新型修補(bǔ)材料在斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站砼質(zhì)量缺陷處理中的應(yīng)用(2012年8月)

1、新型修補(bǔ)材料在斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站混凝土質(zhì)量缺陷處理中的應(yīng)用王 強(qiáng) （中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072）摘 要：本文以斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站工程混凝土質(zhì)量缺陷處理施工為例，介紹了XYPEX（賽柏斯）、Sika Nitokit LV灌漿材料等新型修補(bǔ)材料的特性、適用范圍及使用方法等，以供國(guó)內(nèi)外水電工程砼質(zhì)量缺陷處理施工時(shí)參考。關(guān)鍵詞：斐濟(jì)南德瑞瓦圖（Nadarivatu）水電站、混凝土質(zhì)量缺陷處理、XYPEX、Sika Nitokit LV、新型修補(bǔ)材料。1 前言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的新材料、新工藝在水利水電工程施工中得到廣泛應(yīng)用，本文以斐濟(jì)群島共和國(guó)南德瑞瓦圖

2、（Nadarivatu）水電站工程混凝土質(zhì)量缺陷處理施工為例，對(duì)XYPEX（中文音譯名：賽柏斯）、Sika Nitokit LV型灌漿材料等新型修補(bǔ)材料的特性、適用范圍及使用方法等作簡(jiǎn)要的介紹，以供國(guó)內(nèi)外水電工程混凝土質(zhì)量缺陷處理施工時(shí)參考。2 工程概況斐濟(jì)群島共和國(guó)南德瑞瓦圖（Nadarivatu）水電站位于斐濟(jì)Viti Levu 島中部，壩址處于東經(jīng)177°493”，南緯17°1830”，距離Nadi國(guó)際機(jī)場(chǎng)135km，距首都蘇瓦約300km。該工程主要包括：大壩、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠(chǎng)房、132KV開(kāi)關(guān)站和輸變電線(xiàn)路等，工程的主要作用是攔河蓄水發(fā)電，采用兩臺(tái)立軸沖擊式水輪發(fā)

3、電機(jī)組，裝機(jī)容量2×22.5MW，額定水頭321.5 m，最大引水流量15m3/s，多年平均發(fā)電量約為1.01億kW·h，年平均利用小時(shí)數(shù)為2295小時(shí)。南德瑞瓦圖（Nadarivatu）水電站工程采用EPC總承包模式，業(yè)主方為斐濟(jì)國(guó)家電力公司（FEA），咨詢(xún)方（監(jiān)理方）為美國(guó)美華集團(tuán)（MWH Global, Inc.）新西蘭分公司（MWH），EPC總承包商為中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)公司(SINOHYDRO）。電站自2008年9月15開(kāi)工以來(lái)，由于施工條件、天氣等多方面的原因，致使?jié)仓尚偷拇髩螞_砂底孔邊墻、廠(chǎng)房下游邊墻等部位的混凝土表面出現(xiàn)了不同程度的裂縫，為此，從2010年

4、1月以來(lái)，中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)斐濟(jì)項(xiàng)目部采用XYPEX（賽柏斯）、Sika Nitokit LV型灌漿材料等新型修補(bǔ)材料，陸續(xù)對(duì)施工中所暴露出來(lái)的混凝土質(zhì)量缺陷進(jìn)行了處理。3 XYPEX（賽柏斯）等修補(bǔ)材料的應(yīng)用特性XYPEX（賽柏斯）系列產(chǎn)品是利用加拿大XYPEX化學(xué)公司的專(zhuān)有技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，它是由波特蘭水泥、硅砂和多種特殊的活性化學(xué)物質(zhì)組成的灰色粉末狀無(wú)機(jī)材料。其工作原理是XYPEX特有的活性化學(xué)物質(zhì)利用水泥混凝土本身固有的化學(xué)特性及多孔性，以水做載體，借助滲透作用，在混凝土微孔及毛細(xì)管中傳輸、充盈，催化混凝土內(nèi)的微粒和未完全水化的成份再次發(fā)生水化作用，形成不溶性的枝蔓狀結(jié)晶體并與混凝土結(jié)合成

