《水利水电工程施工组织设计方案手册》附录III溷凝土缺陷修补doc.docx
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《水利水电工程施工组织设计方案手册》附录III溷凝土缺陷修补doc
附录III混凝土缺陷修补
一、混凝土表面缺陷修补
（一）修补要求
混凝土表面缺陷包括蜂窝、麻面、凸凹错台、外形走祥、风化开裂、表面磨损、空蚀（亦称气蚀）坑洞等。
l）选用的修补材料，除了满足建筑物运行的各项要求外，其本身的强度、耐久性、与老混凝土的粘结强度等，均不得低于老混凝土的标准；
2）当修补区，位于空蚀敏感区，混凝土表面的不平整度应符合防止空蚀的要求，参见《水利水电工程施工组织设计手册》第三篇附录I中“三、抗空蚀耐磨损混凝土施工”部分。
3）当修补区位于有观瞻要求的部位，修补材料应有与老混凝土相一致的外观；
4）修补时应将不符要求的混凝土彻底凿除，清除松动碎块、残渣，凿成陡坡，再用高压风水冲洗干净；
5）对渗水、漏水的部位，应采用速凝材料堵漏（如快凝水泥、丙凝、水泥-水玻璃、快燥精等）和将外漏部位埋管集中引出再快速封堵。
漏水堵住后，即进行修补。
（二）修补方法
首先分析产生缺陷的主要原因，根据混凝土表面的工作要求、施工技术条件，选择修补方法。
常用的修补方法参见表7-III-1。
（三）修补工艺
1.干硬性水泥预缩砂浆
（1）施工程序：
凿毛冲洗并清除表面积水一拌预缩砂浆一涂水泥素浆（水灰比0.4~0.5）—分层铺料、捣实—抹面—养护。
（2）材料要求及配合比：
水泥宜选用与原混凝土同品种的高标号新鲜水泥；选用质地坚硬的、并经过2.5rnrn孔径筛过的砂，其细度模数控制在1.8~2.2；水灰比为0.3~0.4，灰砂比为122~122.6：
为提高砂浆强度，改善和易性，可加入适量的外加剂（如木质素磺酸钙、高效能减水剂）。
砂浆配合比参见表7-III-2。
（3）施工方法：
材料称量后进行拌和（合适的加水量拌出的砂浆以手握成团，手上有湿痕而无水膜），用塑料布遮盖，存放0.5~1h；然后按施工程序分层（每层厚4~5cm）铺料和捣实（捣实后的层厚2~3cm），每层捣实到表面出现少量浆液为度，顶层用抹刀反复抹压至平整光滑；最后，覆盖养护6~8h。
（4）质量鉴定：
修补后砂浆强度达5okgf/crn2以上时（施工时抽样成型决定强度），用小锤敲击表面，声音清脆者合格，声音发哑者凿除重修。
（5）工效及材料消耗：
按层厚10cm计，工效约1.25m2/工日：
砂浆耗量为计算体积的1.1倍；水泥素浆的水泥耗量约3.6kg/m2。
（1）施工程序：
基面清理一刷基液一涂抹环氧砂浆（或环氧混凝土）一反复压抹一养护一质量鉴定。
（2）工艺要求：
1）清理基面松动砂石，冲洗干净，并使基面表面干燥（采用水下环氧配方除外）；
2）均匀涂刷薄层基液（厚度约0.2mm），刷后待其发粘再涂抹砂浆；
3）分层涂抹砂浆，每层厚5~10mm，压抹密实；
4）大面积的涂抹应分块施工，分块尺寸≤1.5×3.0m，相邻块间隔时间不少于48h；
5）施工与养护温度控制在20℃左右为宜。
冬季施工时，需搭设暖棚，以保持温度稳定；
6）一般配方的养护时间，冬季不少于7d；夏季不少于3d；涂抹后24h内严禁浸水（水下环氧除外）；
7）做好劳动保护。
（3）配方：
