混凝土缺陷新型修补材料和其在工程上应用

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1、混凝土缺陷新型修补材料及其在工程上的应用张涛前言混凝土是水工建筑中最常用的建筑材料之一。由于施工中缺陷或长期使用过程中受自然条件和超载作用等原因，建筑物混凝土会出现不同形式的缺陷和老化病害问题，如混凝土裂缝、老化碳化、内部疏松、冻融剥蚀、冲刷磨损破坏等，会直接危害工程的安全运行和使用寿命。多年来工程技术人员一直在致力于混凝土病害修补材料和修补技术的研究，近年来在这方面的研究发展速度很快，并在工程实践中得到了广泛的使用和应用检验。本文将介绍我公司多年来在混凝土修补方面的研究和施工中成果，主要包括NE系列环氧砂浆、环氧胶泥、低黏度环氧灌浆材料、环氧混凝土等新型材料和HCIM复合增强材料等

2、。1NE-Ⅱ型环氧砂浆环氧砂浆以其强度高、综合性能优良等特点，作为混凝土修补材料和水工建筑物过流面的抗冲耐磨保护与修复应用已有四十多年的历史。实践表明，与常用的修补材料如高强混凝土（砂浆）、预缩砂浆、聚合物砂浆等相比，环氧砂浆粘接力好、力学性能优良等特性具有明显优势。但是由于需加热施工、材料有毒性、施工时粘附器具严重等缺点，加之本身脆性特征，收缩率和线性热膨胀系数较大，修补后容易在粘结处产生开裂和脱空等弊端，严重地制约了环氧砂浆在水工建筑物施工和修补的推广与应用。近年来，我公司开展了对环氧砂浆及其应用技术的深入研究。通过对环氧树脂等原材料的改性和新型添加剂的开发，改善了环氧砂浆的施工

3、性能；通过新型固化剂的开发，改善了环氧砂浆的收缩性能和环保性能；同时对环氧砂浆的老化、线胀、耐久性等进行了专题研究。研究开发出的NE-Ⅱ环氧砂浆达到了国内领先水平，取得了国家发明专利，获得了中国水利科技进步奖和中国企业新记录，并在黄河小浪底水利枢纽、长江三峡水利枢纽、四川紫坪铺水电站、二滩水电站、苏丹麦洛维水电站、蒙古泰西尔水电站等几百个大中型水利水电工程上的成功应用，使用效果理想。NE-Ⅱ型环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型固化剂及特种优质填料工厂化生产而成，具有粘结牢固、施工方便、无毒无污染、与混凝土颜色一致等主要特性，其主要技术指标见表1。1.1主要技术指标主要技术指标见表1。审稿

4、：冯文彬表1NE-Ⅱ环氧砂浆主要技术指标主要技术指标C80型C60型C40型抗压强度MPa≥80.0≥60.0≥40.0抗拉强度MPa≥10.0≥8.0≥6.0与砼粘结抗拉强度MPa＞4.0＞4.0＞4.0不透水系数MPa•h19.619.619.6线性热膨胀系数×10-6/℃9.2————抗冲磨强度*h/(g/cm2)2.791————抗压弹性模量MPa2150————耐化学腐蚀性30%NaOH耐耐耐50%H2SO4耐耐耐10%盐水耐耐耐毒性物质含量苯合格合格合格甲苯+二甲苯合格合格合格总挥发物合格合格合格*抗冲磨强度的试验介质流速为40m/s。1.2主要特性（1）无毒、无污染——

5、符合室内装饰材料要求。（2）常温施工——常温条件下，材料及施工器具均不需要加热，易于施工操作。（3）不粘器具方便施工——类似于水泥砂浆施工，施工面平整、光洁，易于保证施工质量。（4）耐久性能优良——收缩率小，线性热膨胀系数与混凝土基本一致，和混凝土具有良好的匹配性和相容性性。（5）主要力学性能优良——与混凝土粘结牢固，不易在粘结面开裂和破坏。（6）产品系列化——系列化的产品能够分别适用于干燥面、潮湿面和低温环境的要求。1.3工程应用实例（1）三峡水利枢纽工程三峡导流底孔是为三峡工程三期施工导流而在溢流坝段施工的二期工程，共22条，孔口尺寸为6m×8.5m，底坎高程56m，浇注的混凝土

6、等级为C40，厚1m。导流底孔的设计运行水头高达80m，流速达32m/s，属于高速过流面，因此对混凝土的表面质量和抗气蚀、抗冲磨性能要求很高。施工后检查发现，混凝土表面出现了蜂窝、错台等缺陷。在高速水流作用下，这些缺陷部位极易产生空蚀和气蚀破坏，尤其是在高速挟沙水流的作用下，磨损和冲蚀破坏更为严重，破坏极易很快恶化，给工程的正常运行造成安全隐患。经对多种修补材料进行试验对比，建设方决定采用NE-Ⅱ环氧砂浆对该工程部位的混凝土缺陷进行修补，施工修补面积总计8000余m2。修补运行三年后检查，修补部位未发现脱落、剥离、掉块、磨损等破坏现象。借鉴三峡水利枢纽工程的成功修补经验，近年来我国建

7、造的溪洛渡、小湾等许多大型水电工程都参照采用三峡工程的混凝土缺陷修补方法。（2）映秀湾水电站映秀湾水电站位于四川汶川县映秀镇岷江上游干流上，年平均输沙量约946万t，其中，推移质约116万t。推移质多为花岗岩卵石，平均粒径270mm，大者1.0m以上，质地坚硬，破坏力强。映秀湾电站1971年下闸蓄水，之后经历了多次修补。1977年汛后检查，有部分抗冲蚀用的钢板被冲掉，混凝土普遍磨损50～60mm，铸石板大部分被冲走。1986年底和1988年3月分别对1#与