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【摘要】本文以斐济南德瑞瓦图水电站工程混凝土质量缺陷处理施工为例，介绍了XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV灌浆材料等新型修补材料的特性、适用范围及使用方法等，以供国内外水电工程砼质量缺陷处理施工时参考。
【关键字】斐济南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站；混凝土质量缺陷处理；XYPEX；Sika Nitokit LV；新型修補材料
1、前言
随着现代科学技术的发展，越来越多的新材料、新工艺在水利水电工程施工中得到广泛应用，本文以斐济群岛共和国南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站工程混凝土质量缺陷处理施工为例，对XYPEX（中文音译名：赛柏斯）、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料的特性、适用范围及使用方法等作简要的介绍，以供国内外水电工程混凝土质量缺陷处理施工时参考。
2、工程概况
斐济群岛共和国南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站位于斐济Viti Levu岛中部，坝址处于东经177°49’3”，南纬17°18’30”，距离Nadi国际机场135km，距首都苏瓦约300km。该工程主要包括：大坝、输水系统、发电厂房、132KV开关站和输变电线路等，工程的主要作用是拦河蓄水发电，采用两台立轴冲击式水轮发电机组，装机容量2×22.5MW，额定水头321.5m，最大引水流量15m3/s，多年平均发电量约为1.01亿kW·h，年平均利用小时数为2295小时。
南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站工程采用EPC总承包模式，业主方为斐济国家电力公司（FEA），咨询方（监理方）为美国美华集团（MWH Global, Inc.）新西兰分公司（MWH），EPC总承包商为中国水利水电建设集团公司(SINOHYDRO）。
电站自2008年9月15开工以来，由于施工条件、天气等多方面的原因，致使浇筑成型的大坝冲砂底孔边墙、厂房下游边墙等部位的混凝土表面出现了不同程度的裂缝，为此，从2010年1月以来，中国水电建设集团斐济项目部采用XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料，陆续对施工中所暴露出来的混凝土质量缺陷进行了处理。
3、XYPEX（赛柏斯）等修补材料的应用特性
XYPEX（赛柏斯）系列产品是利用加拿大XYPEX化学公司的专有技术生产的产品，它是由波特兰水泥、硅砂和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。其工作原理是XYPEX特有的活性化学物质利用水泥混凝土本身固有的化学特性及多孔性，以水做载体，借助渗透作用，在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈，催化混凝土内的微粒和未完全水化的成份再次发生水化作用，形成不溶性的枝蔓状结晶体并与混凝土结合成为整体，从而使任何方向来的水及其他液体被堵塞，达到防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。
XYPEX（赛柏斯）的膨胀系数与混凝土基本一致，能与混凝土建筑物结合为一体，具有强度高、耐久性好，能长期经受高速水流冲刷，不会水解或分解的特点，而且成本较低，施工方法简单，只需按比例加水调匀即可。与目前水电工程混凝土质量缺陷处理施工中常用的普通水泥砂浆及环氧砂浆相比，XYPEX不仅避免了普通水泥砂浆与混凝土基材间容易脱落的缺点，而且也避免了环氧砂浆配制麻烦、粘性大、施作困难的缺点。