由于低毒、高效能材料不断发展，环氧材料的配方也随之改变，表7-III-4中列出常用的几种配方供参考。
（4）环氧材料的拌制工艺：
每次拌和量不超过2kg，拌成成品后应摊开存放待运，拌制程序如图7-III-2。
（5）环氧砂浆拌制要求：
1）环氧树脂应隔水加热，加热温度视不同固化剂而定：
间苯二胶70~80℃；乙二胶（二乙烯三胶或810等）40℃左右；
2）固化剂间苯二胶应预先隔水力日热65℃溶解；
3）填料包括水泥、石棉绒及铸石粉等在内，可根据不同情况使用，其中砂、石要求干净，所有填料均应经过105℃烘烤4小时左右，冬季施工时须预热至30~40℃。
（6）质量鉴定：
环氧砂浆强度1d可达50%（施工时抽样成型试验），即可进行敲击检查。
凡起泡、声音发哑的部位均应凿除重抹；
（7）工效及材料消耗：
见表7-III-5。
4.细骨料混凝土
（1）插筋及钢筋网：
在修补区可增加插筋和挂焊钢筋网，或采用补偿收缩混凝土，以防止新浇混凝土裂缝和新、老棚土脱开。
插筋及钢筋网的布置要求见图7-Ⅲ-3所示。
钢筋埋设牢固后，浇细骨料混凝土。
（2）细骨料混凝土的材料及配合比：
水泥要求新鲜。
水灰比采用0.29~0.32。
骨料
1）425号以上新鲜普通硅酸盐水泥，经过筛选的中粗砂，含水量<3%。
11~14号铁丝网孔格50×50~200×200mm。
插筋￠10~16mm，架立筋￠6~8mm（如喷补部位为非高流速区，喷层厚度在5crn以下，可利用原有结构钢筋时，可不需插筋挂网）；
2）水泥砂浆配合比见表7-III-7.
（3）施工布置：
喷浆设备应靠近修补面，施工布置要求如下：
1）供风需经油水分离器净化，供风量8~loms/min，风压3.5~4kgf/cm2；
2）供水量，单机3~5L/min，双机15L/min，水压应高于喷嘴处风压0.5~1.okgf/cm2，可用同一供风站向喷浆机和水箱供风，能产生0.5kgf/cm2的压差，水箱采用￠70×100cm圆筒：
3）输料软管的管径32mm，长度一般25~70m，特殊情况可小于15m或大于120m，升高小于10m。
（4）喷浆工艺：
混凝土修补采用干喷法，其工艺流程见图7-III-4。
（5）主要设备：
国产喷浆机的技术性能参见表7-III-8.
（6）质量鉴定：
喷浆后3~7d敲击检查，声音清脆者合格，声音发哑、开裂严重和干斑部位，应凿除重喷。
（7）工效及材料消耗：
见表7-III-9。
6.浸渍混凝土（表面浸渍）浸渍混凝土可增强混凝土表面抗空蚀耐磨损性能，已开始用于过水建筑物。
普通浸渍混凝土抗空蚀强度比普通混凝土高三倍，钢纤维浸渍混凝土则高五倍以上。
美国已将此研究成果应用于德沃歇克坝的泄水道和消力池空蚀破坏修复工程。
我国葛洲坝工程泄水闸在护坦接缝两侧也试用了浸渍法，以增强混凝土的抗空蚀耐磨损能力。
（1）葛洲坝工程的泄水闸护坦平面和斜面的接缝附侧部分，在过水前采用了浸渍聚合处理。
处理面积约I000m2，浸渍深度20~30mm，处理后，原来400号混凝土的抗压强度增达1000kgf/cm2。
浸渍工艺流程如图7-III-5。
浸渍液配合比：
苯乙烯：
甲基丙烯酸甲脂（MMA）=8：
2，引发剂偶氮工异丁腈（ABN）掺量2%。
配制时先称量苯乙烯，加入配比量的偶氮二异丁脯，待引发剂全部溶解后，再加入甲基丙烯酸甲脂。
浸渍混凝土的抗冲耐磨性能试验成果列入表74III-10.
