预缩砂浆在钢筋混凝土压力管道结构表面缺陷修补中的应用.pdf

第 4 2卷第 2期 2 0 0 6年 O 6月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 Gi ms u S h u i l i S h u i d i a n J i s h u V 0 1 ． 4 2 ， No ． 2 J u n ．， 2 0 0 6 施工技术 预缩砂浆在钢筋混凝土压力管道 结构表面缺陷修补中的应用 刘红 明 ( 阳西县水利局 设计室， 广东 阳西 5 2 9 8 0 0 ) 摘要 ： 预缩砂 浆是 普通 水泥砂浆拌好后 。 归堆存放 0 、5 — 1 ． 5 h再使用的干硬性水泥砂浆 。拌制 良好 的预缩砂 浆， 抗压强 度可达 3 0 ～ 3 5 M P a ， 抗拉 强度 可达 2 ． 5 ～ 2 ． 8 MP a ， 与混凝土的粘结 强度可达 1 ．7 ～ 2 ． 2 MP a 。预缩砂浆常用 于修补混凝 土 裂缝和其他缺陷。根据预缩砂 浆的特点 。 介绍 了其特性 ， 并结合 工程实例 ， 指 出在应 用中应特 别注意配合比设计、 搅 拌、 施工 、 质量控制等关键 性 因素。 关键词 ： 预缩砂浆 ； 压力管道 ； 缺 陷修补 中图分类号 ： T v 4 3 2 + ． 9 文献标识码 ： B 1 工 程概 况 陂底水库位于阳西县西北 的新圩镇古井管理 区 ． 是 阳西 县最大的一座中型水库 ，水库库 区集雨面积 2 1 ． 8 k m ： 。 1 9 8 1 年水库上游东水 电站 ( 总装机 6 4 0 0 k W) 建 成后 ， 增加引水 集雨面积 2 8 、 2 3 k m： 。该地区为广东省西南暴雨 中心 。 多年平 均年降雨量 2 6 0 0 1 1 1 1 1 1 。 水库土坝为均质土坝 ， 坝顶宽 5 m， 主 坝长 5 5 0 m。 最大坝高 2 0 ． 8 m， 副坝长 3 1 5 m。 水库 1 9 6 0 年竣 工运行 。 1 9 8 9年 1 O月进行 了除险加固 ，加固后主副坝坝顶高 程均为 4 6 ．4 m， 水库校核洪水位 4 4 ． 9 5 m． 相应库容 3 6 8 4万 m 设计正 常水位 4 3 、4 0 m，正 常库容 3 0 9 8万 m3 ，死水位 3 6 ． 0 0 m， 死库容 5 0 9万 m 。发电放水涵管进 口高程 3 6 、 5 m。 陂底水库坝后电站设计总装机容量为 5 0 0 k W，即排洪机组 4 0 0 k W 和灌溉机组 1 o 0 k W。但 1 9 9 8年 8月只建成了 1 座 排 洪发 电机 组 即 4 0 0 k W，该 水轮 机型 号 为 Z D 5 6 0 一 WJ 一 1 0 0 ， 配套发电机组型号为 S F 4 0 0 — 8 ／ 9 9 0 ， 机组设计发电水头 1 4 m， 发 电流量 4 ． 0 3 m3 ／ s ， 电站引水压力管采用现浇钢 筋混 凝土管 ， 总长 2 3 4 m。 主管 内径 1 ． 8 0 m， 长 1 9 6 m， 埋在地下 ； 排洪叉管内径 1 ． 2 0 m， 长 2 2 m； 灌溉叉管 内径 1 ． 0 0 m， 长 1 6 m。新建 电站厂房 1 座 ， 厂房 面积为 1 6 0 m 。 2缺陷产生的部位及原 因 2 ． 1 缺 陷产生的部位 电站钢筋混凝土压力管道浇筑完工后在拆除模板时发现 。 有多处管外壁存在蜂窝状缺陷 ， 其中面积 比较大的( 约 0 ．0 5 m 2 ) 共有 1 0处 ，主要分布在 C H 0 4 0 1 2 、 C H 0 4 0 2 0 、 C H 0 + 0 2 8 、 C H 0 + 0 4 3 、 C H 0 + 0 5 6 、 CH 0 + 0 7 2 、 C H O + 0 8 2 、 CH 0 +1 2 6 、 CH 0 + 1 8 7 和 C H 0 + 2 1 5等部位 ， 另外每 节管段 ( 设计每节管段 长为 1 5 m) 表面都有 2 — 3处小面积裂缝和露筋缺陷等问题。 