弹性聚氨酯防冲砂底孔过流混凝土在宝鸡峡水电站的应用

弹性聚氨酯防冲砂底孔过流混凝土在宝鸡峡水电站的应用

宝鸡峡谷第一个加水口工程位于宝鸡以西11公里的河流峡谷出口。根据原低旁路高22.6m，增加冲砂下孔，排水港，水库后水电站高架道路设计。枢纽工程自右向左共分九个坝段,0、Ⅰ、Ⅷ为非溢流坝段,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为泄流中孔坝段,ⅡⅥ分别为右冲砂底孔(两孔)和左冲砂底孔(一孔)坝段,Ⅶ坝段设有灌溉引水孔和发电引水孔。冲砂底孔分设于左、右坝段,孔口尺寸6.5m×8m(宽×高),单孔设计泄流量817m3/s,校核泄流量1033m3/s,底孔高程为605.0m,与下游河床高程齐平。渭河多年平均推移质输沙量30万t将几乎全部从冲砂底孔通过。同时,由于在施工过程中,拆除的上游浆砌石围堰块石以及部分开挖基岩(最大直径50cm),无法机械外运,冲砂底孔投运后将在一定时期从左、右3个冲砂底孔内排到下游河床,势必撞击冲砸闸墩、闸槽、闸室墙壁以及地板。2000年10月11日渭河来水850m3/s,通过右冲砂底孔下泄。过后发现闸墩及闸室侧壁2m以下范围混凝土表面破坏严重,平均磨损厚度1.0～1.5mm,最大冲坑20mm。为此,选用弹性聚氨酯材料对冲砂底孔过流混凝土表面加以防护,并对施工工艺及施工过程作以介绍。1混凝土应用弹性聚氨酯材料的防水剂有以下几种主要特点弹性聚氨酯又称聚氨酯橡胶,是由二元酸与二元醇经缩聚生成的聚脂,再与二异氰酸酯缩合而成的高分子聚合物,通过改变原料组分和比例并加入一定量的填料,可以现场组合发生反应生成流态橡胶涂料,再涂抹在附着物表面,经在空气中固化成聚氨酯橡胶。这种合成橡胶具有相当好的耐磨性,高的抗拉强度,良好的耐撕裂和耐氧化性能。硫化后其抗拉强度和伸长率也很大。弹性聚氨酯防水涂料在水利工程上应用已经很多了,但以前主要用于防渗处理,如宝鸡峡总干渠龙岩寺渡槽就曾用该材料处理接缝处漏水,效果非常好。由于弹性聚氨指材料同时具有很强的弹塑性及抗磨性能,如果用于混凝土表面的抗冲磨,应该有很好的效果。针对闸墩及闸室表面混凝土上层破坏严重的特点,采用两种方案,对下部3m范围(605～608m)高程范围用混凝土表面抹压一层20mm厚的环氧砂浆,内压10×10×1的钢丝网,其外部再涂刷10mm厚聚氨酯橡胶,并在其内纵横两层压以强力纱布以提高弹性体张力,增强整体性能,减少冲击破坏能力。3m以上(608～613m)高程之间,由于大粒径冲击物较少,仅采取下部涂1mm环氧结合层,外涂1mm弹性聚氨酯橡胶层的方案。本工程考虑汛期冲砂底孔过流,计划2月开工,4月底完工。2施工技术和过程2.16钢丝网环氧砂浆配制(1)用角磨机打毛混凝土表面至新鲜混凝土,然后用高压风吹干净混凝土表面水份及粉尘污物。(2)先采用E6101∶丙酮∶乙二胺=100∶65∶8配制的环氧树脂净浆涂刷一遍作为结合层(注意涂刷不得有露浆漏白现象)。间隔12h后再采用E6101∶丙酮∶乙二胺=100∶25∶8配制的环氧树脂净浆涂刷第二遍。(3)4h后抹压环氧砂浆,共分4层抹压,每次抹压厚度为5mm左右,直至厚度达到20mm,并在抹第二遍与第三遍之间压入10×10×1的钢丝网,其环氧砂浆配方为:前两层:E6101∶乙酮∶乙二胺∶二丁酯∶石英粉(100目)∶石英砂=100∶25∶12∶12∶170∶250。第三层:E6101∶丙酮∶乙二胺∶二丁酯∶石英粉(100目)∶石英砂=100∶27∶10∶12∶200∶250。最后一层:E6101∶丙酮∶乙二胺∶二丁酯∶石英粉(100目)∶石英砂=100∶25∶12∶13∶160∶250。每层抹压环氧砂浆须压实压平。(4)12h后表面涂刷24～25遍弹性聚氨酯橡胶材料,并分别在涂刷第8遍和第18遍时将强力砂布置于其中,弹性聚氨酯涂覆间隔时间为12h(见图1)。2.26复合引领涂层用其他有机涂层的复合(1)用角磨机打毛混凝土表面,用钢丝刷打掉表面杂物,用高压风吹干、吹净表面。(2)用E6101:丙酮:乙二胺=100∶65∶8配制的环氧树脂涂刷第一遍结合层,再用E6101∶丙酮∶乙二胺=100∶25∶8配制的环氧树脂涂刷第二遍结合层,时间间隔为12h。(3)涂刷聚氨酯橡胶保护层3遍(见图2)。3按配合比配制混合料(1)清理周围淤泥杂物,保持施工现场干净湿润,避免灰尘飞落,影响粘结强度。(2)施工面用角磨机打磨两遍以上,再用高压风吹两遍,涂刷前再吹一次,确保涂刷底层粘结效果。(3)环氧砂浆抹压施工外界气温应大于16℃,空气湿度小于30%。(4)在粘贴强力砂布时,外界气温应大于18℃,以确保粘贴牢固。(5)对各种基液加热时应隔水加热至45℃～55℃,严禁直接烘烤。(6)严格按配合比配制混合料,保证称量准确无误。(7)抹压环氧砂浆时应确保密实度及压光平整度,严格间隔时间,并保证20mm厚度。(8)涂刷弹性聚氨酯应确保涂刷遍数、时间间隔及厚度。4弹性和强度(1)本工程于2001年4月28日竣工,15d后检查,弹性聚氨酯橡胶体已完全固化,颜色呈黑色。经撞击检测具有较好的弹性及较高的强度。(2)2001年渭河来水108m3/s,全部由冲砂底孔下泄,携带大量孤石及粗颗粒泥砂,经检查涂层未见破坏,由于此次通过洪水较小,最终效果还有待于更大洪水的检验。5高含砂水流建筑物表面常用表面处理技术宝鸡峡渠首加闸工程冲砂底孔闸墩及闸室侧壁混凝土表面抗冲磨采用弹性聚氨酯橡胶材料涂层防护新技术,具有施工简单,抗冲击、