浅谈河口村水库导流洞工程混凝土缺陷修补措施

□杨志超（河南省水利科学研究院）

□剑建波（河南省河口村水库工程建设管理局）

1.工程概述

河南省河口村水库位于济源市克井镇黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处，距下游五龙口水文站约9km。水库控制流域面积9223km2，占沁河流域面积68.2%，占黄河三花间流域面积的22.2%。设计防洪标准为500年一遇，校核标准为2000年一遇，大坝全长465.00m，坝顶高程288.50m，最大坝高122.5m，总库容3.17亿m3，是一座以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电、改善生态、保障南水北调工程防洪安全、为黄河干流调水调沙创造条件等综合利用的大（Ⅱ）型水利枢纽工程。水库主要工程由混凝土面板堆石坝、泄洪闸、溢洪道、引水发电系统以及对外交通公路等主要建筑物组成。

2#泄洪洞在施工期间承担导流作用，故前期称为导流洞。2#泄洪洞为城门洞型，明流洞，洞身断面尺寸均为9.0m×13.5m，洞身长740m。进口底板高程为210m，进口为塔式框架结构，塔高86.0m，进水塔设有事故平板门及弧形工作门各一道。导流洞混凝土浇筑总量7.8万m3。

2.存在混凝土缺陷类型

导流洞洞身衬砌施工过程中出现的混凝土质量缺陷类型如下：

2.1 麻面

混凝土表面局部缺浆粗糙，或有许多小凹坑，凹坑深度<10mm，但无钢筋和碎石外露。它是由于模板表面粗糙、未清理干净、润湿不足、漏浆、振捣不实、气泡未排出以及养护不好所致。

2.2 蜂窝

混凝土表面无水泥砂浆，砂浆少碎石多，碎石之间出现空隙，形成蜂窝状的孔洞，孔洞深度>10mm。它主要是由配合比不准确、浆少石子多或搅拌不匀、浇筑方法不当、振捣不合理，造成砂浆与石子分离、模板严重漏浆等原因产生。

2.3 错台

两层混凝土之间的模板因加固不牢在浇筑过程中形成的混凝土错位。

2.4 挂帘

在老混凝土面上浇筑新混凝土时，由接缝处模板缝隙流至老混凝土面上的浆液。

2.5 气泡

拆模后混凝土表面出现有气孔状。

2.6 裂缝

混凝土硬化过程中，由于混凝土脱水引起收缩或者受温度高低的温差影响，引起胀缩不均匀而产生的裂缝。

3.缺陷原因分析

3.1 出现蜂窝、麻面原因分析

3.1.1 钢模板脱模剂涂刷不均匀，拆模时混凝土表面粘结模板，造成混凝土面有麻面现象。

3.1.2 拆模时间早、漏振、下料方法不对、骨料分离、钢筋网过密、混凝土坍落度过小、结构形体限制等。

3.1.3 模板接缝拼装不严密，灌注混凝土时缝隙漏浆，造成混凝土面有麻面现象。

3.1.4 混凝土振捣不密实，混凝土中的气泡未排出，一部分气泡停留在模板表面，气泡较多时形成麻面，停留气泡少时出现蜂窝。

3.2 出现混凝土错台及挂帘的原因分析

混凝土浇筑产生错台缺陷主要是由模板原因造成的。模板设计不合理、模板规格不统一、安装时模板加固不牢或在浇筑过程中不注意跟进调整，使模板间产生相对错动，都会引起错台。特别是模板下部与老混凝土搭接不严密或不牢固，留下缝隙，引起浇筑时漏浆，是产生错台和挂帘的主要原因。

老混凝土立面不垂直或不平整、分缝线不直、老混凝土出现竖向错台、新混凝土模板上部拉杆太紧等等。

3.3 出现气泡原因分析

形成气泡缺陷的原因常见的是浇筑分层厚度过大、气泡溢出表面的距离大，此时振捣稍有不足，便容易形成气泡。同时，脱模剂的影响也不容忽视。涂刷在模板表面的脱模剂(隔离剂)一般为油性，如果脱模剂浓度过稠、涂刷厚度过大时，在表面张力的作用下，包裹混凝土内的气体吸附于模板表面，形成较难溢出仓外的气泡，在混凝土凝固拆模后便成为气泡缺陷。

引气剂产生的密集小气泡、减水剂产生的大气泡、高频振捣器产生的小气泡等，和配合比有关的气泡如高流态混凝土、加冰混凝土停留时间长等,这些气泡很难排除干净，而且加气引气剂的目的是在混凝土中形成密集微气泡，增加混凝土的抗冻性和耐久性，因此没必要把内部气泡排干净，表面气泡只处理影响美观的部位即可。

3.4 出现裂缝原因分析

混凝土在浇筑过程中裂缝的形成有很多原因，主要有以下几个方面：

3.4.1 干缩裂缝

一般是浅层裂缝。产生的原因主要是由于混凝土内外失水程度不同而导致收缩量变形不同的结果。混凝土受外部环境如温度、风速等的影响，表面水分损失过快、收缩较大；内部湿度变化较小收缩较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间，多位于平面几何中心附近。大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多平行其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀，影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

