HF混凝土在水工建筑物剥蚀处理中的应用

HF混凝土在水工建筑物剥蚀处理中的应用

李荣英

贵州黔源电力股份有限公司引子渡分公司，贵州安顺 561103

［摘  要］：HF混凝土除具有良好的抗冲耐磨防空蚀性能外，还具有抗裂性好、干缩性小，水化热温升小等特点，施工与常态混凝土一样简单易行，适用于高速水流层混凝土。本文介绍了HF混凝土的性能及在引子渡水电站尾水渠剥蚀处理的使用情况。

［关键词］：HF混凝土；水工建筑物剥蚀；处理；应用

1 工程概况

引子渡电站尾水渠长26.8m，宽51m。尾水渠底板高程EL958.34m～EL967.57m，桩号厂纵0-21.65m～厂纵0-21.53m段为尾水渠积沙沟，积沙沟底高程EL957.14m，桩号厂纵0-21.53m～厂纵0-46.15m段采用1：3的反坡连接，桩号厂纵0-46.15m～厂纵0-47.65m段为尾水渠挡坎，挡坎顶高程EL971.00m。

2020年10月份采用水下机器人进行尾水渠检查发现:积沙沟内有较多碎石，积沙沟底板钢筋网裸露约56.0 m2，深度达到20cm以上;积沙沟上游斜面及下游平台钢筋网裸露96.0 m2，深度为10-20cm;积沙沟下游斜面表面磨损出现凹坑，深度约为 2-5cm。

2 混凝土剥蚀原因分析

过流面混凝土的表面平整度和裂缝是造成高速水流抗冲磨混凝土破坏的主要因素之一。过水建筑物表面不平整或在有障碍物的情况下，水流速较高时很容易遭受空蚀破坏。如施工中由于定线误差，模板接缝不平或未清除残留突起物，抹面工艺差，使过流表面不平整，就会引起局部边界分离，形成漩涡，产生空蚀破坏。施工中由于管理或不可预见因素，使过流面建筑物混凝土二次浇筑或间隔时间过长，出现两张皮、脱空现象，或受强约束发生裂缝，减弱混凝土的抗冲性能，在高速水流引起的磨损冲刷、脉动振动、空化空蚀的作用下，形成大面积的水力冲刷破坏。

此外，没能在受损初期采取防护措施，造成破损的累积增加和破损的加速也是一个原因。因此，及时修补加固，是必须采取的工程管理措施，消除安全隐患，确保安全运行。

3 HF混凝土的特点

HF混凝土由HF外加剂、优质粉煤灰或其它掺全料（如多元粉体、磨细矿渣、双掺粉等）、符合要求的砂石骨料和水泥等组成，并按规定的要求进行设计（耐磨层结构参数设计、耐磨配合比设计和抗裂设计）和按照要求的施工工艺和质量控制方法组织浇筑完成的混凝土，简称HF混凝土［J］。

HF混凝土除具有良好的抗冲耐磨防空蚀性能外，还具有抗裂性好、干缩性小，水化热温升小等特点，施工与常态混凝土一样简单易行，尤其在严格按照HF混凝土抗裂防裂要求操作的情况下，可以避免混凝土出现裂缝。由于HF混凝土具有良好的使用效果，使其在工程中得到广泛的认可和应用。目前已经被两个行业——能源（NB）和水利用（SL）的《水闸设计规范》（NB/T 35023-2014）采纳或推荐，被《水闸设计规范》（SL  279-2016）推荐为多泥沙河流使用效果好的护面材料。

4. HF混凝土在水工建筑物剥蚀处理中的应用

4.1 凿毛

用电镐对老旧的混凝土进行凿毛，露出新鲜、坚硬的混凝土，凿除厚度均匀，底板破坏区凿除深至钢筋网以下 2～3cm 处，上游边周边凿除垂直于表面的直坎，其它边界凿除厚度不小于5cm。

4.2缺失钢筋修补、防腐

切掉冲断或磨损严重的钢筋，采用手持式电动打磨机安装钢丝刷进行除锈，露出原有钢筋色泽，采用铁红醇酸底漆涂刷2遍，再涂刷醇酸防腐面漆1遍。用焊接进行连接恢复，钢筋使用HRB335级热轧带肋直径为¢20的钢筋，焊接方式为单面焊，钢筋焊接长度≥200mm。

