馮 露 黃春雷

南四湖韓莊節(jié)制閘閘墩混凝土防碳化處理

馮 露 黃春雷

一、項(xiàng)目概況

韓莊節(jié)制閘位于山東省微山縣韓莊鎮(zhèn)西南微山湖出口處，屬于韓莊樞紐工程的重要組成部分，是南四湖洪水經(jīng)韓莊運(yùn)河南下的關(guān)鍵性控制工程，屬大型水閘工程，其主要作用是蓄水、防洪。老閘始建于1958年8月，1960年9月完工，共17孔，全長(zhǎng)91.5m，每孔凈寬12m，總寬228m。新閘始建于1977年3月，1980年4月完工，在老閘左右兩側(cè)各增建新閘7孔，每孔凈寬12m，全長(zhǎng)143.6m，包括邊墩共寬186m。

全閘設(shè)計(jì)流量2050m3/s，相應(yīng)閘上水位33.50m，閘下水位33.25m；校核流量 4600 m3/s，相應(yīng)閘上水位36.80m，閘下水位36.49m。新、老閘閘墩面積總計(jì)約為15698m。

該閘建成運(yùn)行以來(lái)在防洪、除澇、灌溉、交通等方面發(fā)揮了巨大的作用。由于當(dāng)時(shí)建設(shè)條件所限及長(zhǎng)期運(yùn)行等原因，該閘閘墩、底板、閘門、橋梁等出現(xiàn)不同程度的安全隱患，全閘于2002年進(jìn)行第一次加固，2005年完成加固改造。

二、加固和防護(hù)理由

韓莊閘于2002年進(jìn)行加固改造，當(dāng)時(shí)由于老閘閘墩混凝土老化較嚴(yán)重，加固時(shí)采取在老混凝土表面鑿除5～7mm后，抹涂摻KW-1防水劑的水泥漿修復(fù)鑿除部分的辦法進(jìn)行閘墩表面防護(hù)。而在對(duì)新閘閘墩防碳化處理中，采用對(duì)混凝土表面除塵后，直接刮涂一層1～2mm摻水泥增強(qiáng)劑的凈漿作為表面防碳化層的辦法，達(dá)到了閘墩表面顏色整體一致的美觀效果。

經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，新老閘墩表面混凝土防碳化層均有不同程度的脫落，水位變化區(qū)表面防碳化層脫落的面積和剝蝕的深度相對(duì)嚴(yán)重。對(duì)比新老閘脫落情況，新閘脫落現(xiàn)象較嚴(yán)重?，F(xiàn)根據(jù)目測(cè)現(xiàn)狀情況，提出閘墩防碳化層脫落處理方案。

三、方案選定

1.防護(hù)材料的比較

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的加固、防護(hù)是一項(xiàng)較為特殊的工作，加固、防護(hù)材料的選擇在很大程度上決定了加固工作是否成功，以及防護(hù)的效果。加固防護(hù)處理材料除應(yīng)具有良好的力學(xué)性能外，還應(yīng)與基底混凝土具有基本相同的物理性能，能長(zhǎng)期與基底混凝土共存。

大量研究表明，綜合水泥基防護(hù)材料和有機(jī)防護(hù)材料兩者特點(diǎn)的聚合物水泥基材料既具有與基底混凝土物理性能基本一致、能夠適應(yīng)環(huán)境條件的變化等特點(diǎn)，又具有粘結(jié)性能好、工藝簡(jiǎn)單、耐久性好等特點(diǎn)，它同水泥基材料相比，彈模低、抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值高、與老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度高、耐久性優(yōu)良；同樹脂基材料相比，它干縮小、不易開(kāi)裂且成本低得多。

“這就是赤眼蜂。成蟲把卵產(chǎn)在害蟲卵內(nèi)，卵變成幼蟲，吸食掉害蟲卵內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)，破壞其生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)‘以蟲治蟲’?！标惷分槟闷鹦嗡扑呐囵B(yǎng)皿，指著里面?zhèn)€頭只有針尖大小的小蟲向我們介紹?！俺嘌鄯鋵?duì)防治甘蔗螟蟲很有效果，用赤眼蜂來(lái)防治甘蔗螟蟲可以減少部分農(nóng)藥施用，減少農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的破壞。”農(nóng)業(yè)科技的試驗(yàn)與示范，為廣前的7萬(wàn)畝蔗園提供了有力支撐。

目前搜集到的在國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用的防護(hù)材料如下：

（1）環(huán)氧厚漿涂料

優(yōu)點(diǎn)：防腐層性能較穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)；施工較方便，涂層自然固化，無(wú)需加熱設(shè)備，可以機(jī)械化、半機(jī)械化或手工施工。

缺點(diǎn)：環(huán)氧厚漿涂料涂層固化反應(yīng)易受溫度影響，低溫情況下（10℃以下）固化較慢，北方冬季施工受限制。另外由于是雙組份，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)固化劑的配比不準(zhǔn)或攪拌不均勻往往造成固化不好或固化后質(zhì)量不均的情況。

（2）SBR砂漿

優(yōu)點(diǎn)：SBR砂漿中水泥、砂等無(wú)機(jī)材料占主要成份，SBR在水泥砂漿中摻量較少，且該砂漿對(duì)混凝土的防護(hù)效果較好，環(huán)保無(wú)污染；其抗?jié)B、抗碳化、抗裂性能及粘結(jié)強(qiáng)度較好，相對(duì)其他防護(hù)材料單價(jià)相對(duì)較低，也可機(jī)械化操作。