5、為整體，從而使任何方向來(lái)的水及其他液體被堵塞，達(dá)到防水、防潮和保護(hù)鋼筋、增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的效果。XYPEX（賽柏斯）的膨脹系數(shù)與混凝土基本一致，能與混凝土建筑物結(jié)合為一體，具有強(qiáng)度高、耐久性好，能長(zhǎng)期經(jīng)受高速水流沖刷，不會(huì)水解或分解的特點(diǎn)，而且成本較低，施工方法簡(jiǎn)單，只需按比例加水調(diào)勻即可。與目前水電工程混凝土質(zhì)量缺陷處理施工中常用的普通水泥砂漿及環(huán)氧砂漿相比，XYPEX不僅避免了普通水泥砂漿與混凝土基材間容易脫落的缺點(diǎn)，而且也避免了環(huán)氧砂漿配制麻煩、粘性大、施作困難的缺點(diǎn)。 Sika Nitokit LV是由瑞士西卡集團(tuán)生產(chǎn)的一種低粘性環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)灌漿材料，該材料強(qiáng)度高（7天強(qiáng)度可達(dá)70Mp

6、a），無(wú)硬化收縮，滲透性強(qiáng)（可滲透進(jìn)縫寬僅有0.01mm的裂縫區(qū)域），操作簡(jiǎn)便（人工手持注射槍就可進(jìn)行灌漿，不需要專(zhuān)門(mén)的灌漿設(shè)備），適用于低壓力情況下的修補(bǔ)灌漿。4 裂縫處理的主要方法在裂縫處理前，項(xiàng)目部技術(shù)人員、質(zhì)檢人員先會(huì)同MWH咨詢(xún)工程師，利用裂縫寬度對(duì)比卡，對(duì)工程中出現(xiàn)的各種裂縫進(jìn)行檢查和分類(lèi)（如圖1所示），確定裂縫的性狀，評(píng)估其危害性，在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)咨詢(xún)工程師的意見(jiàn)，選定不同的處理方法。圖1 用裂縫寬度對(duì)比卡進(jìn)行混凝土裂縫的檢查和分類(lèi)4.1 表面裂縫對(duì)于縫寬0.4mm、縫深h300mm的混凝土表面裂縫，采取表面噴涂法進(jìn)行處理，噴涂材料選用XYPEX Concentrate（賽柏斯

7、濃縮劑），該濃縮劑適合于薄層修補(bǔ)，其結(jié)晶體具有良好的防水性，能承受較高的水壓?；炷帘砻媪芽p處理的主要施工方法如下：. 先由人工手持電動(dòng)砂輪機(jī)沿裂縫兩側(cè)打磨一條寬100mm、深1mm小凹槽，直至露出新鮮的混凝土面；. 使用高壓水槍反復(fù)沖洗縫面，將裂縫內(nèi)的雜物沖洗干凈，并使混凝土面被水充分浸透；. 清除待修補(bǔ)區(qū)域混凝土表面多余的積水，并使混凝土面保持濕潤(rùn)狀態(tài)；. 采用體積比為3份XYPEX Concentrate（賽柏斯?jié)饪s劑）+1份水的配合比配制賽柏斯?jié)饪s劑灰漿；. 用硬質(zhì)毛刷沿打磨好的縫面均勻涂刷一層厚度為1.25mm的賽柏斯?jié)饪s劑灰漿，將先前打磨的凹槽填平，封閉裂縫面；. XYPEX濃縮劑

