制2.5cm,可选用人工凿除和混凝土铣刨机机械凿除，以不破坏原钢纤维混凝土结构为标准。

3.1.3涂刷丙乳净浆

在清理并湿润好的基面上，涂刷一层丙乳净浆打底，净浆配比为丙乳:水泥＝1:1，涂刷要均匀，刷浆时要不断搅动防止水泥沉淀，在净浆未硬化前，即可进行丙乳砂浆抹面。

3.1.4丙乳砂浆搅拌及运输

丙乳砂浆采用半成品料为AB组分，分别为聚丙烯酸酯乳液水泥砂浆A（粉）及聚丙烯酸酯乳液水泥砂浆B（液）两种，施工配合比例1（粉料）:0.2（液料）:0.07（水）。

丙乳砂浆半成品料先用25T吊车运至西溢洪道存放，施工时采用350滚筒式搅拌机搅拌，胶轮车运输至施工位置。

3.1.5丙乳砂浆及玻璃纤维防裂网施工

丙乳砂浆抹面厚度为2.5cm需分层进行施工，第一层为找平层即对凿毛面凹凸不平处进行找平，第二层开始每次施工层厚4～5mm，施工刮抹只能向同一方向刮抹，不要来回多次刮抹，手触涂层不粘手时方可进行下一层施工，上一遍刮抹方向和下一遍刮抹方向呈“十”字交叉的垂直方向施工，最后一层施工前铺设玻璃纤维防裂网，防裂网网格尺寸不应小于2cm×2cm。人工将防裂网压入丙乳砂浆内3～5mm，防裂网铺设完成后丙乳砂浆铺筑到位，人工用力压实并随即抹灰出光，抹面时向同个方向抹平，不需第二次收光，如遇气泡要挑破压紧，保证表面密实。

3.1.6丙乳砂浆抹面养护

丙乳砂浆表面略干后，采用塑料布覆盖以防止水分蒸发过快造成裂缝，12小时后覆盖养护毯洒水养护14天。

3.2采用C40钢纤维混凝土处理方案

对溢洪道泄槽底板冲刷、冻融破坏严重、且与下部结构出现起鼓、表面出现多处贯穿性裂缝的泄槽底板进行C40钢纤维混凝土加固处理。

3.2.1清理原C25钢纤维混凝土底板

西溢洪道泄槽底板经长年水流冲刷表面有青苔、水垢及淤泥，为分清溢洪道泄槽底板具体破损情况，采用高压冲洗设备配合人工清扫，人工使用铁楸顺水流方向逐块清理底板淤泥、杂物，机动三轮车配合人工将淤泥及杂物清理至指定地点，待淤泥控干水分后统一外运，人工手持冲洗枪顺溢洪道泄槽底板水流方向逐块冲洗，直至漏出混凝土原状表面。

3.2.2拆除破损的原C25钢纤维混凝土

底板清理完成后，按照顺水流方向自左到右依次编号为“A、B、C、D、E、F、G”，垂直水流方向自出水口向下依次编号为：“1、2、3、4、5......”，根据溢洪道泄槽底板现状情况决定拆除的底板编号。对需拆除的溢洪道原C25钢纤维混凝土泄槽底板，先使用混凝土切割机割缝，割缝深度控制在8cm左右，割缝后使用橡胶履带式小型挖掘机油锤破除，破除深度以新旧混凝土结合面为基准。溢洪道泄槽底板拆除厚度为120mm，裸漏至原混凝土坚硬面为准，底板四周闭孔聚乙烯泡沫板也一并拆除。

3.2.3 C40钢纤维混凝土搅拌

钢纤维混凝土的搅拌，可以采用将钢纤维和粗细骨料、水泥先干拌，而后加水湿拌的方法或者采用在混合料拌和过程中加入钢纤维拌和的方法。在钢纤维掺量增多时，应适当减少一次拌合量，一次搅拌量不宜大于其额定搅拌量的60%,或在掺加钢纤维时通过摇筛均匀添加，避免钢纤维在混凝土中结团。搅拌后的纤维混凝土的流动性，随着钢纤维掺量的增加而显著下降，拌合料从搅拌机卸出到浇筑完毕所需时间不宜超过30min，浇筑过程中严禁加水。

钢纤维混凝土拌和物应拌和均匀，颜色一致，不应有离析、泌水、钢纤维结团现象，钢纤维混凝土拌和物的稠度偏差不应超过配合比要求的±10%。

3.2.4 C40钢纤维混凝土浇筑

浇筑C40钢纤维混凝土前，人工使用喷雾器均匀喷洒，使混凝土基面充分湿润，喷洒标准以混凝土基面湿润无积水为宜。基面喷水后立即铺设1～2cm同混凝土标号砂浆，砂浆铺设应均匀无死角。砂浆铺设完成后进行浇筑C40钢纤维混凝土，浇筑时从一侧均匀铺设至整块底板。

钢纤维混凝土铺设完成，采用插入式振动器或平板式振动器密实钢纤维混凝土。在每一位置上应连续振动一定时间，正常情况下约为25～40s，与普通混凝土相比，钢纤维混凝土的振动时间要适当延长，以混凝土表面均匀出现浆液为准，移动时应成排依次振捣前进，前后位置和排与排间相互搭接应有3～5cm，以防止漏振。

振捣密实后人工提浆收面，提浆时上下提拉使浆液均匀上浮，避免钢纤维外露锈蚀。施工中受混凝土掺入钢纤维后现场搅拌和后期混凝土现场振捣质量影响，控制钢纤维混凝土上表面保护层成为关键工艺，保护层厚度不小于2.5cm。

3.2.5 C40钢纤维混凝土养护

钢纤维混凝土成型后达到初凝时即可进行洒水养护，养护时覆盖保湿毯或地膜，保证混凝土表面湿润，养护时间不少于14天。

4 结论

4.1钢纤维混凝土强度标号提高到C40，在很大程度上提高了混凝土抗冲磨、抗冻融破坏的能力，减缓了冻融循环和大水流冲刷对溢洪道泄槽底板造成的破坏。

4.2丙乳是一种水泥基高分子聚合物的水分散体，加入水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆，具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐老化和耐蚀性能。施工时受施工具体部位、面积大小、外界气候条件影响较大，需要做好防晒、防风及后期养护，防止砂浆过早脱水干裂。

4.3在丙乳砂浆表面铺设玻璃纤维防裂网，有效防止的后期表面裂缝的产生，提高了砂浆面层的耐久性和结构强度。受防裂网易翘卷和在砂浆中易上浮影响，玻璃纤维防裂网离砂浆表面高度控制在3～5mm左右最佳。

4.4丙乳砂浆施工时选用玻璃纤维防裂网，应选用耐碱产品，且防裂网网格尺寸不宜太小，经过多次浇筑试验，小于1cm×1cm的小网格防裂网，养护14天后，多块试验品出现砂浆表面裂纹和中间空鼓现象。玻璃纤维防裂网网格尺寸控制在2cm×2cm左右为佳。