王普军，张 恒

(1.密山市青年水库管理处，黑龙江密山158306;2.黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)

0 工程概况与修补缘由

密山青年水库位于穆棱河左岸支流裴德里河上，距密山市北13 km处，1958年由王震将军所属部队与知青共同建成。集水面积 1 138 km2，库容 4.01亿m3，其设计标准为100 a一遇洪水设计，1000 a一遇洪水校核。是黑龙江省东部地区一座以灌溉防洪为主，结合发电、养渔等综合利用的大型水库，是开发治理三江平原骨干工程之一。水库可保护下游16个村庄，6 667 hm2耕地，3万人口及密东铁路桥、密虎公路桥的安全。水库枢纽由土坝、溢洪道、输水洞、电站组成，溢洪道最大泄量850 m3/s，其溢洪道处溢流堰面顶高程▽121.5 m到底高程▽114.5 m处堰面由于长时间受到冲刷、冻融、化学侵蚀等因素影响已经出现大面积破损，严重影响了工程应用，局部部位钢筋已经裸露在外。破损堰面情况见图1。混凝土剥蚀情况见图2。

图1 破损的堰面示意图

经黑龙江省水利厅工管处和青年水库管理处调查后，为抑制或延缓其破坏发展速度，保证其运行安全，决定对该溢洪道堰面剥蚀采用黑龙江省水利科学研究院获得省科技进步奖的修补材料及技术进行补强加固处理，以保证工程安全及使用寿命。

图2 混凝土严重剥蚀示意图

1 修补材料

聚合物混凝土(砂浆)为聚丙烯酸酯乳液砂浆的一种新型改性产品，相对于普通混凝土砂浆具有很多的优良性能，目前已在黑龙江省各种水利工程维修加工中进行了推广应用，提高了寒区水工建筑物的运行时间。

修补材料聚合物乳液，为聚丙烯酸酯乳液聚合物，由苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、等单体聚合而成，最低成膜温度－0.5℃。产品性能指标见表1。

2 处理方案

2.1 处理工序工艺

方案采用的修补材料主要为聚合物硅粉混凝土，界面处理剂包括表面强化剂和黏结剂。处理方法采用表面拆除，然后充填聚合物硅粉混凝土补强方式进行处理。其工艺过程为:

表1 聚合物乳液性能指标

2.2 施工工序

施工工序包括6个方面:

2.2.1 凿毛处理

凿除炭化层及表面松动物，至坚实的混凝土面。

2.2.2 钢筋除锈

采用除锈剂对锈蚀钢筋进行处理，至锈蚀钢筋全部脱落。

2.2.3 界面处理

对处理面喷涂水科院生产的界面处理剂包括表面强化剂和黏结剂，来提高老化混凝土的强度和新旧界面的黏接强度。

2.2.4 打孔锚筋

考虑到原钢筋网密度不够，在处理面上以30～50 cm间距打孔，锚入直径为12 mm的螺纹钢，锚入深度为15～20 cm，采用环氧砂浆做锚固剂。锚筋还可起到提高处理界面的抗剪强度，因此，锚筋的密度可适当增加。

2.2.5 置挂钢筋或钢丝网

在原有钢筋网基础上，绑扎新的钢筋网;置挂1.5～3.0 cm孔径的钢丝网;提高整体稳定性。

2.2.6 堰面填充

堰面填充省水科院获得科技进步奖的产品聚合物硅粉混凝土，提高堰面表面抗冲磨强度、抗冻融耐久性、界面黏接强度。

3 工程材料选择与施工过程

3.1 原材料选择

在保证质量的情况下，并且不影响汛期防洪，以最少的时间完成本次修补工作。

原材料安排如下:水泥采用PO42.5水泥;砂的地产含泥量＜1%，细度模数2.6;石子为地产10～20 mm碎石;高效减水剂为SB－M型(黑龙江省水利科学研究院生产);硅粉为埃肯微硅粉;聚合物乳液为CD－R型(黑龙江省水利科学研究院生产)。

