渡槽降糙增流及混凝土加固防护技术
张会梅
【摘? 要】为全面解决渡槽混凝土病害问题，提升渡槽工程运行安全性和耐久性，增加工程输水效益，对渡槽进行修补、加固和防护处理。经过现场示范应用，利用SK刮涂聚脲成套技术全面消除渡槽工程缺陷病害及混凝土剥落，解决增流提效难题，为消除渡槽病害提供参考。
【Abstract】In order to solve the concrete disease problem of aqueduct comprehensively， improve the safety and durability of aqueduct project operation， and increase the efficiency of water conveyance， the aqueduct is repaired， reinforced and protected. Through field demonstration and application， the complete set technology of SK scraping and coating polyurea was used to eliminate defects and concrete spalling in aqueduct project， solve the problem of increasing flow and improving efficiency， and provide reference for eliminating aqueduct diseases.
【关键词】渡槽;降糙;SK刮涂聚脲
【Keywords】aqueduct; reducing roughness; SK scraping and coating polyurea
【中图分类号】TV314? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）04-0156-02
1 主要功能与先进性
1.1 主要功能
针对灌区渡槽病害复杂、输水能力逐年下降、升级改造难度大的问题及混凝土表面出现大面积剥蚀、混凝土老化严重、原钢筋保护层较薄、钢筋外露锈蚀等问题，该技术可全面消除渡槽工程缺陷病害及混凝土剥落，解决增流提效难题。
1.2 先进性
①渡槽内壁降糙防护技术，可提高渡槽输水能力20%以上，实现增流提效，填补国内该领域技术空白。②渡槽伸缩缝涂覆型表层止水技术，可在大变形条件下（变形达到5cm以上）稳定止水，解决了北方严寒地区跨度40m渡槽伸缩缝渗漏问题。③槽身、排架碳纤维加固技术、聚合物纤维水泥砂浆修复技术和PCS防碳化技术可解决渡槽承载力和耐久性恢复问题。
2 主要材料性能指标
2.1 SK刮涂聚脲
SK刮涂聚脲是一种新型脂肪族聚脲，配套有基层专用界面剂和缺陷修补腻子，可进行刮涂施工。这种材料具有优良好的力学性能，抗拉强度高、适应变形能力强，抗冲磨及防渗效果良好;抗暴晒及抗紫外线性能很好，在阳光照射下，该材料具有长达20年以上的寿命，而且该材料具有零下40℃的低温柔性，高寒地区的低温环境亦能适应，尤其是抵抗低温环境时混凝土开裂引起的变形而不渗漏，冲磨性能突出，表面光洁平整，糙率只有0.010左右，环保无毒，可用于饮用水工程。
适用领域：适用于水利水电工程中混凝土建筑物凍融剥蚀缺陷及表面碳化防护;引调水工程混凝土建筑物的降糙扩流;混凝土坝面面板的防渗、抗冻融、抗冰拔防护;各类泄水建筑物过流面高速水流冲磨破坏表面处理等。
2.2 聚合物水泥砂浆
聚合物水泥砂浆是将胶料（高分子聚合物乳液）与由石英砂、水泥、膨胀剂等按比例拌和而成的。因为聚合物水泥砂浆具有优良的防水性能以及较好的抗折性能，其强度高且具有良好的变形性能，因此，在水利水电工程中可作为高等级混凝土建筑修补材料，不但能够避免混凝土表面的开裂，而且能够延长使用寿命。除此之外，将聚合物水泥砂浆用于水利水电工程中，能够减少，甚至可以避免粘结以及防水等相对复杂的施工工艺，并且能够降低施工成本，聚合物水泥砂浆与普通混凝土或砂浆相比较，极大地改善了水泥砂浆的干缩变形大、脆性大、抗腐蚀性不佳等缺点，并使聚合物水泥材料向柔性材料方向发展。
