大面积环氧混凝土施工技术

崔伟强

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710065)

0 前 言

环氧混凝土以其强度高、综合性能优良等特点，可作为水工混凝土过流面抗冲耐磨保护层及冲刷、磨损和气蚀等破坏部位的修补加固材料。但环氧混凝土施工至今中国尚未形成标准技术规范，其从材料制备、性能试验到现场施工等方面均参考环氧砂浆规程规范执行，笔者参与了中国首次大面积环氧混凝土施工——隔河岩水电站大坝一级消力池修补工程施工，并取得了宝贵的管理与施工经验。

1 环氧混凝土修补范围

水工建筑物缺陷修补部位积水、淤泥清理完成后，确定建筑物修补范围，做好详细的标识后进行测量，画出修补轮廓，标出相应部位的桩号，以便于专家对破损部位原因进行综合研究，确定修补方案。

2 修补区表面及边缘处理

对修补区域内钢筋、混凝土块、淤泥、杂草、建筑垃圾等进行清理，如修补区域有钢筋，需根据外露钢筋在该部位的整体性和重要性进行割除或保留。破损边缘处理需根据实际情况，沿破损边缘用墨斗弹出切割线，再根据需要修补区域厚度，采用切割机切除，利用风镐或电镐进行凿除，以保证修补边缘混凝土完整性。修补区基层处理先用手钎或电镐凿除松散的颗粒，粗骨料外露部分超过 1/2 体积均应全部剔除[6]，处理后直至露出新鲜、密实的骨料。再用角磨机或电动钢丝刷将需修补基面污染物、混凝土乳皮、局部凸起部位等去除或抹平，用压缩空气将表面砂粒、灰尘吹去，再用高压水冲洗修补区基层表面，使修补基面干净无灰尘。最后再用风干、压缩空气机吹干、烘干等方式使基面保持干燥，以保证修补层与下层混凝土良好的粘接强度。

3 环氧混凝土修补区分仓

环氧混凝土内环氧树脂与固化剂反应过程中释放大量热量，如果浇筑方量较大，浇筑速度过快，环氧混凝土集中释放热量，聚积在混凝土内部的热量无法及时散发，会导致环氧树脂出现爆聚[1]，环氧混凝土出现酥松、裂缝、翘起等质量问题。所以在进行大面积环氧混凝土施工时可对修补区进行分仓浇筑，以便于先浇区域在集中放热膨胀和冷却收缩后变形稳定，防止出现裂缝。修补区域分仓原则可根据修补区的形状和环氧混凝土的拌制速度、浇筑能力进行分仓，仓号宽度尽量不要超过3 m，施工缝应尽量避免垂直于水流方向。

4 环氧混凝土施工原材料

4.1 水 泥

水泥在环氧混凝土中不参加固化反应，只起到填充作用，施工过程中必须避免水泥与水接触，应满足DL/T 5144-2015《水工混凝土施工规范》[2]的相关要求。

4.2 砂 子

砂子应使用中砂，粒径应小于2.5 mm，砂子需完全晒干或晾干，相关指标应满足规范[2]的相关要求。

4.3 石 子

石子的坚固性与含泥量应满足规范要求，粒径应在5～15 mm之间，其他指标应满足规范[2]的相关要求。

4.4 环氧树脂、固化剂

环氧树脂与固化剂需选用国内知名品牌，使用前需对环氧基液进行试验，重点测定其操作时间、抗渗、抗压、抗拉、粘接强度等主要性能参数指标，具体可根据设计要求进行相关试验。如试验数据达不到设计要求，则需要通过调整环氧与固化剂比例或添加各类外加剂(增塑剂、稀释剂等)增加其性能指标。

因环氧混凝土相关数据试验周期较长， 需在试验前做好试验计划，试验单位可采用多种环氧树脂与固化剂开展配合比试验，成型多组试件，砂石骨料应采用工程所在地砂石厂具有代表性。