Sika Nitokit LV是由瑞士西卡集团生产的一种低粘性环氧树脂类灌浆材料，该材料强度高（7天强度可达70Mpa），无硬化收缩，渗透性强（可渗透进缝宽仅有0.01mm的裂缝区域），操作简便（人工手持注射枪就可进行灌浆，不需要专门的灌浆设备），适用于低压力情况下的修补灌浆。
4、裂缝处理的主要方法
在裂缝处理前，项目部技术人员、质检人员先会同MWH咨询工程师，利用裂缝宽度对比卡，对工程中出现的各种裂缝进行检查和分类（如图1所示），确定裂缝的性状，评估其危害性，在此基础上，再根据咨询工程师的意见，选定不同的处理方法。
4.1表面裂缝
对于缝宽δ＜0.4mm、缝深h＜300mm的混凝土表面裂缝，采取表面喷涂法进行处理，喷涂材料选用XYPEX Concentrate（赛柏斯浓缩剂），该浓缩剂适合于薄层修补，其结晶体具有良好的防水性，能承受较高的水压。
混凝土表面裂缝处理的主要施工方法如下：
⑴先由人工手持电动砂轮机沿裂缝两侧打磨一条宽100mm、深1mm小凹槽，直至露出新鲜的混凝土面；
⑵使用高压水枪反复冲洗缝面，将裂缝内的杂物冲洗干净，并使混凝土面被水充分浸透；
⑶清除待修补区域混凝土表面多余的积水，并使混凝土面保持湿润状态；
⑷采用体积比为3份XYPEX Concentrate（赛柏斯浓缩剂）+1份水的配合比配制赛柏斯浓缩剂灰浆；
⑸用硬质毛刷沿打磨好的缝面均匀涂刷一层厚度为1.25mm的赛柏斯浓缩剂灰浆，将先前打磨的凹槽填平，封闭裂缝面；
⑹XYPEX浓缩剂灰浆初凝（约1小时）后，应及时对修补面进行养护，养护采用喷水雾的方式，连续3天，每天3次以上。
4.2浅层裂缝
对于缝宽δ＞0.4mm、缝深h=300～1000mm的浅层裂缝，采用缝口凿槽嵌缝的方式进行修补（如图2所示）。根据裂缝所处区域混凝土强度等级的不同，嵌缝材料分别采用赛柏斯MP&P型灰浆或赛柏斯Ⅱ型高强修补剂。
XYPEX MP&P Mortar（赛柏斯MP&P型灰浆）是一种快速凝固、无收缩、防水性良好的混凝土修补材料，适用于混凝土强度为30Mpa以下的缺陷处理区域（特别适合于有渗水的裂缝），而XYPEX MegamixⅡ（赛柏斯Ⅱ型高强修补剂）是一种厚层修补材料，强度高，适用于冲砂底孔、溢流面等有较高强度要求的混凝土修补。XYPEX MP&P Mortar及XYPEX MegamixⅡ主要技术参数如表1所示： 混凝土浅层裂缝处理的具体施工方法如下：
⑴先由人工手持电动砂轮切割机沿裂缝两侧切割出一条宽10～30mm、深30～50mm的凹槽；
⑵使用高压水枪反复冲洗凹槽，将凹槽及裂缝内的杂物冲洗干净，并使混凝土面被水充分浸透；
⑶按20Kg赛柏斯Ⅱ型高强修补剂+2.8Kg水的比例配制赛柏斯Ⅱ型高强修补剂灰浆（赛柏斯MP&P型灰浆的配制则采用体积比为4份XYPEX MP&P Mortar +1份水的配合比）；
⑷将配制好的赛柏斯Ⅱ型高强修补剂灰浆（或赛柏斯MP&P型灰浆）填满裂缝凹槽，并用抹刀刮平；
⑸最后在修补面上均匀涂刷一层厚度为1.25mm的XYPEX浓缩剂灰浆；
⑹按照每天3次，连续3天对修补面进行养护，养护采用喷水雾的方式。
4.3深层裂缝
对于缝宽δ＞0.4mm、缝深h＞1000mm的深层裂缝，主要采用化学灌浆的修补方式，灌浆材料选用瑞士西卡集团（Sika）生产的Nitokit LV型低粘性環氧树脂类灌浆材料，该材料可以有效地粘结混凝土裂开的部分，同时可以阻止水分、空气进入裂缝而起到保护钢筋不被锈蚀的作用，其主要技术参数如表2所示。
Nitoket LV灌浆系统主要由手持式注射枪、Nitokit LV药筒、连接软管、注浆嘴等部份组成（如图3所示）。
混凝土深层裂缝化学灌浆的具体施工方法如下：
⑴先用电钻沿缝面钻直径Φ15mm的灌浆孔，孔深100mm，间距200mm～400mm；
⑵用高压风、水枪反复冲洗缝面及灌浆孔，将灌浆孔及裂缝内的杂物冲洗干净，并清除混凝土表面多余的积水；
⑶在灌浆孔上安装注浆嘴，并用Sikadur 31型封缝胶粘牢；
⑷注浆嘴安装完成后，沿裂缝面涂刷 Sikadur 31型封缝胶以封闭裂缝；
⑸将排气管插入即将进行注浆的灌浆孔的相邻孔内，以便灌浆时排出多余空气；