2 ． 2 缺 陷产生的原因 电站钢筋混凝 土压力管道 主管段是埋在地下的 ． 整个管 段 管壁设计厚度 为 2 0 e m． 设计 双层钢筋 ， 钢 筋保护层设 计 厚度 为 3 ． 5 e m， 每段管节设计 长度 为 1 5 m。 即每隔 1 5 m 处 设有伸缩缝一道 ， 采用橡胶止水 ， 伸缩缝中灌注沥青。钢筋混 凝土压力管道模板采用木 制模板 ，模板 内侧钉上薄铝皮 ， 以 防止混凝土浆液流出， 减少混凝土表面一些缺陷问题发生。模 板支撑采用木条交叉支撑。在混凝土浇筑过程中，采用 1台 0 ．4 i i 1 混凝土搅拌机拌料，人工胶 轮架子车运送混凝土 ． 2台 2 ．2 k W 插入式振捣器和人工拌浆相结合的方式进行振捣 。每 节钢筋混凝 土压力管在浇筑完工约 3 0 h后方才拆除内外模 板 ， 但还是有多处出现蜂窝 、 裂缝、 露筋等缺陷等问题。主要原 因有如下几点： ( D 受地形条件限制 ． 混凝土从运输到下料振 捣等都遇到一定困难； ② 木制模板在重复使用多次后出现变 形、 松脱等现象， 造成模板表面不平整、 不严密； ③ 混凝土保 护层厚度不够 ； ( 在混凝土拌制过程中没有很好地掌握一些 技术要点 ( 如混凝土和易性较差 ，级配不合理 ，下料方式不 对) ， 造成骨料分离等现象； ⑤ 漏振、 欠振或振捣次数不够； ⑥ 钢筋密集 ， 下料后骨料分布不 均匀 ； ( 使用的混凝土坍落度 过大或过小； ( 混凝土温度控制不严； ⑨ 原材料品质较差。 以上这些因素导致混凝土压力管表面产生了质量缺陷问题 。 3处理 方 法 鉴于上述钢筋混凝土压力管表面出现了多处 缺陷情 况 。 当时考虑了 4种处理方法 ， 即重新浇筑混凝 土与原混凝 土相 结合 ， 钢丝网水泥砂浆 ， 环 氧砂浆和干硬性预缩砂浆修补 。 但 由于钢筋混凝土压力 管表 面缺 陷处面积不是很大 、很 深 。 采 用重新浇筑混凝土与原混凝土相结合不适合 。 钢丝网水泥砂 浆具有 弹性 好 、 抗 裂性能高 、 抗拉强度大 、 重量轻 等优 点 ． 但 耐久性较差 ，而且钢筋混凝 土压力管表 面缺陷处要作较大 、 较深的处理后方可采用钢丝网水泥砂浆 ， 这种处理有可 能会 影响到原混凝土压力管结构 ， 另外处理起来比较麻烦 ． 没有 收稿 日期 ： 2 0 0 6 — 0 1 一 o 3 作者简介： 刘红明( 1 9 6 7 一 ) ， 男， 湖北蕲春人， 工程师， 学士， 主要从事水利水电工程规划设计。 维普资讯 第 2 期 刘红明 ： 预缩砂浆在钢筋混凝土压力管道结构表面缺 陷修补中 的应 用 第 4 2卷 采用 。 环氧砂浆由于费用高， 工艺复杂 ， 对施工人员身体危害 较 大． 也没有采纳 。最后经过 比较决 定采 用干硬性预缩砂浆 修 补方案。在处理过程 中严格控制施工工艺 ， 材料选择清洗、 拌 制砂浆 、 缺 陷处 凿毛清洗 、 砂 浆填补施工 等工艺 过程都严 格按照规范要求进行 ， 获得 了同原结构接合 良好的混凝土。 4 预缩砂浆修补的技术要求 4 ． 1 材料要求 预缩砂浆所用 的材料 主要为 矿渣硅酸盐 水泥 、河砂和 水。 其中水泥和河砂材料技术性 能要求 比较严格 。 ( 1 )水泥。 选用阳春市水泥厂出产的舂潭牌 4 Z 5 MP a 新鲜 矿渣硅酸盐水泥。 物理力学性能如表 1 所列 。 表 1 水泥物理力学性能试 验 检测 初凝 终凝 项 目 ／ rai n ／ mi n 抗压强度 P a 3 d 2 8 d ( 2 )砂 。采 用工地河砂 ， 要 求用 1 ． 6 m i l l 孔径 的筛 子过 筛 ， 并用清水冲洗干净。 细度模数为 1 ． 8 — 2 ． 0， 实际使用的河砂 细度模数为 2 ． o 5 ，末用 1 ． 6 m m孔 径筛过筛，但在清洗 干净 后使用 。物理性 能检验如表 2所列 。 表 2河砂物理性能检验 ( 3 )水。采用陂底水库干净水。 ’ 4 ． 