李鴻亮，高志偉，楊潤(rùn)濤

（水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

本文以峽山水庫(kù)膠東地區(qū)調(diào)蓄戰(zhàn)略水源地工程—濰河下游調(diào)水入庫(kù)工程岞山提水泵站原有橡膠壩壩墩混凝土表面碳化處理為實(shí)際案例，闡述混凝土表面碳化處理在水利工程中的應(yīng)用。

岞山橡膠壩位于峽山水庫(kù)下游約8km濰河河道內(nèi)，橡膠壩壩體結(jié)構(gòu)為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，3孔，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C25F150W4。2009年興建，歷經(jīng)10年運(yùn)行，受地表水體浸泡、河道泄洪沖刷、日曬風(fēng)化、凍融剝蝕等影響，中、邊墩迎水面混凝土表面出現(xiàn)不同程度的碳化現(xiàn)象，局部部位存在露筋銹蝕現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)碳化深度0.8~3.5cm之間。

1 混凝土碳化原理

混凝土碳化是指空氣中CO2氣體滲透到混凝土內(nèi)，與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3和H2O，使混凝土堿性降低的過(guò)程稱(chēng)為混凝土碳化，又稱(chēng)作中性化。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過(guò)混凝土的保護(hù)層時(shí)，鋼筋表面的鈍化膜破壞，失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，在水與空氣共同存在的條件下，鋼筋表面逐漸生成 Fe（OH）3，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、體積膨脹、順筋開(kāi)裂，從而影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全。

2 原因分析

影響混凝土碳化的主要因素有環(huán)境因素、原材料因素、施工因素等。

首先影響較大的是水泥品種，因不同的水泥中的摻合料不同。其中，礦渣水泥和粉煤灰水泥中的摻合料含有活性氧化硅和氧化鋁，它們與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2結(jié)合形成具有膠凝性的活性物質(zhì)，降低了混凝土的堿度，從而加快了混凝土的碳化。其次影響混凝土碳化主要還與周?chē)橘|(zhì)中的CO2的濃度高低及濕度大小有關(guān)，在干燥和飽和水條件下，碳化反應(yīng)幾乎終止。另外影響混凝土碳化的因素還有如下幾點(diǎn)：

1）迎水、滲透水：在迎水或滲透水經(jīng)過(guò)混凝土表面時(shí)，如水中存在SO42-、Cl-等影響 Ca（OH）2溶解度增加的鹽基性物質(zhì)，石灰的溶解度增加，混凝土碳化速度加快。

2）水灰比：水灰比小的混凝土，由于水泥漿的組織密實(shí)、透氣性小，碳化速度較慢。

3）骨料品種及級(jí)配：級(jí)配良好、大粒徑顆粒少及性能穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生堿-骨料反應(yīng)的混凝土骨料對(duì)混凝土的抗碳化性能最有利。

4）澆筑和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量：混凝土澆筑時(shí)，振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致水泥水化程度的不同，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足，會(huì)造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大，其表層滲透性增大，使水、空氣、侵蝕性的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，加速混凝土碳化和鋼筋腐蝕。

5）拌合物礦物摻合料：在混凝土中摻入粉煤灰、礦渣、石灰石粉和硅灰等礦物摻合料，與Ca（OH）2反應(yīng)，會(huì)降低混凝土的堿度，從而使混凝土抗碳化能力減弱。

另外，混凝土的碳化還與混凝土的抗凍防滲外加劑的摻量、滲透系數(shù)、附近水的更新速度、水流速度、水壓力等有密切的關(guān)系。

3 材料與方案選擇

目前水工混凝土防碳化主要采用以下兩種材料：

一是聚合物水泥基類(lèi)涂料，是由丙烯酸共聚乳液或苯丙乳液、水泥、石英砂、外加劑組成的水性涂料；二是環(huán)氧類(lèi)涂料，以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)，是一種油性涂料，同時(shí)又分為溶劑型環(huán)氧涂料和無(wú)溶劑型環(huán)氧涂料，目前以無(wú)溶劑型環(huán)氧涂料為主。

從目前防碳化處理效果及使用情況分析，二者對(duì)比如下：

1）防碳化性能：兩種涂料均能滿足工程要求；2）環(huán)保要求：兩種材料均為綠色環(huán)保材料，聚合物水泥基涂料稍優(yōu)；3）耐老化性能：兩種材料均能滿足要求，聚合物水泥基涂料稍優(yōu)；4）黏結(jié)強(qiáng)度、韌性：環(huán)氧類(lèi)涂料比優(yōu)于聚合物水泥基涂料稍優(yōu)；5）防碳化、防腐蝕效果：環(huán)氧類(lèi)涂料比優(yōu)于聚合物水泥基涂料稍優(yōu)；6）每平方工程造價(jià)：兩者相當(dāng)。

綜合考慮工程所處環(huán)境、施工條件、防碳化技術(shù)要求、火災(zāi)隱患、工程造價(jià)等影響，采用HY804環(huán)丙涂層（專(zhuān)利材料）作為岞山橡膠壩壩墩鋼筋混凝土碳化處理的優(yōu)選方案。材料檢測(cè)性能指標(biāo)及要求見(jiàn)表1：

表1 HY801底界面劑性能指標(biāo)

4 施工工藝

4.1 基層處理

采用打磨工藝對(duì)混凝土表面及剝蝕修補(bǔ)部位進(jìn)行處理，將表面的疏松、風(fēng)化、剝蝕層徹底清理干凈，露出堅(jiān)硬、牢固、新鮮的混凝土基面；對(duì)于鋼筋銹蝕部位應(yīng)作徹底除銹處理；用高壓水槍將表面沖洗干凈，晾曬至含水率達(dá)到技術(shù)要求。

表2 HY804有機(jī)硅環(huán)丙樹(shù)脂涂料性能指標(biāo)

表3 M901丙烯酸聚氨酯面漆

4.2 材料配制

嚴(yán)格按照配合比配制，不得隨意增加稀料進(jìn)行稀釋?zhuān)粐?yán)格按一次性用料量配制，隨拌隨用，充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

4.3 施工過(guò)程

混凝土表面含水率合格后，均勻涂刷1道HY801底涂界面劑；底涂界面劑表干后，依次刮涂1~2道HY804有機(jī)硅環(huán)丙樹(shù)脂涂料（根據(jù)設(shè)計(jì)厚度而定，一般大于1.2mm），各道涂層之間間隔時(shí)間以上道涂層表干為準(zhǔn)。對(duì)于存在蜂窩、麻面、破損嚴(yán)重的部位可適當(dāng)增加涂層道數(shù)；待最后一道涂料表干后，采用砂紙進(jìn)行打磨，然后噴涂1道M901丙烯酸聚氨酯面漆，自然養(yǎng)護(hù)3d即可投入運(yùn)行。

4.4 注意事項(xiàng)

混凝土表面含水率必須達(dá)到合格后，才能進(jìn)行涂層施工；環(huán)境溫度宜在5~35℃，相對(duì)濕度不大于85%，大風(fēng)、雨霧及高溫環(huán)境不宜施工。

4.5 施工成果

岞山橡膠壩及附屬設(shè)施共處理混凝土表面碳化面積2850m2，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合驗(yàn)收，涂層表面光澤、顏色均勻，處理面平整、無(wú)空鼓、脫落、針眼現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的效果。