⑹待封缝胶完全硬化后，取出Nitokit LV药筒，上下反复摇晃震荡或用小铁锤轻敲Nitokit LV金属药筒，使药筒内A剂（环氧树脂）与B剂（硬化剂）之间的一层隔离用的薄锡箔纸破裂，让硬化剂与Nitokit LV低粘性环氧树脂混合均匀形成浆液（两种药液混合后会产生一定的热量，导致Nitokit LV药筒轻微发烫）；
⑺用针等尖物将Nitokit LV药筒注射端的锡箔纸封条刺穿，然后将药筒连接到注射枪、注浆嘴上，用注射枪把药液经注浆嘴推入裂缝内，直到相邻注浆嘴有药液溢出为止，对于竖直方向的灌浆孔，应自下而上逐孔注浆，而对水平方向的灌浆孔，则应从一侧向另一侧逐孔注浆；
⑻按照上述方法，完成裂缝上所有灌浆孔的灌浆施工；
⑼灌浆结束，并待Nitokit LV浆液终凝后，用小铁锤将注浆嘴从砼面上敲掉，再用电动砂轮机对裂缝表面进行打磨，用高压水冲洗干净后在裂缝面上均匀涂刷一层厚度为1.25mm的XYPEX浓缩剂灰浆进行防渗处理，并及时进行喷水雾养护。
4.4混凝土质量缺陷处理施工注意事项
⑴裂缝处理前须用高压风、水对缝面进行冲洗，以保证缝内无杂质、污物。
⑵施工时必须严格按照使用说明书来进行，XYPEX配料时要控制好料、水的比例，一次不宜调多，并在30分钟内用完，由于XYPEX呈碱性，施工人员应戴上胶皮手套进行防护。
⑶Nitokit LV型低粘性环氧树脂类灌浆材料的初凝时间较短，必须先将所有的灌浆准备工作完成后，才能取出Sika Nitokit LV药筒使用，以免灌浆材料失效。
⑷Nitokit LV型低粘性环氧类灌浆材料由于灌浆设备简单，只适用于裂缝不是太深的低压灌浆，如需要高压灌浆，则需另外使用专门的灌浆设备。
5、结语
通过XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料的使用，斐济南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站工程顺利完成了整个电站的混凝土质量缺陷处理工作，获得了业主和咨询工程师的一致认可，取得了良好的经济和技术效果。
通过对大坝冲砂底孔流道等水下高速水流冲刷区过流两年后的情况检测，原缺陷修补区域未发生修补材料与混凝土基础面脱空、开裂的现象。实践证明：XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV等新型修补材料的性能完全满足工程需要，是值得推广的。
【关键字】斐济南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站；混凝土质量缺陷处理；XYPEX；Sika Nitokit LV；新型修補材料
1、前言
随着现代科学技术的发展，越来越多的新材料、新工艺在水利水电工程施工中得到广泛应用，本文以斐济群岛共和国南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站工程混凝土质量缺陷处理施工为例，对XYPEX（中文音译名：赛柏斯）、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料的特性、适用范围及使用方法等作简要的介绍，以供国内外水电工程混凝土质量缺陷处理施工时参考。
2、工程概况
斐济群岛共和国南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站位于斐济Viti Levu岛中部，坝址处于东经177°49’3”，南纬17°18’30”，距离Nadi国际机场135km，距首都苏瓦约300km。该工程主要包括：大坝、输水系统、发电厂房、132KV开关站和输变电线路等，工程的主要作用是拦河蓄水发电，采用两台立轴冲击式水轮发电机组，装机容量2×22.5MW，额定水头321.5m，最大引水流量15m3/s，多年平均发电量约为1.01亿kW·h，年平均利用小时数为2295小时。
南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站工程采用EPC总承包模式，业主方为斐济国家电力公司（FEA），咨询方（监理方）为美国美华集团（MWH Global, Inc.）新西兰分公司（MWH），EPC总承包商为中国水利水电建设集团公司(SINOHYDRO）。