浸渍混凝土每平方米消耗：
苯乙烯（s）1.72kg，甲基丙烯酸甲脂（MMA）0.43kg，偶
氮二异丁腊（ABN）0.44kg：
施工工效每平方米需要6.64工日。
（2）美国德沃歇克坝的泄水道和消力池底板及边墙空蚀破坏，由于无法根除产生空穴水流的原因，所以需要经常维修。
1975年泄水道修复时采用了浸渍聚合处理措施，其工艺流程如图7-III-6。
浸渍液：
单体包含95%甲基丙烯酸甲醋（MMA），5%三甲基丙醇甲基丙烯酸甲酶（TMP，TMA）和0.5%引发剂偶氮二异丁脂（ABNL德沃歇克坝消力池宽35m，长8Om，总面积2800m2.底板曾经全部破坏，修复是在消力池底板上重新浇筑了钢纤维混凝土，并对消力池的近一半面积（13941112）又进行了浸渍聚合处理。
混凝土表面浸渍处理深度约25~38mm，聚合处理过的混凝土抗压强度达1400kgf/cmze德沃歇克坝施工经验说明了不论是垂直的还是水平的混凝土表面都可以进行浸渍处理。
7.钢纤维混凝土美国军部工程师团在底特律坝高速水流实验室对普通混凝土、钢纤维混凝土、聚合物浸渍混凝土和聚合物浸渍钢纤维混凝土抗空蚀性能进行了试验，其结果见表7-III-11。
结果说明钢纤维混凝土抗空蚀能力比普通混凝土高3倍，与聚合物浸渍混凝土相近。
（1）工程师团将这项试验成果推荐用于塔贝拉坝和利贝坝泄水建筑物的修复，其施工情况为：
塔贝拉坝（巴基斯坦）在3号隧洞消力池斜槽48块板上有46块采用508mm厚钢纤维混凝土，其余2块用普通混凝土浇筑，每块均进行深锚固。
利贝坝（美国）溢流坝底孔，宽3m，高6.7m，过水表面混凝土最大骨料粒径28mm，水泥用量374kg/m3。
底孔空蚀破坏后，决定用钢纤维混凝土修复，所有损坏的混凝土全部凿除，凿除深度至少380mm，补铺表面钢筋及深锚钢筋，然后浇筑钢纤维混凝土。
钢纤维混凝土在拌和楼拌制，然后用拌和车运至浇筑地点，首先浇筑底板，并严格控制曲面底板上的坡度和标高。
整平时使用馒刀抹平.底板完工一周后浇筑侧壁，用内部振捣器振实，要求拆模后不再修整。
修复完工后经过一年，泄水道累计使用时间约半年，检查底板
和侧壁钢纤维混凝土表层未发现破坏。
（2）葛洲坝工程1981年汛后检查，去之现泄水闸闸室底板混凝土有磨损，特别是27号泄水孔最深达10cm，一般为2~3cm.在27号孔冲磨较深的部位用钢纤维混凝土进行了试验性修补。
修补前清除松动的卵石，冲刷干净，埋设锚筋再铺表面钢筋。
然后浇筑钢纤维混凝土，用平板振捣器振实，最后精细抹面。
表7-III-12所列钢纤维混凝土配合比可供参考。
二、混凝土裂缝处理
（一）裂缝检测
混凝土裂缝从形式上可分为表面、深层、贯穿三种裂缝；从成因上可分为干缩、温度、应力裂缝三类。
裂缝检测是查明裂缝形状，分析成因和危害，作为拟定处理方案的依据。