环氧树脂及固化剂原材料技术指标等详见DL/5193-2004《环氧树脂砂浆技术规程》[3]。

5 环氧混凝土参考配合比

(1) 经隔河岩水电站大坝一级消力池修补工程施工中试验检测及现场抽检，选用某知名厂家生产出的环氧树脂产品，经分析和咨询材料生产厂家，确定环氧树脂与固化剂配比为A∶B=4∶1，其环氧基液主要性能参数详见表1。

表1 环氧基液主要性能参数表(A∶B=4∶1)

(2) 经隔河岩水电站大坝一级消力池修补工程施工中试验检测及现场抽检，选用某知名厂家生产出的环氧树脂产品，砂石骨料均在当地取样。按照表2中的环氧混凝土配合比进行拌和，其环氧混凝土性能指标详见表3。

表2 环氧混凝土配合比(质量百分比)表

表3 环氧混凝土性能指标表

6 基面环氧基液涂刷

修补区域基面干燥后应先涂刷薄层环氧基液(粘合剂)。涂刷基液时，应先对基面进行加热，基液涂刷力求薄而均匀，无挂流、无漏底[4-6]。凹凸不平难于涂刷的地方，应反复多刷几次，基液厚度以不超过 1 mm 为宜。涂刷后须间隔一定时间，基液中的气泡消除后并在初凝前(用手触摸有显著的拉丝现象时)铺筑修补材料。具体间隔时间可根据现场试验确定。

基液涂刷的面积应视现场气温、浇筑强度等条件确定，涂刷基液随拌随用，如已凝胶，应废弃不再使用，以保证施工质量。已涂刷的基液如果已失去黏性，应重新涂刷。

7 环氧混凝土拌制要求及方法

由于环氧混凝土在中国目前尚无成熟的搅拌设备，隔河岩水电站修补施工前在市场上采购了300型横轴砂浆搅拌机进行搅拌试验，同时由于环氧混凝土黏性较大，搅拌机主轴、搅拌叶片损坏较大，需对原定型产品的电机、传动轴、搅拌叶片等部位进行改造加固，最终方能适应环氧混凝土搅拌需要。

环氧混凝土在拌和过程中应注意各种配料的添加顺序，并对出拌和机存在的生料进行人工拌和，保证环氧混凝土拌和的均匀性，如有胶液黏度较大，拌和困难等情况，应及时通过调整配比的方式进行改进，但应经试验确定，从而保证环氧混凝土的拌和质量与可操作性。

环氧类修补材料由于施工过程较慢，一次拌和量不宜过多，应先将环氧树脂与固化剂分开称量，再将固化剂缓慢均匀的倒入环氧树脂中，使用电动搅拌机充分搅拌，搅拌需采用转速不高于300 r/min专用电动搅拌机进行搅拌。环氧混凝土拌制时，一定要根据用量及施工速度，按“少量、勤配”的原则配制[7]。

环氧混凝土拌和时先将按比例配好的骨料(填料)倒入拌合机，搅拌均匀后倒入配好的环氧胶液，进行搅拌。搅拌时间约3～5 min，不得夹带生料,拌和均匀后出料、摊铺施工，流程见图1。

图1 环氧混凝土拌制流程图

由于环氧混凝土可操作时间较短，黏性较大，拌制完成后需及时出料，拌合机内每次粘接的混凝土需清理干净，否则拌合机料斗及搅拌轴会粘附环氧混凝土而失去搅拌能力。环氧混凝土运输可采用人工运输，运输工具可采用塑料布。

8 振捣设备

环氧混凝土黏性大，无法用常规振捣器振捣。现场施工中可利用风镐、电镐改装制作冲击振捣设备，钢套管前焊钢板，再将套管套在风镐镐钎端头进行振捣。同时需配置平板振捣器与工木锤予以辅助。