电站自2008年9月15开工以来，由于施工条件、天气等多方面的原因，致使浇筑成型的大坝冲砂底孔边墙、厂房下游边墙等部位的混凝土表面出现了不同程度的裂缝，为此，从2010年1月以来，中国水电建设集团斐济项目部采用XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料，陆续对施工中所暴露出来的混凝土质量缺陷进行了处理。
3、XYPEX（赛柏斯）等修补材料的应用特性
XYPEX（赛柏斯）系列产品是利用加拿大XYPEX化学公司的专有技术生产的产品，它是由波特兰水泥、硅砂和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。其工作原理是XYPEX特有的活性化学物质利用水泥混凝土本身固有的化学特性及多孔性，以水做载体，借助渗透作用，在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈，催化混凝土内的微粒和未完全水化的成份再次发生水化作用，形成不溶性的枝蔓状结晶体并与混凝土结合成为整体，从而使任何方向来的水及其他液体被堵塞，达到防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。
XYPEX（赛柏斯）的膨胀系数与混凝土基本一致，能与混凝土建筑物结合为一体，具有强度高、耐久性好，能长期经受高速水流冲刷，不会水解或分解的特点，而且成本较低，施工方法简单，只需按比例加水调匀即可。与目前水电工程混凝土质量缺陷处理施工中常用的普通水泥砂浆及环氧砂浆相比，XYPEX不仅避免了普通水泥砂浆与混凝土基材间容易脱落的缺点，而且也避免了环氧砂浆配制麻烦、粘性大、施作困难的缺点。
Sika Nitokit LV是由瑞士西卡集团生产的一种低粘性环氧树脂类灌浆材料，该材料强度高（7天强度可达70Mpa），无硬化收缩，渗透性强（可渗透进缝宽仅有0.01mm的裂缝区域），操作简便（人工手持注射枪就可进行灌浆，不需要专门的灌浆设备），适用于低压力情况下的修补灌浆。
4、裂缝处理的主要方法
在裂缝处理前，项目部技术人员、质检人员先会同MWH咨询工程师，利用裂缝宽度对比卡，对工程中出现的各种裂缝进行检查和分类（如图1所示），确定裂缝的性状，评估其危害性，在此基础上，再根据咨询工程师的意见，选定不同的处理方法。
4.1表面裂缝
对于缝宽δ＜0.4mm、缝深h＜300mm的混凝土表面裂缝，采取表面喷涂法进行处理，喷涂材料选用XYPEX Concentrate（赛柏斯浓缩剂），该浓缩剂适合于薄层修补，其结晶体具有良好的防水性，能承受较高的水压。
混凝土表面裂缝处理的主要施工方法如下：
⑴先由人工手持电动砂轮机沿裂缝两侧打磨一条宽100mm、深1mm小凹槽，直至露出新鲜的混凝土面；
⑵使用高压水枪反复冲洗缝面，将裂缝内的杂物冲洗干净，并使混凝土面被水充分浸透；
⑶清除待修补区域混凝土表面多余的积水，并使混凝土面保持湿润状态；
⑷采用体积比为3份XYPEX Concentrate（赛柏斯浓缩剂）+1份水的配合比配制赛柏斯浓缩剂灰浆；
⑸用硬质毛刷沿打磨好的缝面均匀涂刷一层厚度为1.25mm的赛柏斯浓缩剂灰浆，将先前打磨的凹槽填平，封闭裂缝面；
⑹XYPEX浓缩剂灰浆初凝（约1小时）后，应及时对修补面进行养护，养护采用喷水雾的方式，连续3天，每天3次以上。
4.2浅层裂缝
对于缝宽δ＞0.4mm、缝深h=300～1000mm的浅层裂缝，采用缝口凿槽嵌缝的方式进行修补（如图2所示）。根据裂缝所处区域混凝土强度等级的不同，嵌缝材料分别采用赛柏斯MP&P型灰浆或赛柏斯Ⅱ型高强修补剂。
XYPEX MP&P Mortar（赛柏斯MP&P型灰浆）是一种快速凝固、无收缩、防水性良好的混凝土修补材料，适用于混凝土强度为30Mpa以下的缺陷处理区域（特别适合于有渗水的裂缝），而XYPEX MegamixⅡ（赛柏斯Ⅱ型高强修补剂）是一种厚层修补材料，强度高，适用于冲砂底孔、溢流面等有较高强度要求的混凝土修补。XYPEX MP&P Mortar及XYPEX MegamixⅡ主要技术参数如表1所示： 混凝土浅层裂缝处理的具体施工方法如下：