检测方式有低温季节的普查和对重点裂缝的定期观测。
检测方法有表面测绘，压风、压水试验，钻孔取样检查，孔内照像，孔内电视、电视录像和声波法测深等。
通过检测，要提出以下成果：
1）裂缝位置、长度、宽度、深度、倾向、错距、缝口渗水含钙析出情况；
2）重要裂缝的开度变化及其与气温、荷载的关系；
3）缝面状况，裂缝与混凝土架空事故的串通，以及与邻近结构的预留缝、管路串通情况等。
（二）裂缝的一般处理方法：
1）位于混凝土'表面有防风化、防渗、抗冲、耐磨要求部位的裂缝应进行表面处理；
2）削弱结构的整体性、强度、防渗性能和造成钢筋锈蚀的裂缝，要进行灌浆处理；
3）危及建筑物安全运用的裂缝，除了采取灌浆处理外，必要时应采取结构加固处理措施，如锚固和预应力锚固；
4）对温度反应敏感的裂缝，应在低温季节后期裂缝开度较大时处理；
5）对荷载反应敏感的裂缝，一般应在减小荷载后处理；
6）”活动”裂缝宜采用柔性材料处理。
（三）裂缝的表面处理
1.表面涂抹浅而密集的发丝裂缝，采取表面涂抹防风化处理措施；对裂缝缝口涂刷或对裂缝钻孔，用小漏斗渗灌环氧基液和甲凝液。
2.凿槽嵌补
1）凿槽尺寸见图7-III-7，槽面要坚固干净。
2）嵌补材料可选用环氧砂浆、快干水泥砂浆和水玻璃砂浆。
水玻璃砂浆配合比为水：
水泥：
砂=0.3：
1：
2。
3.环氧嵌橡皮
1）混凝土槽面要求坚固、平整、清洁、干燥，缝口嵌入石棉线，其形式见图7-III-8。
2）橡皮要求含胶量30%左右，使用前浸入比重1.84的工业浓硫酸处理15min，清水漂净晾干，接头连接端削成1：
3~1：
5斜面铿毛，酸处理后胶水粘接；
3）刷基液后30min再抹砂浆和嵌入橡皮，橡皮须用毛毡、木板压紧，1天后拆除压紧装置，清理槽面：
4）缝口划线宽度随裂缝开度变化大小确定。
4.缝口浸渍
1）施工程序：
缝口清理（裂缝有串通情况时，应先进行止水）一缝口干燥一装纸罩←浸渍一封缝一预聚一聚合。
2）聚合单体时，缝口装置如图7-III-9，纸管一端接向上的排气管，另一端接复合单体容器，单体液面高于缝面。
3）浸渍后拆去纸罩，立即在缝口刷环氧基液进行封闭，待基液固化后进行聚合。
4）干燥、浸渍、预聚和聚合的要求见表7-III-130。
5.铺骑缝钢筋在浇筑仓面发现裂缝，可骑缝铺￠28~32mm、长3~8m、间距20~25cm（架立筋￠19~22mm，间距25cm）钢筋网，以限制裂缝上延。
（四）裂缝的灌浆处理
1.浆材选择裂缝灌浆分为水泥灌浆和化学灌浆。
浆材的选择应考虑裂缝宽度、处理要求、施工条件和浆材特性。
水泥灌浆适用予一般较宽裂缝，甲4疑和环氧适用于补强，丙凝适用于防渗止漏，弹性聚氨醋适用于“活动”性裂缝。
常用浆材的特性见表7-III-14。
2.灌浆工艺
（1）工艺流程：
钻孔一洗缝—止漏一试压一灌浆一封孔.
