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水工混凝土抗衝磨空蝕修補技術
 

1、水工混凝土衝磨和破壞機理

衝刷磨損與空蝕破壞,是水工混凝土構築物如溢流壩、泄洪洞、泄水閘等常見病害之一。尤其是當流速較高,水流中又挾帶懸移質或推移質等磨損介質時,這種破壞現象更為嚴重。衝磨和空蝕均發生在水工混凝土構築物表麵,而且衝磨破壞往往誘發空蝕破壞,但衝磨破壞和空蝕破壞的機理卻完全不同。

1.1 衝磨破壞機理

攜帶泥、砂、石的高速水流,對混凝土表麵衝磨破壞是一種單純的機械作用破壞。懸移質泥沙顆粒較小,在高速水流的紊動作用下能與水充分混合,形成近似均勻的固液兩相流。高速水利攜帶的懸移質在移動過程中觸及混凝土構築物過流麵時的作業,表現為磨損、切削和衝撞——這種衝磨破壞開始表現為從表麵開始的均勻磨損剝離。而後由於剝離程度的加深及混凝土本身的非均質性,過流表麵會出現凹凸不平的磨損坑。此時水流就會受到擾動而產生旋渦流,隨著旋渦流的形成、擴大和消失,水流中的泥沙顆粒以較小的角度(50150)衝擊流道表麵,對邊壁施以切削和衝擊作用,從而造成混凝土構築物表麵的磨損。

推移質對混凝土構築物過流麵的破壞機理和懸移質不完全相同。在高速水流作用下,推移質以滑動、滾動及跳動等方式在過流麵上運動,出料摩擦和切削作用還有衝擊作用。

1.2 空蝕破壞機理

高速水流泄水建築物的空蝕現象比較複雜,由於過水邊界的突變、凸體、陡坎,使水流發生渦流和分離時,流速加大,壓力降低。當壓力降低到相應水溫的汽化壓力時,流體中形成空腔(穴)成氣泡,這稱為“空化”。空穴氣泡不斷隨水流運動而突然潰滅,在瞬間以極大的壓力衝擊微小的混凝土表麵,造成的破壞即為“空蝕”。

2、衝磨空蝕破壞的主要形態特征

⑴ 衝磨剝蝕一般麵積較大,並具有一定的連續性。懸移質衝磨破壞表現為混凝土的均勻磨損,而推移質衝磨破壞則會在其強烈輸送帶處形成衝溝或衝坑。

⑵ 空蝕破壞一般表現為混凝土表麵局部位置出現空蝕剝蝕坑,但其他部位完好,剝蝕坑的深度從幾cm到幾十cm甚至幾m不等。

⑶ 由衝磨引起的破壞,往往會與空蝕聯合作用,相互交替和促進。

⑷ 衝磨和空蝕破壞發展到一定程度,可能會增大砂石對過流麵的衝角,從而誘發大麵積的水力衝刷破壞。

 

 

3、修複材料

3.1 抗衝磨防空蝕混凝土(水工1號)

3.1.1 應用範圍:適用於水工泄洪建築物的溢流壩、泄洪洞槽、泄水閘等具有康衝磨要求的部位或電力、冶金、煤化等建築領域的礦槽、衝渣溝下料鬥等有高度耐磨要求的部位。

3.1.2 產品特點:

⑴ 耐磨性好、強度高,28d抗壓強度可達70MPa以上;

⑵ 幹縮率小,不易產生幹縮裂縫及體表塑性鬼裂現象;

⑶ 和易性好,粘聚保水性好,不泌水;

⑷ 原材料無毒無害,不損害施工人員健康;

⑸ 施工簡便,擴展度大,可自密實,提高施工效率。

3.1.3 性能指標:DL/T5207-2005《水工建築物抗衝磨防空蝕混凝土技術規範》

序號

檢測項目

抗衝磨防空蝕混凝土

(水工1號)

抗衝磨防空蝕砂漿

(水工2號)

