李建清，王 燕

日本NEXSUS聚合物砂漿在潘家口水庫混凝土大壩溢流面修補(bǔ)試驗(yàn)中的應(yīng)用

李建清，王 燕

（水利部海河水利委員會引灤工程管理局，河北 遷西 064309）

為了解決溢流面存在的凍融剝蝕、裂縫等問題，此次中日合作水庫項目組選用日本NEXSUS聚合物水泥砂漿在潘家口水庫溢流面進(jìn)行了修補(bǔ)試驗(yàn)，并分別對NEXSUS聚合物砂漿立方體試塊抗壓強(qiáng)度、NEXSUS聚合物砂漿與修補(bǔ)層之間粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，結(jié)果均滿足設(shè)計要求。

NEXSUS聚合物砂漿；溢流面；試驗(yàn)

1 工程概況

潘家口水庫位于河北省遷西縣境內(nèi)的灤河上游，控制流域面積3.37萬km2，是開發(fā)灤河水力資源，解決天津市、唐山地區(qū)工農(nóng)業(yè)和生活用水的大型水利樞紐，同時結(jié)合發(fā)電、兼顧防洪。潘家口水庫總?cè)萘?.93億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。

潘家口水庫經(jīng)過多年運(yùn)行，目前大壩溢流面存在裂縫、凍融剝蝕等缺陷，混凝土老化明顯，尤其是溢流面混凝土凍融剝蝕破壞情況嚴(yán)重。如果不及時處理，在水庫泄洪過程中，在高速水流的沖刷作用下產(chǎn)生氣蝕破壞，甚至可能危及整座大壩建筑物的安全運(yùn)行。因此，必須重視溢流面的缺陷破壞，并及時對破壞部位進(jìn)行修補(bǔ)，以延長其使用壽命，確保壩體安全運(yùn)行。

為了解決溢流面存在的凍融剝蝕、裂縫等問題，找到適合潘家口水庫大壩溢流面混凝土缺陷處理的方法，本次試驗(yàn)按照中日合作水庫項目安排選用日本NEXSUS聚合物砂漿進(jìn)行試驗(yàn)。并對NEXSUS聚合物砂漿立方體試塊抗壓強(qiáng)度、NEXSUS聚合物砂漿與修補(bǔ)層之間粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了檢測。

2 材料說明

2.1 NEXSUS聚合物砂漿的概念

NEXSUS聚合物砂漿在日本高速公路株式會社編著的“建筑物施工管理要領(lǐng)”中記述“采用涂抹工程方法修復(fù)混凝土破損斷面材料”，因其含有纖維，所以不容易往下流，通過反復(fù)涂抹可以使涂層加厚，另外，材料具有較強(qiáng)的抗裂性、高壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及與混凝土良好的粘結(jié)性，主要性能見表1，在日本被廣泛的應(yīng)用于混凝土道路、橋梁、水利工程等建筑物破損部分的斷面修復(fù)，并取得很好使用效果及經(jīng)濟(jì)效益。

材料由水泥、骨料、纖維、特殊混合材料及粉末樹脂混合而成的預(yù)混粉狀物，加入清水?dāng)嚢韬蠹闯删酆衔锼嗌皾{。作為混凝土破壞部分的斷面修復(fù)材料使用，可用噴涂或涂抹方法施工，特別是面積較大時，采用噴霧方法施工，可有效提高施工效率。

表1 NEXSUS聚合物砂漿主要性能表

2.2 標(biāo)準(zhǔn)配方

NEXSUS出廠標(biāo)準(zhǔn)為25kg/袋，每袋加水3.25～4.00kg（標(biāo)準(zhǔn)3.5kg），攪拌用水隨著施工時的氣溫及施工方法可適當(dāng)調(diào)整，但需在標(biāo)準(zhǔn)配方范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整，按照標(biāo) 準(zhǔn)用水量3.5kg/袋計算，每袋可拌出13.3L。