（2）钻孔：
对于较深的裂缝，如采用化学灌浆时，需要钻孔.对于表面或表层不深的裂缝，化学灌浆时则采用环氧粘贴灌浆嘴灌注。
钻孔一般要求见表7-III-15。
（3）洗缝和试压：
缝面采用风、水轮换冲洗（一般风压不大于lKgf/cm2，水压不大于2Kgf/cm2，直至四清水。
试压采用单孔压水，逐孔检查，记录多孔漏水率及串通情况，以便确定排水孔位置和灌浆次序。
（4）止漏：
根据灌浆压力和缝宽，采用环氧浆液粘贴尼龙丝布1~3层，一天后即可压风检查。
嵌缝处理一般需经3~5d方能进行压风压水试验。
（5）灌浆：
化学灌浆一般采用单液单孔填压式灌注。
对吸浆量大或要求速凝的甲凝、丙凝灌浆可采用双液法。
灌浆压力在被灌建筑物和地基安全允许的前提下宜选用高值。
灌浆的一般参数见表7-III-16。
（6）封孔：
用干硬性砂浆分层回填捣实。
3.浆材配方常用配方参见表7-III-17、7-III-18、7-III-19。
4.浆材配制工艺
（l）甲凝配制工艺流程单液法见图7-III-10，双液法见图7-III-11。
（2）环氧配浆工艺流程单液法见图7-III-12，双液法见图7-III-13。
（3）丙凝配浆工艺流程见图7-III-14。
5.浆液配制量估计配浆量按裂缝容积和浆液有效利用率准备.浆液有效利用率按裂缝的宽窄确定，一般取80~40%。
6.灌浆设备目前，常用的灌浆设备有气源压浆桶，容积7L、压力6~7kgf/cm2、重8kg；手掀泵，供浆量7~8L/min，压力可达15kgf/cm2，重20kg，虽不能连续工作，但工艺简单。
长江水利科学研究院研制的可控硅调速齿轮泵，最大出浆量16L/min，最大压力25kgf/cm2，可自动调速稳压。
水利电力部第二工程局和第十二工程局研制的TN-1型隔膜泵和HGB型计量泵，在进行双液化学灌浆时，效果较好。
7.劳动保护化学灌浆材料多为易燃或有毒物品，使用时应注意做好以下防护工作：
1）对挥发性大的材料，要密封储存，并加强作业场地的通风检查和消防措施；
2）操作人员工作时应根据需要穿戴工作服、手套、防护口罩和眼镜，工作现场不能吸烟和进食，工作完毕必须洗手；
3）操作人员每年至少进行一次体检；
4）使用化学材料进行大规模修补时，除了优先选用无毒和低毒材料外，还应加强对环境污染的监测。
（五）裂缝处理的质量鉴定
l）大体积混凝土，骑缝取样进行缝面检查和粘结强度试验或孔内压水试验。
钢筋混凝土结构可作承载试验；
2）鉴定标准由设计、施工部门共同商定。
三混凝土架空处理
（一）混凝土架空的检查方法
对完建建筑物除了采取回弹仪、超声波探伤仪进行无损伤检查外；对可疑浇筑部位布置钻孔，用钻孔压水，湿孔抽水，定量注水；测量混凝土芯获得率、容重，记录钻孔过程和混凝土芯外观等方法检查混凝土架空程度和范围，以确定处理方法和措施。
（二）架空的处理方法
混凝土架空应尽可能在施工中及时处理或预埋灌浆管路。
1.处理程序水泥补强灌浆是处理混凝土架空的主要措施。
一般程序是第I序钻孔一分组灌浆一第II（III）序钻孔一第II（III）序灌浆一封孔一灌浆效果检查一灌浆质量鉴定。
2.钻孔以风钻孔为主。
钻孔的孔排距：
I序孔为3~6m，II序孔为2~4m，III序孔不大于1.5m，视串漏的大小而增减。
在新灌浆孔6m范围内钻孔时，要求间隔时间不得少于：
钻灌浆孔时为2~3d；钻检查孔时为7d；钻鉴定孔时为28d。