3.2 施工过程

处理部位是顶高程▽121.5 m到底高程▽114.5 m的堰面，由于其坡度相当大，工作上下及工作地点都很危险，给施工带来很大的难度。

3.2.1 凿毛、钢筋除锈、界面处理

在堰面凿毛的过程中发现由于原堰面所覆盖的砂浆保护层已经与底层的混凝土产生了空鼓现象，说明原砂浆与混凝土的界面已经发生了破坏，失去了保护作用。因此我们的凿除工作将原砂浆层完全凿除并凿至旧混凝土的新鲜界面来保证新旧界面的黏接稳定性。使用高压水枪对界面进行清洗，保证旧混凝土界面满足我们修补施工要求。清洗干净的堰面，采用界面增强剂对老混凝土进行表面补强，增强老混凝土的强度指标。对已经裸露锈蚀的钢筋使用除锈剂反复涂刷直至锈蚀全部除净。堰面凿毛及界面处理见图3，图4。

图3 堰面凿毛示意图

图4 界面处理示意图

3.2.2 打孔锚筋、绑扎钢筋钢丝网

由于溢洪道放水时堰面的剪应力非常大，考虑在堰面上进行大面积的锚入钢钉来提高界面的抗剪能力，钢钉植入深度≥7 cm，呈梅花形状植入。锚固胶的使用要注意其固化时间。为弥补原钢筋不足的情况我们又铺设焊接了新的钢筋网，为提高新堰面的整体稳固性，在钢筋表面铺设钢丝网。锚筋及铺设钢筋情况见图5。

3.2.3 浇注聚合物硅粉混凝土

根据现场的实际情况与设计初衷，对原材料进行了严格的筛选，经过多家的选择最终选定本次施工所用的原料。由于闸门封闭不严，堰面始终存在流水，我们使用速凝砂浆进行局部围堰倒水，分段浇注的方法。浇注前对界面涂刷界面胶黏接新旧混凝土，降低由于新旧界面变形不同产生的破坏。在浇注的过程中严格控制水灰比，通过高效减水剂来调整混凝土的坍落度。压光后聚会物硅粉混凝土浇注情况见图6。

图5 锚筋及铺设钢筋示意图

图6 压光后聚合物硅粉混凝土浇注情况示意图

图7 养护膜铺设示意图

由于施工时温度很高，所以我们尽量避免在高温阳光照射的条件下施工。在保持堰面原高程不变的情况下尽量调整原破损堰面的平整度。

防止新堰面在阳光直射的情况下温度过高，失水过快产生裂缝，对堰面铺设养护膜进行养护，具体情况见图7。

4 结语

1)针对各工序与工种之间存在交叉，现场作适当调整，针对具体影响施工进度因素及时进行了沟通，共同研究，制定可行的解决方案。此外，人力配备同时根据现场的情况做出调整。本次施工在计划工期内圆满完成了处理施工任务。

2)通过对修补材料性能的跟踪检测，聚合物抗冲磨混凝土的28 d强度达到了30 MPa，抗冻融指标超过了250次冻融循环，新老混凝土的基面黏接强度达到了2 MPa以上，满足了工程应用的需要。

［1］ 张恒，张守杰，刘兴元.寒区水工混凝土修补新材料与新工艺的推广应用［J］.黑龙江水利科技，2008，36(2):181.

［2］ 吴燕华，李兴贵.水工混凝土建筑物表面修护新型材料［J］.水利水电科技进展，2005(25):95－97.

［3］ 张恒，等.新技术与材料在寒区水工中的应用［J］.低温建筑技术，2011(09):64－65.

［4］ 刘兴元，张守杰，张忠林.喷射丙乳砂浆在鹤岗五号水库修补中的应用［J］.东北水利水电，2002，20(05):30－31.