3 標(biāo)準(zhǔn)施工方法

3.1 基底處理

3.1.1 表層混凝土的處理及鋼筋除銹

對凍融剝蝕的混凝土面，砂漿面進(jìn)行鏨鑿清理，直至露出新鮮混凝土面，清除鋼筋銹蝕部位浮皮。

3.1.2 施工面清掃

混凝土處理完成后，使用高壓水、壓縮空氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等清理基面垃圾，粉塵等。

3.1.3 鋼筋防銹處理

在鋼筋周圍涂抹防銹劑或使用加入防銹劑的聚合物水泥膏。

3.1.4 吸水調(diào)整材料的涂抹

將吸水調(diào)整材料EffectA用水稀釋兩倍，在基底混凝土上按100～150g/m2涂抹。涂抹后，干燥并形成透明膜之后再進(jìn)入下一步施工，最長可間隔7天施工，涂抹后注意施工面防護(hù)，不要有垃圾，灰塵等。

3.2 NEXSUS的調(diào)配

（1）一次調(diào)配量為調(diào)配容器的一半到七成。

（2）使用手持式攪拌機(jī)時，請先放入清水，然后邊攪拌邊加入預(yù)定量的粉末，攪拌90～120s。

（3）使用圓盤式攪拌機(jī)時，請先放入粉末，然后邊攪拌邊加入預(yù)定量的清水，攪拌3～4min，使之均勻，注意不要過度攪拌而產(chǎn)生泡沫。

（4）必須用清水對粉末在13%～16%范圍內(nèi)進(jìn)行硬度調(diào)整，禁止混入其他材料。

（5）調(diào)配好后可放置的時間為30min，在夏季氣溫高時時間縮短，必要時可在最初攪拌完成約10min后再次攪拌（30秒左右），可保持放置時穩(wěn)定的性狀。此時要避免產(chǎn)生泡沫，不要加水。

3.3 NEXSUS的施工

（1）涂第一層時，薄薄的涂到基層上，使之融合，厚度約5mm。

（2）等底層變硬后在進(jìn)行下一步的施工，此時應(yīng)注意與下層的融合。

（3）一次涂抹厚度以抹子壓好后10mm為限，一天以30mm為限。需涂抹30mm以上時，要等24h以后在進(jìn)行施工。

（4）下層硬化后需再次涂抹時，表面可用笤帚或攏子輕掃，以便與后續(xù)層更好的附著。上下層施工間隔超過48h，請先涂上吸水調(diào)整材料EffectA后再施工。

3.4 表面養(yǎng)護(hù)

（1）施工過程中及施工后期內(nèi)，若有可能遇到強(qiáng)風(fēng)，日曬，降雨，降雪等情況時，應(yīng)使用席子、聚乙烯薄膜等進(jìn)行覆蓋。

（2）硬化后應(yīng)避免干燥，可采用覆蓋席子或空氣加濕養(yǎng)護(hù)。

（3）冬季施工與一般的水泥砂漿一樣，需避免凍結(jié)，應(yīng)注意保溫，或根據(jù)需要采取加溫措施。

（4）在 NEXSUS的施工面上，請不要直接送風(fēng)。施工后養(yǎng)護(hù)7天，硬化后用輥?zhàn)油磕‥ffect原液，可起到抑制裂縫產(chǎn)生的效果。