1

初始擴展度/mm

650

-

2

抗壓強度/MPa

7d

40

40

28d

70

70

3

幹縮率(28d/%

0.1

0.1

4

粘結強度/MPa

1.5

1.5

5

耐磨損失量/%

0.8

0.8

3.1.4 施工工藝:

⑴ 必須確保基層堅實平整。施工前應清理基層塵土,除掉破損鬆動的混凝土,使基底露

出堅硬和牢固的混凝土層。處理必須徹底全麵,且不易深度過大。對剔鑿的混凝土表麵,應采用高壓水槍將碎屑及灰塵清洗幹淨(使用飲用水),並使表麵混凝土達到飽和狀態,表麵無明水。

⑵ 拌和耐磨混凝土時。每袋(50kg)加水5kg,采用機械強製攪拌5min以上即可使用。拌合水應符合現行《混凝土用水標準》的規定。

⑶ 施工厚度應不小於50mm,若抗衝磨要求較高時,可以增大施工厚度。在施工中應適度振搗,混凝土接近初凝前可實施抹麵,12h內對混凝土加以覆蓋並保濕養護,防止水分過快散發,終凝後才可拆模,澆水養護時間不得少於7d。抗磨蝕混凝土施工前,必要時可在施工現場先進行工藝性試驗。

⑷ 切勿擅自增加或減少規定的拌合水量

⑸ 應避免在5℃以下施工,成型後的混凝土,應及時加濕養護。

 

 

3.2 抗衝磨耐腐蝕環氧膠泥

3.2.1 產品特點:

⑴ 力學性能優良,與混凝土粘結牢固並對混凝土具有加固、補強作用;

⑵ 固結體具有高粘結力、高抗壓強度且不受結構性裝限製;

⑶ 具有良好的柔韌性和抗衝擊性能,能夠抵抗外力引起的變形,降低體係產生的內應力,提高材料的適應性能。

⑷ 熱膨脹係數與混凝土相近,故不易從這些被粘材料上脫落,耐久性好。

⑸ 化學新能穩定,耐腐耐候性好,具有抗滲、抗凍、耐鹽、耐堿、耐酸腐蝕性能,並與材料的黏結力很強。

⑹ 材料觸變性好,易於施工。

3.2.2 適用範圍:

    ⑴ 用於水工建築物過流麵抗衝磨抗空蝕與抗凍融防護,以及破壞後的修複。

    ⑵ 用於混凝土建築物的缺陷修補以及補強與加固處理。

⑶ 適用於建築物的粱、柱、樁承台等裂縫、混凝土構件表麵的蜂窩、漏洞和露筋等的缺陷處理。

⑷ 適用於飛機跑道、公路、橋梁、隧洞、車間等工程部位抗磨及修複。

⑸ 適用於鋼結構與混凝土的粘結,做耐磨地坪;粘鋼加固和粘碳纖維加固時做底層找平。

⑹ 用於化工、石油、工廠、碼頭等混凝土或金屬構件抗酸堿鹽腐蝕的防護與修補;汙水處理池、耐酸堿地麵、FRP仿佛等化工仿佛是領域。

⑺ 適用於地下管道、水電站、壩基等接口的密封防腐及修補加固堵漏工程。

3.2.3 性能指標:

序號

檢測項目

技術指標

1

抗壓強度/MPa

80

2

抗折強度/MPa

10

3

粘結強度/MPa

4.0C50混凝土內聚破壞)

 

3.2.4 施工工藝:

⑴ 基層處理:

清除基層上的乳皮、水泥淨漿表層或鬆動的顆粒等使其露出堅實的底層,並清除表麵沙粒、粉塵、油脂等。

⑵ 材料配置:

① 檢查產品外包裝:規格、型號、生產日期,確保產品在差價規定的保質期內;

② 打開產品包裝桶蓋,檢查內裝各組分均無破損、漏撒、受潮結塊現象;

 

③ 嚴格按照廠家推薦配合比A/B=15/1精確計量,攪拌均勻後施工。

⑶ 施工說明:

① 配置好的膠泥應在45min內用完,嚴禁使用未拌合均勻或已處於凝膠狀態的膠泥。

② 參考用量約為2000kg/m3.

 
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