3.灌浆分组分段和灌浆压力
1）按钻孔漏水率，参考表7-Ⅲ-20进行钻孔分组，并联灌浆。
并联孔数应与供浆能力相适应。
2）灌浆压力选定，与被灌混凝土的结构尺寸及架空程度有关，一般参照表7-III-20确定。
起始压力lkgf/cm2，以后每隔5min升压0.5kgf/cm2；
3）混凝土内钻孔，一般不分段灌浆；如钻孔深水基岩，则要求在混凝土与基岩接触面以上0.5m处用阻塞器阻塞，然后分段灌浆。
4.封闭灌浆及洗缝平压当混凝土架空与结构缝、灌浆缝串通，或灌浆机满足不了在设计压力下连续供浆时，采取划区封闭，分隔灌浆。
封闭灌浆孔除了进行串漏试验外，一般要求列于表7-III-21。
在结构缝与灌浆缝附近灌浆时，缝内应通水平压。
洗缝压力在封闭灌浆时为lkgf/cm2，补强灌浆时应稍低于灌浆压力，洗缝在灌浆后延续5h结束。
5.排水措施在每组灌浆孔中，选定1~2个串漏性好、位置适中的作为排水孔、或钻专门排水孔.排水孔排水、排浆、倒灌时的要求见表7-Ⅲ-22。
6.灌浆浓度及变浆标准按混凝土设计标号高低选用新鲜325~525号硅酸盐水泥拌制，浓度分为三级，水灰比为1：
1、0.8：
1和0.6：
1（漏水率＞2L/min者，可从0.8：
1开始），结束水灰比为0.6：
1，变浆标准可按表7-III-23控制。
7.灌浆结束标准灌浆结束标准及要求见表7-III-24。
8.屏浆屏浆要求见表7-III-25。
9.封孔用干硬性砂浆分层回填捣实，表面有抗冲耐磨要求者，表面应符合平整度要求。
10.灌浆事故的防止与处理
1）上部混凝土压重不能满足灌浆压力的部位，应通过计算，用锚筋加固并装置千分表进行严密监视；
2）灌浆管路和行浆通道有阻塞征兆时，即时检查管路或浆液浓度可回稀一级，若仍无效而灌浆间断超过30min，则该组（孔）即告作废；
3）浆液外漏时，除进行堵漏外，还可越级变浓浆、降压、间歇灌注，间歇时间10～20min。
（三）灌浆质量检查和鉴定
灌浆质量可通过末序孔灌浆和风钻检查孔压水检查鉴定，必要时另布置少量的机钻孔，钻取芯样检查并进行物理力学试验。
四、混凝土止排水缺陷处理
（一）止永缺陷的灌浆处理
在接缝止水失效段处于低温大开度时，根据需要在局部缝面或全缝面灌注弹性聚氮醋或丙凝浆液。
弹性聚氨醋的工艺要求见表7-III-26。
弹性聚氨酣浆材配方见表7-III-27。
合成预聚体配方见表7一III-28。
混合摩卡溶液配方兑表7-III-29
配浆工艺流程及材料要求见图7-III-15。
配浆时预聚体已很浓稠，可适量加入丙酣稀择，但要考虑预聚体配浆比例的变化。
促凝剂用量为浆液总量的1~20%。
配浆时应遵守劳动保护规则。
（二）补作止水
1.坝面补作止水拦河坝段伸缩缝止水失效（最低水位以上部位），可参照图7-III-16补作坝面止水。
2.引水洞补作止水一般引水洞、涵管混凝土伸缩缝止水失效，可参照图7-III-l7补作止水。
3.一般过水底板补作止水流速较低的过水建筑物底板混凝土伸缩缝止水失效，缝面又不宜进行灌浆处理，可参照图7-III-18补作止水，图中聚氨醋密封剂参见弹性聚氮醋4号配方。
（三）排水缺陷的处理
过水建筑物底板排水系统堵塞，在岩基上可参照图7-III-19用风钻补钻排水孔，以削减基础扬压力。
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