2.防護(hù)材料的選擇

護(hù)效果較好，近二十年來(lái)，SBR水泥砂漿已在蚌埠閘分洪道、嶂山閘等多個(gè)工程的加固、修補(bǔ)防護(hù)中推廣應(yīng)用，均取得較滿意的效果；二是SBR砂漿中，水泥、砂等無(wú)機(jī)材料占主要成份，SBR在水泥砂漿中摻量較少。SBR砂漿與其他防護(hù)材料相比，單價(jià)相對(duì)較低，工程總投資增加不多，但卻大大提高了水泥砂漿的抗?jié)B、抗碳化、抗裂性能及粘結(jié)強(qiáng)度；三是SBR砂漿可使用機(jī)械噴涂，技術(shù)操作十分簡(jiǎn)單、施工效率高；四是該材料不含有害揮發(fā)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境、人身均無(wú)污染和毒害，施工人員不需特殊的防護(hù)設(shè)備。

經(jīng)對(duì)多種可供加固修補(bǔ)材料的性能、來(lái)源、價(jià)格、對(duì)施工的要求等各方面進(jìn)行綜合比較后，根據(jù)本工程實(shí)際情況，最終確定防護(hù)材料選擇SBR砂漿。

SBR砂漿使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑控制在2.5mm以下，大致配合比：水加SBR乳液與水泥的比例為0.4∶1，砂灰比控制在3∶1～2.5∶1。

根據(jù)以往多次工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸納該種SBR型聚合物水泥砂漿主要性能見(jiàn)表1、2。

表1 力學(xué)性能

表2 干縮、抗裂及耐久性能

從上列試驗(yàn)研究成果可見(jiàn)，SBR聚合物水泥砂漿具有表面防護(hù)材料所應(yīng)有的主要性能。同等條件下，用SBR拌制的水泥砂漿其流動(dòng)性、保水性、粘聚性均較佳，對(duì)施工方法的選擇有較寬的范圍，有利于提高在各種情況下的修補(bǔ)防護(hù)質(zhì)量。

圖1 工藝流程圖

四、施工技術(shù)要求及工藝

1.技術(shù)要求

一般來(lái)說(shuō)，混凝土表面防碳化處理方案主要分為混凝土表面基本無(wú)裂縫部位的處理方案和混凝土表面有順筋裂紋的部位處理方案兩種，韓莊節(jié)制閘混凝土碳化深度未超出鋼筋保護(hù)層厚度，僅需進(jìn)行表面防護(hù)。即在混凝土表面進(jìn)行噴砂或鑿毛處理，去掉混凝土表面浮層以增加界面粘結(jié)強(qiáng)度。在進(jìn)行下一步工序前用壓力水沖洗表面清除浮塵。表面應(yīng)保持干燥狀態(tài)或濕潤(rùn)無(wú)明水狀態(tài)，以利于防護(hù)修補(bǔ)材料與老混凝土的結(jié)合。

結(jié)合本工程情況，為了切實(shí)保證閘墩加固質(zhì)量，提高防護(hù)效果，對(duì)加固、防護(hù)材料的配比、施工工藝、噴涂厚度等均提出相應(yīng)的技術(shù)要求。

首先采用人工開(kāi)鑿的方法將原閘墩老防護(hù)層及疏松處清除干凈，閘墩水位變化區(qū)混凝土表面鑿除10～ 15mm后，用壓力水除塵，手抹混凝土表面無(wú)灰塵、浮砂粒，以保證新老結(jié)合牢固。其次涂刷SBR基液作為界面劑后再人工抹SBR砂漿兩遍修復(fù)鑿除部分，最后表面涂刷SBR基液封閉。

SBR砂漿使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑控制在2.5mm以下，大致配合比：水加SBR乳液與水泥的比例為0.4∶1，砂灰比控制在3∶1～2.5∶1。

每次拌制的SBR砂漿應(yīng)在45min內(nèi)用完，氣溫低于5℃不能施工。

為了摸索施工經(jīng)驗(yàn)，控制整體施工質(zhì)量，正式施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)樣板塊試驗(yàn)，樣板塊尺寸為：寬2m，高5m。通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整確定配合比（擬選擇3個(gè)）、砂漿稠度、一次拌和量、抹面厚度、養(yǎng)護(hù)制度等因素水平。一定齡期后，鉆取芯樣，室內(nèi)進(jìn)行干濕、高低溫、凍融等試驗(yàn)并檢驗(yàn)新老粘結(jié)強(qiáng)度。樣板塊個(gè)數(shù)根據(jù)樣板塊實(shí)施情況確定。

2.施工工藝

適宜的施工工藝對(duì)保障工程質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低修補(bǔ)費(fèi)用、縮短工期等都起到了較大的作用。鑒于韓莊節(jié)制閘閘墩混凝土防碳化層加固的特點(diǎn)，加固材料在可塑狀態(tài)下的流變性能，采用人工抹面的施工方法最為有利。整個(gè)閘墩加固、防護(hù)的工藝流程如圖1所示。

SBR改性聚合物水泥砂漿施工完畢后應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在陽(yáng)光直射或風(fēng)口部位應(yīng)注意遮陽(yáng)、保溫。SBR砂漿可采用人工淋水或噴水的方式，使工程周圍保持霧狀的濕潤(rùn)狀態(tài)。

3.注意事項(xiàng)

在上列施工工藝及技術(shù)要求中，以噴砂清除原閘墩老防護(hù)層、壓力水沖洗除塵、拌制SBR水泥砂漿、噴涂等工序和相應(yīng)的技術(shù)最為重要，若其中一環(huán)稍有疏忽，就有可能影響到加固、防護(hù)的最終效果。為了滿足加固、防護(hù)的技術(shù)要求，管理、施工、科研等單位需組織有關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)，每道工序完成后，即進(jìn)行檢查或檢測(cè)，合格后方可進(jìn)入下道施工工序■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 230088 陜西匯森煤業(yè)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司 710065）