2.3 PCS防碳化材料
PCS防碳化乳液有较好的伸长率，其防碳化能力比普通混凝土提高了10倍以上。
2.4 碳纤维补强加固材料
碳纤维材料补强加固技术是指利用高弹性模量或者高强度的连续碳纤维材料，将其单向排列成束，利用环氧树脂淹渍形成碳纤维增强复合片材，将这种片材用专用的环氧树脂胶粘结在结构表层受拉或者有裂缝部位，固化后碳纤维可以与原来的结构形成一个整体而共同受力。因为碳纤维承担了一部分荷载（相当于配筋），降低了钢筋混凝土结构应力，从而达到结构的补强加固。
3 技术方案
3.1 渡槽破损伸缩缝止水修复处理
首先拆除伸缩缝老化破损的止水带和表面的砂浆，对基面进行打磨清理后，缝内嵌填沥青油膏麻丝，充填应密实牢固，麻丝上部预留3cm凹槽，嵌填GB柔性止水填料和闭孔泡沫板与混凝土表面齐平，然后在修复的伸缩缝表面采用SK刮涂聚脲表面止水结构进行处理，沿伸缩缝表面刮涂宽30cm，厚4mm的SK刮涂聚脲涂层。
该止水方案能够有效适应伸缩缝变形，在沥青油膏麻丝、GB柔性止水填料和闭孔泡沫板嵌缝止水的基础上，表面采用SK刮涂聚脲涂层防渗封闭处理，能够保护底层嵌缝止水材料，同时达到双重止水的防渗效果，伸缩缝部位不会再发生挡水阻流。
3.2 混凝土缺陷和剥蚀修复处理
在进行渡槽表面减糙防护处理之前，需要对槽身内壁原砂浆材料进行清除，对槽身内壁存在混凝土冻融剥蚀或冲蚀破坏的局部区域进行修复处理。在渡槽外壁和排架混凝土表面防护处理之前，需要对混凝土剥蚀和松动部位进行清除和修复处理。修复处理内容包括钢筋锈蚀除锈、局部剥蚀（剥蚀深度大于0.5cm）部位的修复、轻微剥蚀（剥蚀深度小于0.5cm）部位的处理等。
凿除剥蚀深度大于0.5cm的部位，凿除深度应大于1cm，凿除至坚硬混凝土即可。接着进行基础面的清理、涂刷界面剂以及采用聚合物水泥砂浆进行修复。对于局部混凝土剥蚀深度小于0.5cm的部位，进行打磨处理，处理后的基础面满足防护涂层对基面的要求。
施工工艺：剥蚀混凝土凿除→钢筋的打磨除锈→聚合物水泥砂浆的施工→养护。
3.3 槽身内壁涂刷SK刮涂聚脲减糙防护层
SK刮涂聚脲防护涂层能够极大地提高混凝土渡槽的耐候性以及防渗性，同时能够减小渡槽的糙率，从而提高渡槽的过流能力。渡槽内壁涂刷一层聚脲涂层后，一是内壁表面比较光滑，二是聚脲这种材料是憎水性材料，渡槽内壁采用聚脲涂层后降低糙率，能够在不增大渡槽断面的情况下，提高渡槽通水能力。
施工工序：清理打磨混凝土表面→清洗→修补孔洞→涂刷底涂→涂刷SK刮涂聚脲→养护。
3.4 渡槽排架混凝土结构补强加固处理
采用碳纤维补强加固方案。针对排架混凝土順筋裂缝和承载力降低部位，采用粘贴单层碳纤维加固，加固范围为裂缝长度走向区域排架全断面连续粘贴单层碳纤维布。
粘贴碳纤维布施工工序：混凝土基面清理→用环氧腻子进行残缺修补找平→涂底层涂料→粘贴碳纤维片→养护。
3.5 槽壳外壁及排架混凝土表面防碳化处理
渡槽槽壳外壁及排架混凝土缺陷采用聚合物水泥砂浆修复后，表面采用柔性聚合物水泥防碳化涂料，涂层厚度为1mm，可以有效增强混凝土耐久性能。
4 技术指标
4.1 SK降糙防护材料
力学性能优异，耐候性强，与混凝土粘接牢固，糙率系数比新混凝土低28%左右，降糙增流效果显著，并可一并解决槽身内壁混凝土渗漏、碳化、冻融剥蚀等病害问题。
4.2 渡槽伸缩缝涂覆型表层止水技术
能够适应大跨度渡槽三向接缝位移，变形5cm以上仍有效防止渡槽渗漏，且外表平顺，不影响过流。
4.3 碳纤维加固技术
可将结构当前承载能力提高15%～25%;聚合物纤维水泥砂浆可抵抗冻融循环300次以上;PCS防碳化技术可使结构抗碳化能力保持15年以上。
5 主要应用领域及案例
2015-2019年，该技术已成功应用于国内6大灌区的20多座渡槽，成功解决了混凝土碳化、钢筋锈蚀、裂缝及伸缩缝渗漏、冻融剥蚀等工程病害和灌区增流提效问题。①渡槽缺陷病害的修补加固;②槽身内壁大面积防渗;③槽身内壁降糙防护。
【参考文献】
【1】买买提·艾海提，马宇，桑亮.SK单组分聚脲在水利水电工程中的应用进展[J].水利水电技术，2019，12（50）：184-190.
【2】张斌.水利工程施工中喷涂聚脲弹性体技术的应用[J].水利技术监督，2016（12）：93-95.