4.3基面处理

用水冲洗并清理干净，并浸水24小时使之达饱和面干状态，涂刷素浆基液，必须在基液干燥前进行HF混凝土浇筑施工。

4.4 剥蚀混凝土修补

4.4.1 HF混凝土材料选择

水泥：采用 P.O42.5 硅酸盐水泥。

石英砂：采用细度模数 2.6 左右的石英砂

粗骨料：选用清镇市鼎丰盛骨玄武岩砂石厂骨料。

HF外加剂：使用甘肃巨才电力技术有限责任公司生产的HF混凝土专用外加剂。

4.4.2 HF混凝土配合比

采用维修用HF混凝土经验配合比(采用人工骨料时)，厚度大于20cm，采用二级配C40HF混凝土，厚度在10～20cm时，采用一级配C40HF混凝土，当小于10cm 时采用M40HF砂浆修补。施工前进行试拌，调整混凝土和易性，混凝土配合比如下：

4.4.3 HF混凝土浇筑

抗冲磨防空蚀混凝土施工与常态混凝土基本相同，但弧面、斜面等采用滑模施工较 多。抗冲磨防空蚀混凝土应尽量采用常态混凝土浇筑方式，由于常态混凝土坍落度一般 采用５-７ｃｍ，用水量和水泥用量较少，对温控防裂有利。采用泵送混凝土浇筑方式对抗冲磨防空蚀混凝土性能影响较大，而泵送混凝土用水量多、砂率大、干缩也大， 不利防裂。特别是泵送抗磨蚀混凝土时，容易形成浆体上浮、骨料下沉现象，对抗冲耐磨十分不利 。

4.4.4振捣及收面

HF混凝土平面施工 ，一般采用人工刮轨施工收面，刮轨的设计、质量 、刚度应满足振捣器要求的振动幅度和振动力。首先对入仓的抗冲磨防空蚀混凝土采用振捣棒振捣密实，然后采用刮轨进行振捣收面，保证抗冲磨防空蚀混凝土内实外平。抗冲磨防空蚀混凝土收面 ，关键是判断抗冲磨防空蚀混凝土凝结时间，特别是初凝时间判定尤为重要。在施工收面中，必须杜绝在抗冲磨防空蚀混凝土表面洒水或撤水泥不现象。模板的光度、平整度和立模精度是保证竖立面抗冲磨防空蚀混凝土外观质量的关键 。

4.4.5 养护

养护是防止HF磨混凝土出现裂缝的关键。在振捣收面后，要及时对HF磨混凝土表面进行养护，未终凝之前 ，可釆用养护剂喷护养护或采用喷雾器进行表面湿润养护，终凝后如养护边界条件允许，可采用养护材料进行覆盖。竖立面HF磨混凝土的养护 ，在模板拆除后 ，表面同样需要及时覆 盖养护材料，始终保持竖立面表面湿润；竖立面在条件允许情况下 ，可采用挂打眼水管喷淋的养护方法。养护是防止抗冲磨防空蚀混凝土产生裂缝的关键 ，必须按照设计要求严格执行 。

5 结语

混凝土表面剥蚀问题普遍存在，一般小范围浅层剥蚀可采用环氧砂浆修补；深层剥蚀影响较大且费用较高，如不进行修补，剥蚀面将继续扩大并加深，破坏结构钢筋保护层，最终导致钢筋锈蚀，危及结构安全。HF混凝土具有良好的抗空蚀性能和抗冲耐磨性能，同时改善了普通混凝土易于产生裂缝且施工困难的特点，该技术施工工艺简单，工程施工进度快，混凝土深层剥蚀修补效果较理想。

参考文献：

[1]田育工，杨溪滨，支栓喜，李迪光。水工抗磨防空蚀混凝土关键技术分析探讨［C］，水利水电工程建设与运行管理技术新进展-中国大坝工程学2016年学术年会论文集。2016，85-95。

[2]陈磊。HF 抗冲磨混凝土在桐子林水电站工程中的应用［J］，云南水力发电2018，4：89-91。