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水工混凝土抗冲磨空蚀修补技术
 

1、水工混凝土冲磨和破坏机理

冲刷磨损与空蚀破坏,是水工混凝土构筑物如溢流坝、泄洪洞、泄水闸等常见病害之一。尤其是当流速较高,水流中又挟带悬移质或推移质等磨损介质时,这种破坏现象更为严重。冲磨和空蚀均发生在水工混凝土构筑物表面,而且冲磨破坏往往诱发空蚀破坏,但冲磨破坏和空蚀破坏的机理却完全不同。

1.1 冲磨破坏机理

携带泥、砂、石的高速水流,对混凝土表面冲磨破坏是一种单纯的机械作用破坏。悬移质泥沙颗粒较小,在高速水流的紊动作用下能与水充分混合,形成近似均匀的固液两相流。高速水利携带的悬移质在移动过程中触及混凝土构筑物过流面时的作业,表现为磨损、切削和冲撞——这种冲磨破坏开始表现为从表面开始的均匀磨损剥离。而后由于剥离程度的加深及混凝土本身的非均质性,过流表面会出现凹凸不平的磨损坑。此时水流就会受到扰动而产生旋涡流,随着旋涡流的形成、扩大和消失,水流中的泥沙颗粒以较小的角度(50150)冲击流道表面,对边壁施以切削和冲击作用,从而造成混凝土构筑物表面的磨损。

推移质对混凝土构筑物过流面的破坏机理和悬移质不完全相同。在高速水流作用下,推移质以滑动、滚动及跳动等方式在过流面上运动,出料摩擦和切削作用还有冲击作用。

1.2 空蚀破坏机理

高速水流泄水建筑物的空蚀现象比较复杂,由于过水边界的突变、凸体、陡坎,使水流发生涡流和分离时,流速加大,压力降低。当压力降低到相应水温的汽化压力时,流体中形成空腔(穴)成气泡,这称为“空化”。空穴气泡不断随水流运动而突然溃灭,在瞬间以极大的压力冲击微小的混凝土表面,造成的破坏即为“空蚀”。

2、冲磨空蚀破坏的主要形态特征

⑴ 冲磨剥蚀一般面积较大,并具有一定的连续性。悬移质冲磨破坏表现为混凝土的均匀磨损,而推移质冲磨破坏则会在其强烈输送带处形成冲沟或冲坑。

⑵ 空蚀破坏一般表现为混凝土表面局部位置出现空蚀剥蚀坑,但其他部位完好,剥蚀坑的深度从几cm到几十cm甚至几m不等。

⑶ 由冲磨引起的破坏,往往会与空蚀联合作用,相互交替和促进。

⑷ 冲磨和空蚀破坏发展到一定程度,可能会增大砂石对过流面的冲角,从而诱发大面积的水力冲刷破坏。

 

 

3、修复材料

3.1 抗冲磨防空蚀混凝土(水工1号)

3.1.1 应用范围:适用于水工泄洪建筑物的溢流坝、泄洪洞槽、泄水闸等具有康冲磨要求的部位或电力、冶金、煤化等建筑领域的矿槽、冲渣沟下料斗等有高度耐磨要求的部位。

3.1.2 产品特点:

⑴ 耐磨性好、强度高,28d抗压强度可达70MPa以上;

⑵ 干缩率小,不易产生干缩裂缝及体表塑性鬼裂现象;

⑶ 和易性好,粘聚保水性好,不泌水;

⑷ 原材料无毒无害,不损害施工人员健康;

⑸ 施工简便,扩展度大,可自密实,提高施工效率。

3.1.3 性能指标:DL/T5207-2005《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》

序号

检测项目

抗冲磨防空蚀混凝土

(水工1号)

抗冲磨防空蚀砂浆

(水工2号)

1

初始扩展度/mm

650

-

2

抗压强度/MPa

7d

40

40

28d

70

70

3

干缩率(28d/%

0.1

0.1

4

粘结强度/MPa

1.5

1.5

5

耐磨损失量/%

0.8

0.8

3.1.4 施工工艺:

⑴ 必须确保基层坚实平整。施工前应清理基层尘土,除掉破损松动的混凝土,使基底露

出坚硬和牢固的混凝土层。处理必须彻底全面,且不易深度过大。对剔凿的混凝土表面,应采用高压水枪将碎屑及灰尘清洗干净(使用饮用水),并使表面混凝土达到饱和状态,表面无明水。

⑵ 拌和耐磨混凝土时。每袋(50kg)加水5kg,采用机械强制搅拌5min以上即可使用。拌合水应符合现行《混凝土用水标准》的规定。

⑶ 施工厚度应不小于50mm,若抗冲磨要求较高时,可以增大施工厚度。在施工中应适度振捣,混凝土接近初凝前可实施抹面,12h内对混凝土加以覆盖并保湿养护,防止水分过快散发,终凝后才可拆模,浇水养护时间不得少于7d。抗磨蚀混凝土施工前,必要时可在施工现场先进行工艺性试验。

⑷ 切勿擅自增加或减少规定的拌合水量

⑸ 应避免在5℃以下施工,成型后的混凝土,应及时加湿养护。

 

 

3.2 抗冲磨耐腐蚀环氧胶泥

3.2.1 产品特点:

⑴ 力学性能优良,与混凝土粘结牢固并对混凝土具有加固、补强作用;

⑵ 固结体具有高粘结力、高抗压强度且不受结构性装限制;

⑶ 具有良好的柔韧性和抗冲击性能,能够抵抗外力引起的变形,降低体系产生的内应力,提高材料的适应性能。

⑷ 热膨胀系数与混凝土相近,故不易从这些被粘材料上脱落,耐久性好。

⑸ 化学新能稳定,耐腐耐候性好,具有抗渗、抗冻、耐盐、耐碱、耐酸腐蚀性能,并与材料的黏结力很强。

⑹ 材料触变性好,易于施工。

3.2.2 适用范围:

    ⑴ 用于水工建筑物过流面抗冲磨抗空蚀与抗冻融防护,以及破坏后的修复。

    ⑵ 用于混凝土建筑物的缺陷修补以及补强与加固处理。

⑶ 适用于建筑物的粱、柱、桩承台等裂缝、混凝土构件表面的蜂窝、漏洞和露筋等的缺陷处理。

⑷ 适用于飞机跑道、公路、桥梁、隧洞、车间等工程部位抗磨及修复。

⑸ 适用于钢结构与混凝土的粘结,做耐磨地坪;粘钢加固和粘碳纤维加固时做底层找平。

⑹ 用于化工、石油、工厂、码头等混凝土或金属构件抗酸碱盐腐蚀的防护与修补;污水处理池、耐酸碱地面、FRP仿佛等化工仿佛是领域。

⑺ 适用于地下管道、水电站、坝基等接口的密封防腐及修补加固堵漏工程。

3.2.3 性能指标:

序号

检测项目

技术指标

1

抗压强度/MPa

80

2

抗折强度/MPa

10

3

粘结强度/MPa

4.0C50混凝土内聚破坏)

 

3.2.4 施工工艺:

⑴ 基层处理:

清除基层上的乳皮、水泥净浆表层或松动的颗粒等使其露出坚实的底层,并清除表面沙粒、粉尘、油脂等。

⑵ 材料配置:

① 检查产品外包装:规格、型号、生产日期,确保产品在差价规定的保质期内;

② 打开产品包装桶盖,检查内装各组分均无破损、漏撒、受潮结块现象;

 

③ 严格按照厂家推荐配合比A/B=15/1精确计量,搅拌均匀后施工。

⑶ 施工说明:

① 配置好的胶泥应在45min内用完,严禁使用未拌合均匀或已处于凝胶状态的胶泥。

② 参考用量约为2000kg/m3.

 
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