8、灰漿初凝（約1小時(shí)）后，應(yīng)及時(shí)對(duì)修補(bǔ)面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用噴水霧的方式，連續(xù)3天，每天3次以上。4.2 淺層裂縫對(duì)于縫寬0.4mm、縫深h =3001000mm的淺層裂縫，采用縫口鑿槽嵌縫的方式進(jìn)行修補(bǔ)（如圖2所示）。根據(jù)裂縫所處區(qū)域混凝土強(qiáng)度等級(jí)的不同，嵌縫材料分別采用賽柏斯MP&P型灰漿或賽柏斯型高強(qiáng)修補(bǔ)劑。圖2 淺層裂縫鑿槽嵌縫修補(bǔ)示意圖XYPEX MP&P Mortar（賽柏斯MP&P型灰漿）是一種快速凝固、無(wú)收縮、防水性良好的混凝土修補(bǔ)材料，適用于混凝土強(qiáng)度為30Mpa以下的缺陷處理區(qū)域（特別適合于有滲水的裂縫），而XYPEX Megamix（賽柏斯型高強(qiáng)修補(bǔ)劑

9、）是一種厚層修補(bǔ)材料，強(qiáng)度高，適用于沖砂底孔、溢流面等有較高強(qiáng)度要求的混凝土修補(bǔ)。XYPEX MP&P Mortar及XYPEX Megamix主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：表1 XYPEX MP&P Mortar及XYPEX Megamix主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng) 目XYPEX MP&P MortarXYPEX Megamix初凝時(shí)間（分鐘）15240終凝時(shí)間（分鐘）4642024小時(shí)抗壓強(qiáng)度（Mpa）142128天抗壓強(qiáng)度（Mpa）3159混凝土淺層裂縫處理的具體施工方法如下：. 先由人工手持電動(dòng)砂輪切割機(jī)沿裂縫兩側(cè)切割出一條寬1030mm、深3050mm的凹槽； . 使用高壓水

10、槍反復(fù)沖洗凹槽，將凹槽及裂縫內(nèi)的雜物沖洗干凈，并使混凝土面被水充分浸透；. 按20Kg賽柏斯型高強(qiáng)修補(bǔ)劑+2.8Kg水的比例配制賽柏斯型高強(qiáng)修補(bǔ)劑灰漿（賽柏斯MP&P型灰漿的配制則采用體積比為4份XYPEX MP&P Mortar +1份水的配合比）；. 將配制好的賽柏斯型高強(qiáng)修補(bǔ)劑灰漿（或賽柏斯MP&P型灰漿）填滿(mǎn)裂縫凹槽，并用抹刀刮平；. 最后在修補(bǔ)面上均勻涂刷一層厚度為1.25mm的XYPEX濃縮劑灰漿；. 按照每天3次，連續(xù)3天對(duì)修補(bǔ)面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用噴水霧的方式。4.3 深層裂縫對(duì)于縫寬0.4mm、縫深h 1000mm的深層裂縫，主要采用化學(xué)灌漿的修補(bǔ)方式，

11、灌漿材料選用瑞士西卡集團(tuán)（Sika）生產(chǎn)的Nitokit LV型低粘性環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)灌漿材料，該材料可以有效地粘結(jié)混凝土裂開(kāi)的部分，同時(shí)可以阻止水分、空氣進(jìn)入裂縫而起到保護(hù)鋼筋不被銹蝕的作用，其主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。表2 Nitokit LV型低粘性環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)灌漿材料主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng) 目100C200C300C400C活性時(shí)間（分鐘）100502515終凝時(shí)間（小時(shí)）12753黏度（mPa.s）400-800250-500100-250-7天抗壓強(qiáng)度（Mpa）707天抗彎曲強(qiáng)度（Mpa）457天抗拉強(qiáng)度（Mpa）55Nitoket LV灌漿系統(tǒng)主要由手持式注射槍、Nitokit LV藥筒、連接軟