3.4.2 塑性收缩裂缝

一般是面裂。产生的原因主要是混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

4.混凝土缺陷修补措施

4.1 表面缺陷修补原则及要求

4.1.1 HF混凝土表面出现的蜂窝、孔洞、麻面等>5mm且<5cm的缺陷可采用无毒环保型的环氧砂浆（如中国水电十一局郑州可研设计有限公司开发的NE-Ⅱ型环氧砂浆系列进行产品）进行修补、对于麻面（轻微）、气泡等<5mm的薄层缺陷采用环氧胶泥进行修补；对于>5cm的缺陷采用细石环氧混凝土修补。

4.1.2 面积>1.0m2、深度超过10cm的缺陷，应在基面安装30cm×30cm、孔深50cm的ф16树脂锚杆，布设20cm×30cm的ф16钢筋网片，然后回填环氧混凝土或HF混凝土进行修补。

4.1.3 对于HF混凝土的错台、胀模等缺陷先凿除处理，再按上述要求进行修补。

4.1.4 修补材料的品质和贮存应符合有关规范规定。修补材料的配比必须在满足设计强度的情况下通过实验确定，并报监理审批后实施。

4.1.5 对于HF混凝土缺陷修补材料，也可采用预缩砂浆替代环氧砂浆。

4.1.6 对于地质雷达检测出来的混凝土密实度缺陷，先采用水泥灌浆处理，再采用化学灌浆处理。

4.2 表面缺陷修补施工技术要求

4.2.1 修补前混凝土缺陷基面表面乳皮和粘附在表面的污染物、薄弱层及松散颗粒、气泡孔内泥浆必须清理干净，露出新鲜骨料，并用高压风枪清除表面的砂粒、粉尘及其他污物。

4.2.2 采用圆片锯等切槽，形成整齐规则的修补边缘，轮廓线间夹角≥90°。

4.2.3 回填修补材料前，基面应涂刷与修补材料相适应的基液界面粘接材料。

4.2.4 采用树脂材料修补时，基面应保持干燥或满足修补材料允许的湿度要求；采用水泥类材料修补时，基面应吸水饱和，但表面不能有明水。

4.2.5 修补时在槽面涂刷粘接剂后，回填修补材料，涂抹时应尽可能同方向连续摊铺，并注意衔接处压实排气，边涂抹边压实找平，表面提浆。同时应人工振捣密实或用力压实并及时反复揉压抹平。

4.2.6 修补材料必须在界面粘接材料适用时间内回填。

4.2.7 所有修补表面应与原有混凝土表面齐平并压光平整。

5.混凝土裂缝处理措施

5.1 裂缝处理原则及要求

5.1.1 混凝土出现的裂缝，其处理应按照《混凝土养护修理规程》SL230-98D的有关规定执行。

5.1.2 外露混凝土建筑物裂缝，当缝宽<0.1mm时裂缝不做处理，当缝宽在0.1～0.35mm时采用表面凿槽封缝处理，当缝宽>0.35mm及有渗水的裂缝均采用先凿槽封缝再化学灌浆法处理。

5.1.3 裂缝处理时凿槽封缝材料可采用无毒环保型环氧砂浆或环氧胶泥，但该环氧砂浆（环氧胶泥）应具有可伸缩变形的弹性（也称弹性环氧砂浆），环氧的粘度（25℃）为6～26pa.s。弹性环氧砂浆、环氧胶泥的配合比必须在满足设计强度的情况下通过试验确定，各种修补材料的品质和贮存应符合有关规定。

5.1.4 裂缝修补施工应在5～25℃环境条件下进行，不应在雨雪或大风恶劣气候的露天环境进行，灌浆应在裂缝开度大时进行。

5.1.5 裂缝处理前应仔细检查裂缝部位，清理缝面的浮尘和污物并冲洗干净，落实缝面的宽度、长度和深度。

5.2 裂缝凿槽封缝法施工技术要求

裂缝宽度在0.1～0.35mm时采用凿槽封缝法处理，沿裂缝凿U型槽，槽宽、深为4～5cm，采用弹性环氧砂浆修补，修补施工技术要求同混凝土表面缺陷修补。

6.结语

混凝土表面的质量缺陷要制定有针对性的缺陷修补、处理办法，并不断研究新材料、新工艺，不断改进混凝土施工工艺和施工组织，完善施工技术，持续改进混凝土质量，不断推进项目施工技术进步，达到减少混凝土缺陷的目的。因此，分析混凝土缺陷产生的原因，积极采取措施预防缺陷的发生是混凝土施工的根本。

在水工施工技术日益发展、施工企业混凝土内在质量普遍得到保证、技术水平逐步同质化的情况下，防治水工混凝土表面缺陷、提高水工混凝土外观质量对施工企业体现技术优势、提高自身竞争能力具有现实意义。