4 施工注意事項

4.1 使用注意事項

（1）攪拌時使用自來水或與之相同的清水。破損面積較大時，容易剝落的地方，需用螺栓或網(wǎng)狀物固定防止其剝落。

（2）外面溫度在 5℃以下時，不要進(jìn)行作業(yè)，不得不進(jìn)行施工時，需用塑料薄膜或電熱器等采取保溫措施。

（3）施工中或施工后，如有可能遇到強(qiáng)風(fēng)，降雨，日照，降雪等情況時，請覆蓋上塑料薄膜。

（4）攪拌時不要使用鋁制的鏟子，防止產(chǎn)生反應(yīng)。

4.2 安全注意事項

（1）本產(chǎn)品與水泥一樣呈堿性，使用時需穿著防護(hù)器具“橡膠手套、防護(hù)眼鏡、口罩等”，避免弄到眼睛、鼻子、皮膚及衣服上。

（2）如果不小心進(jìn)入眼睛，及時用清水充分沖洗，然后接受醫(yī)生的診斷。沾到皮膚上會引起皮膚粗糙，需及時沖洗。施工作業(yè)后，請洗手、漱口。

（3）材料剩余或廢棄，請委托專業(yè)單位進(jìn)行處理。

5 檢測結(jié)果

施工完成養(yǎng)護(hù)28天后，采用鉆取芯樣、粘結(jié)拉拔盤、芯樣拉拔加荷的方法對聚合物砂漿修補(bǔ)層之間及與混凝土修補(bǔ)面之間粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，同時參考《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL/352-2006）的相關(guān)要求，在實(shí)驗(yàn)室中將現(xiàn)場預(yù)留的3塊邊長為100mm立方體抗壓試件，參照混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法進(jìn)行了混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

5.1 粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)

在試驗(yàn)塊上布置了4個測點(diǎn)，拉拔盤直徑為Φ100mm，檢測結(jié)果見表2。

圖1 粘結(jié)強(qiáng)度檢測示意圖

表2 NEXSUS聚合物砂漿修補(bǔ)層之間粘結(jié)強(qiáng)度檢測結(jié)果

5.2 NEXSUS聚合物砂漿立方體抗壓強(qiáng)度

參照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）第4.2節(jié)中混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法，對邊長為100mm的NEXSUS聚合物砂漿立方體試塊進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 NEXSUS砂漿立方體試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

5.3 檢測結(jié)論

根據(jù)潘家口水庫大壩溢流面凍融修補(bǔ)工程抗壓強(qiáng)度及粘結(jié)強(qiáng)度檢測結(jié)果，可以得出如下結(jié)論。

（1）NEXSUS聚合物砂漿修補(bǔ)層的兩層砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度在1.60～2.16MPa之間，大于1.5MPa，滿足設(shè)計要求。

（2）試驗(yàn)室內(nèi)測得NEXSUS聚合物砂漿立方體試塊平均抗壓強(qiáng)度為36.5MPa，滿足設(shè)計要求。

最后通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以得出：聚合物砂漿立方體試塊抗壓強(qiáng)度以及與修補(bǔ)層之間粘結(jié)強(qiáng)度都達(dá)到設(shè)計要求，而且從近兩年實(shí)際運(yùn)行情況來看，經(jīng)過四季變化、冬季凍融以及泄洪沖蝕的考驗(yàn)，修補(bǔ)面未出現(xiàn)凍融剝蝕、開裂、脫落等問題，此材料基本適合潘家口水庫大壩溢流面混凝土缺陷的處理，為今后大面積處理提供了技術(shù)儲備，也為國內(nèi)外同類水利工程混凝土建筑物缺陷處理提供了技術(shù)參考。

［1］王剛舉.淺議泄水建筑物磨蝕破壞原因和修復(fù)措施［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2016（04）：75-77.

［2］李景春.水利施工中的混凝土裂縫控制措施探討［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2016（02）：43-44.

［3］張斌.水利工程施工中噴涂聚脲彈性體技術(shù)的應(yīng)用［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2016（05）：93-94.

［4］王強(qiáng).大壩混凝土工程質(zhì)量檢測與分析評價［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2016（07）：127-129.

［5］郭敏.TK聚合物在大壩堰面混凝土磨蝕修補(bǔ)中的應(yīng)用［J］.海河水利，2006（03）：36-37.

［6］趙恩靈.大黑汀水庫溢流面混凝土修補(bǔ)防裂措施［J］.海河水利，2005（05）：23-23.

［7］汪慧穎.聚合物砂漿在大壩溢流面混凝土修復(fù)工程中的應(yīng)用［J］.中國水能及電氣化，2012（06）：63-66.

［8］SL/352-2006.水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［9］SL677-2014.水工混凝土施工規(guī)范［S］.

［10］李萌.潘家口水庫大壩溢流面凍融修補(bǔ)工程修補(bǔ)材料抗壓強(qiáng)度及粘結(jié)強(qiáng)度檢測報告［R］.北京中水科海利工程技術(shù)有限公司，2013.

TV43

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1008-1305（2017）05-0137-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.042

2017-02-27

李建清（1982年—），男，工程師。