2 配合 比要求 预缩砂浆水灰比要求为 0 ． 2 8 - - 0 ． 3 5 ( 一般用 O ． 3 2 ) ， 灰砂 比为 1 ： 2 ．0 - - 1 ： 2 ’ 5 ， 并掺人一定的引气剂。 本工程使用 的配合比见表 3 。 表 3 预缩砂 浆配合 比 4 ． 3 拌制方式 按 比例将砂 与水泥混 合，并 反复翻拌 3 4 次．使之混合 均匀．再将外加剂配制 成溶液后与水 同时加入，再 翻拌 3 4 次 。 砂浆的稠度以手握成 团， 手松砂散， 手面潮湿又拆不出水 来为度。 拌好后 的砂浆仍为松散体 ， 将其归堆存放 0 ． 5 - 1 ． 5 h ， 使 砂浆预缩后使 用。预缩 时的砂浆不得受阳光直射 ， 应搭棚 遮阳光并覆盖 以水泥纸袋 ， 防止水分蒸发。 4 ． 4 预缩砂浆的填补施工 预缩砂浆的填补 施工 按分层铺料捣实 ， 逐层填补 的程 序 进行。 铺填预缩砂浆前 。 先要将处理 部位 的混凝土 凿去， 一 般 采用人工凿 毛法 。 即工人用锤 子 、 钻子 、 铁钎 、 铲等金 属工 具 将要处理部位的混凝土凿去 ， 最小深度大 于 2 c m； 然 后用清 水冲洗干净 。在完成上述清理工作后 ， 先在接触 面薄涂一层 厚约 1 m i l 1 ． 水灰 比为 0 ． 4 5 - 0 ， 5 0的水泥素浆。然后再分层填 人预缩砂浆 。 每层 铺料厚度 为 4 - - 5 c m， 而后用木锤拍 打捣实 到表面 出现少量浆液为度 。层与层之间应用钢丝刷刷毛 ， 以 加强层 间结合 良好 。如此反复进行填补 。 最后进行表 面抹 面 处 理 。 4 ． 5 质量要求 预缩砂浆除了要求材料质量较好外 ， 要求保证在堆放 预 缩砂浆时 ， 应避 免阳光照射而 出现 干斑 ， 施工完成 4 — 8 h后 ， 应用湿草袋覆盖 ， 加强养护 ， 以达到保 温保湿作用。预缩砂浆 必须在拌制好 后 2 ( 夏天 ) 4 ( 冬天 ) h内用完 ， 超过时间不准 再使用。 4 ．6检查鉴定和现场取样试验 现 场鉴 定预缩 砂浆填 补 质量 ，可在 砂浆强 度超 过 5 ． 0 M P a后进行( 一 般为 2 — 3 d ) ，此 时可用小铁锤 轻打砂浆表面， 声音清脆者 质量 良好， 声音 沙哑者或 “ 冬冬 ” 声音者，说 明内 有成层脱壳 或结合不 良现象，应凿除重补 。 陂底水 库坝后 电站 钢筋混凝 土压力管缺 陷经预缩砂浆 填补完 成后进行 了施 工现场取样 做抗压 、 抗拉试验 ， 断裂位 置均不在接合处上 ， 抗压试验结果如表 4 所列 。 表 4 预缩砂浆抗压试验结果 水灰 比 掺量3 d ， MP a 2 8 d ／ i ~ 8 0 ． 3 3 0．2 5 ％2 6 ． 0、 2 5 ． 8 4 8 ． 3 、 5 2 ． 6 、 4 6 ． 5 、 5 2 ．2、 5 3 A、 5 3 ．6、 5 4．0、 5 5 ． 1 5结 语 通过对 陂底水库坝后 电站钢筋混凝 土压力管缺 陷采用 预缩砂浆进行修补 ， 缺陷处预缩砂浆质量稳定 ， 3 d强度可达 2 8 d强度 的 5 0 ％左右 ，使用 干硬性预缩砂浆 比环氧砂浆方 便 、 经济 ， 在混凝土结构缺陷修补 中具有广阔的应用前景 。 ( 上接 第 2 0 3页) 定得 太高 ， 则增加打桩破损 率。 ③ 合理布桩和确定收锤 标准 降低布桩密度 ， 宜优先选择 承载力较大 的 P H C管桩 ， 以 减 少布桩数量 ， 并 减少打桩时对邻近建筑物 和已打 桩的挤压 影响 。要正确适宜地确定收锤标准 ， 要克服最后贯人度越小 越好和最后 一米锤击数越多越好 的偏见 。小 于 1 0 m m ／ l O击 的贯人度对 柴油锤 的使用 寿命和桩基 的施 工质量都 是应 当 慎重考虑 的。 3结 语 通过对基础管桩施工 的严格把关 ，该工程 已顺利完工 ． 建筑物安全、 稳定。目前此建筑物已交付使用并评为优良工 程 ， 给防潮 、 防成、 排洪带来了很好的社会效益。 2 0 5 维普资讯