⑴先由人工手持电动砂轮切割机沿裂缝两侧切割出一条宽10～30mm、深30～50mm的凹槽；
⑵使用高压水枪反复冲洗凹槽，将凹槽及裂缝内的杂物冲洗干净，并使混凝土面被水充分浸透；
⑶按20Kg赛柏斯Ⅱ型高强修补剂+2.8Kg水的比例配制赛柏斯Ⅱ型高强修补剂灰浆（赛柏斯MP&P型灰浆的配制则采用体积比为4份XYPEX MP&P Mortar +1份水的配合比）；
⑷将配制好的赛柏斯Ⅱ型高强修补剂灰浆（或赛柏斯MP&P型灰浆）填满裂缝凹槽，并用抹刀刮平；
⑸最后在修补面上均匀涂刷一层厚度为1.25mm的XYPEX浓缩剂灰浆；
⑹按照每天3次，连续3天对修补面进行养护，养护采用喷水雾的方式。
4.3深层裂缝
对于缝宽δ＞0.4mm、缝深h＞1000mm的深层裂缝，主要采用化学灌浆的修补方式，灌浆材料选用瑞士西卡集团（Sika）生产的Nitokit LV型低粘性環氧树脂类灌浆材料，该材料可以有效地粘结混凝土裂开的部分，同时可以阻止水分、空气进入裂缝而起到保护钢筋不被锈蚀的作用，其主要技术参数如表2所示。
Nitoket LV灌浆系统主要由手持式注射枪、Nitokit LV药筒、连接软管、注浆嘴等部份组成（如图3所示）。
混凝土深层裂缝化学灌浆的具体施工方法如下：
⑴先用电钻沿缝面钻直径Φ15mm的灌浆孔，孔深100mm，间距200mm～400mm；
⑵用高压风、水枪反复冲洗缝面及灌浆孔，将灌浆孔及裂缝内的杂物冲洗干净，并清除混凝土表面多余的积水；
⑶在灌浆孔上安装注浆嘴，并用Sikadur 31型封缝胶粘牢；
⑷注浆嘴安装完成后，沿裂缝面涂刷 Sikadur 31型封缝胶以封闭裂缝；
⑸将排气管插入即将进行注浆的灌浆孔的相邻孔内，以便灌浆时排出多余空气；
⑹待封缝胶完全硬化后，取出Nitokit LV药筒，上下反复摇晃震荡或用小铁锤轻敲Nitokit LV金属药筒，使药筒内A剂（环氧树脂）与B剂（硬化剂）之间的一层隔离用的薄锡箔纸破裂，让硬化剂与Nitokit LV低粘性环氧树脂混合均匀形成浆液（两种药液混合后会产生一定的热量，导致Nitokit LV药筒轻微发烫）；
⑺用针等尖物将Nitokit LV药筒注射端的锡箔纸封条刺穿，然后将药筒连接到注射枪、注浆嘴上，用注射枪把药液经注浆嘴推入裂缝内，直到相邻注浆嘴有药液溢出为止，对于竖直方向的灌浆孔，应自下而上逐孔注浆，而对水平方向的灌浆孔，则应从一侧向另一侧逐孔注浆；
⑻按照上述方法，完成裂缝上所有灌浆孔的灌浆施工；
⑼灌浆结束，并待Nitokit LV浆液终凝后，用小铁锤将注浆嘴从砼面上敲掉，再用电动砂轮机对裂缝表面进行打磨，用高压水冲洗干净后在裂缝面上均匀涂刷一层厚度为1.25mm的XYPEX浓缩剂灰浆进行防渗处理，并及时进行喷水雾养护。
4.4混凝土质量缺陷处理施工注意事项
⑴裂缝处理前须用高压风、水对缝面进行冲洗，以保证缝内无杂质、污物。
⑵施工时必须严格按照使用说明书来进行，XYPEX配料时要控制好料、水的比例，一次不宜调多，并在30分钟内用完，由于XYPEX呈碱性，施工人员应戴上胶皮手套进行防护。
⑶Nitokit LV型低粘性环氧树脂类灌浆材料的初凝时间较短，必须先将所有的灌浆准备工作完成后，才能取出Sika Nitokit LV药筒使用，以免灌浆材料失效。
⑷Nitokit LV型低粘性环氧类灌浆材料由于灌浆设备简单，只适用于裂缝不是太深的低压灌浆，如需要高压灌浆，则需另外使用专门的灌浆设备。
5、结语
通过XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV型灌浆材料等新型修补材料的使用，斐济南德瑞瓦图（Nadarivatu）水电站工程顺利完成了整个电站的混凝土质量缺陷处理工作，获得了业主和咨询工程师的一致认可，取得了良好的经济和技术效果。
通过对大坝冲砂底孔流道等水下高速水流冲刷区过流两年后的情况检测，原缺陷修补区域未发生修补材料与混凝土基础面脱空、开裂的现象。实践证明：XYPEX（赛柏斯）、Sika Nitokit LV等新型修补材料的性能完全满足工程需要，是值得推广的。