混凝土入仓后，人工用钉耙将混凝土铺平，如厚度较厚可分2层摊铺进行振捣，每层铺平后首先用改装的冲击振捣设备进行振捣，边角处加强振捣，局部用木锤辅助锤实，达到收面高程后，在混凝土失去塑性前，再用平板振捣器收面，收面后的表面要求密实、平整，不得有明显的搭接痕迹、下坠、裂纹、起泡，如发现裂缝、起泡需及时处理，严重者必须凿除重新施工[6]。

9 收面养护

环氧混凝土收面时尽量采用平板振捣器进行收光，平板振捣器不能有效收面时，可利用刮尺、抹刀收面。操作前需对刮尺、抹刀用喷灯或煤气罐进行加热，防止环氧混凝土粘附在收面工具上。收面需保证仓面光滑平整，与原结构体型一致，与周边原混凝土齐平。收面完成后， 避免高温直射，36 h内不允许有水浸泡和扰动，养护时间一般为7 d[8]。

10 接缝处理

环氧混凝土修补区域与老混凝土边界接缝应在环氧混凝土填补冲坑或缺陷部位完成3 d 后进行，新老混凝土结合缝表面两侧 20 cm 范围内涂刷界面基液粘结剂2遍，保证基液尽量渗入接触缝之内[7]，仓号结合缝两侧10 cm 范围内涂刷界面基液粘结剂，确保有效结合封闭。

11 浇筑缺陷处理

由于环氧混凝土浇筑因材料、气温、技术水平等因素影响，会出现各类缺陷，缺陷内容与处理措施详见表4。

12 环氧混凝土质量控制要点

环氧混凝土浇筑施工质量过程控制要点详见表5。

表4 环氧混凝土缺陷类别、原因、处理措施分析表

表5 环氧混凝土质量控制要点表

13 环氧混凝土施工注意事项

(1) 修补面必须清洁、干燥、骨料无松动，所用砂石骨料必须保持干燥，施工中注意防雨。

(2) 环氧类材料使用前需检查产品名称、型号、批号、净重、生产日期和生产厂家，并需附有合格证。运输中需要防雨、防潮、防晒、防火。

(3) 配置环氧基液(环氧砂浆、固化剂、其他改性材料)时，应注意工作面通风，操作人员所处位置应在上风口。

(4) 使用丙酮清洗工具时应佩带防护眼镜，戴防护手套，严禁使用丙酮洗手。

(5) 环氧原液操作现场严禁吸烟及其他明火，配备灭火器，不用料时，各种原液的容器应盖严，保持材料性能稳定，注意防潮、防水。

(6) 浇筑环氧混凝土之前对所有参加施工人员进行技术培训交底，使其掌握施工工艺和技术要求，机械操作人员熟悉机械性能和操作规程，并能及时排除机械故障。

(7) 环氧混凝土施工厚度较厚时，超过20 cm，需分层进行浇筑，如浇筑面水流复杂，为保证环氧混凝土与老混凝土充分结合，建议使用插筋。

(8) 环氧混凝土施工时环境温度差异不宜太大，施工温度宜在15～25 ℃比较合适，尽量避免在温度较高时施工，如必须施工需搭设遮阳棚，且采取专门有效措施。最好在夜间施工，防止环氧混凝土后期出现温度裂缝[3]。

(9) 分仓后先浇筑环氧混凝土侧面，也必须刷环氧基液，以保证仓号之间侧面的粘接性。

(10) 已修补完成的环氧混凝土应加强施工现场的防雨、防水措施，避免在7 d龄期内被雨水浸泡。

14 结 语

环氧类修补材料具有强度高、韧性好、抗冲击强度大、粘接强度高、良好的耐化学腐蚀、耐磨、耐水和抗冻性，目前在水利水电工程过流面、桥梁、隧道等多个领域广泛应用，环氧混凝土具有良好的应用价值，也将必然成为大面积缺陷修补的主要建筑材料之一，具有广阔的发展前景。