12、管、注漿嘴等部份組成（如圖3所示）。圖3 Nitokit LV型低粘性環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)灌漿材料系統(tǒng)（連接在一起的手持式注射槍、Nitokit LV藥筒、連接軟管、注漿嘴等）混凝土深層裂縫化學(xué)灌漿的具體施工方法如下：. 先用電鉆沿縫面鉆直徑15mm的灌漿孔，孔深100mm，間距200mm400mm；. 用高壓風(fēng)、水槍反復(fù)沖洗縫面及灌漿孔，將灌漿孔及裂縫內(nèi)的雜物沖洗干凈，并清除混凝土表面多余的積水；. 在灌漿孔上安裝注漿嘴，并用Sikadur 31型封縫膠粘牢；. 注漿嘴安裝完成后，沿裂縫面涂刷 Sikadur 31型封縫膠以封閉裂縫；. 將排氣管插入即將進(jìn)行注漿的灌漿孔的相鄰孔內(nèi)，以便灌漿時(shí)排出多余空

13、氣；. 待封縫膠完全硬化后，取出Nitokit LV藥筒，上下反復(fù)搖晃震蕩或用小鐵錘輕敲Nitokit LV金屬藥筒，使藥筒內(nèi)A劑（環(huán)氧樹(shù)脂）與B劑（硬化劑）之間的一層隔離用的薄錫箔紙破裂，讓硬化劑與Nitokit LV低粘性環(huán)氧樹(shù)脂混合均勻形成漿液（兩種藥液混合后會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致Nitokit LV藥筒輕微發(fā)燙）；. 用針等尖物將Nitokit LV藥筒注射端的錫箔紙封條刺穿，然后將藥筒連接到注射槍、注漿嘴上，用注射槍把藥液經(jīng)注漿嘴推入裂縫內(nèi)，直到相鄰注漿嘴有藥液溢出為止，對(duì)于豎直方向的灌漿孔，應(yīng)自下而上逐孔注漿，而對(duì)水平方向的灌漿孔，則應(yīng)從一側(cè)向另一側(cè)逐孔注漿；. 按照上述方法，完成

14、裂縫上所有灌漿孔的灌漿施工；. 灌漿結(jié)束，并待Nitokit LV漿液終凝后，用小鐵錘將注漿嘴從砼面上敲掉，再用電動(dòng)砂輪機(jī)對(duì)裂縫表面進(jìn)行打磨，用高壓水沖洗干凈后在裂縫面上均勻涂刷一層厚度為1.25mm的XYPEX濃縮劑灰漿進(jìn)行防滲處理，并及時(shí)進(jìn)行噴水霧養(yǎng)護(hù)。4.4 混凝土質(zhì)量缺陷處理施工注意事項(xiàng). 裂縫處理前須用高壓風(fēng)、水對(duì)縫面進(jìn)行沖洗，以保證縫內(nèi)無(wú)雜質(zhì)、污物。. 施工時(shí)必須嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)來(lái)進(jìn)行，XYPEX配料時(shí)要控制好料、水的比例，一次不宜調(diào)多，并在30分鐘內(nèi)用完，由于XYPEX呈堿性，施工人員應(yīng)戴上膠皮手套進(jìn)行防護(hù)。. Nitokit LV型低粘性環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)灌漿材料的初凝時(shí)間較短，必須先將所有的灌漿準(zhǔn)備工作完成后，才能取出Sika Nitokit LV藥筒使用，以免灌漿材料失效。. Nitokit LV型低粘性環(huán)氧類(lèi)灌漿材料由于灌漿設(shè)備簡(jiǎn)單，只適用于裂縫不是太深的低壓灌漿，如需要高壓灌漿，則需另外使用專(zhuān)門(mén)的灌漿設(shè)備。5 結(jié)語(yǔ)通過(guò)XYPEX（賽柏斯）、Sika Nitokit LV型灌漿材料等新型修補(bǔ)材料的使用，斐濟(jì)南德瑞瓦圖（Nadarivatu）水電站工程順利完成了整個(gè)電站的混凝土質(zhì)量缺陷處理工作，獲得了業(yè)主和咨詢(xún)工程師的一致認(rèn)可，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果。通過(guò)對(duì)大壩沖砂底孔流道