東平湖進閘混凝土碳化情況及加固措施

　　東平湖水庫是一座防洪洪水庫，系1958年興建，位于黃河由寬河道變化的過渡段上，是確保黃河下游防洪安全的重要措施之一。為了控制運用，60年代初興建了十里堡、徐莊、耿山口三座進湖閘，其后為防御黃河較大的洪水，增加進湖能力，又于1966年-1980年興建了石洼、林辛、十里堡三閘進行加固改建。隨著進湖閘使用年限增長發(fā)現(xiàn)混凝土耐久性不足，多處產(chǎn)生順筋裂縫，特別是鋼筋混凝土碳化深度發(fā)展較快，鋼筋銹蝕嚴重。對此我們及時地采取涂抹氧樹脂水泥砂漿及更新保護層等措施進行處理，效果很好，現(xiàn)作以簡要介紹。

一、進湖閘混凝土耐久性情況調(diào)查

　　為了摸清進湖閘混凝土破壞情況，我們于1988年汛前對5座進湖閘混凝土進行了全面調(diào)查。結(jié)果表明，由于設(shè)計時對混凝土耐久性未提出明確要求，施工時又只注意了混凝土強度而忽視了耐久性，致使進湖閘混凝土耐久性不足。水位變化區(qū)凍融剝蝕嚴重，個別部位深達50mm以上鋼筋裸露。水上部分普通發(fā)生碳化，特別是未改建的水閘，混凝土發(fā)生嚴重銹蝕，保護層脫落

　　1．未加改建的進湖閘

　　修建徐莊、耿山口、十里堡三座進湖閘時正是50年代末的大躍進時期，當(dāng)時全國基建規(guī)模大，三大主材（水泥、木材、鋼材）比較缺乏，特別是水泥供應(yīng)十分緊張。為了節(jié)約水泥，在設(shè)計施工中采用了降低混凝土的設(shè)計強度，選用較大水灰比，甚至利用混凝土的后期強度等不合適的節(jié)約措施，再上所用水泥質(zhì)量差，設(shè)計時末明確提出耐久性要求，造成進湖閘混凝土耐久性嚴重不足，裂縫縱橫，剝蝕脫落。調(diào)查情況見表1。

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　　徐莊閘系1959年10月動工，1960年1月竣工。該閘除機座為200號，閘墩為100號混凝土外，其余均按150號混凝土設(shè)計，水灰比多為0.6-0.7,28天的抗壓強度平均為142kg/cm2-173 kg/cm2,混凝土不足150號的試件占18%.1978年汛前檢查時,發(fā)現(xiàn)閘墩和機架橋面剝蝕嚴重,剝蝕深達20-50mm.1981年汛前又發(fā)現(xiàn)公路橋攔桿產(chǎn)生順筋裂縫。1984年第五孔機架橋大梁和上游工作大梁發(fā)現(xiàn)有順筋裂縫，縫，縫寬一般為1-5mm,并且發(fā)現(xiàn)較快。到1987年汛前工程普查時，又發(fā)現(xiàn)一、四孔上游工作橋大梁和部分保護層脫落，同時第二孔胸墻上游面也有順筋裂縫，縫寬15-20mm，鋼筋嚴重銹蝕，1988年、1989年對該閘上游工作橋大梁和第五孔機架橋大梁進行了加固處理，處理時鋼筋銹蝕情況見表2。

　　耿山口閘，1959年10月動工，1960年5月竣工。該閘混凝土設(shè)計強度同徐莊閘，28天抗壓強度為15kg/cm2,-175 kg/cm2,均達到設(shè)計要求。1976年發(fā)現(xiàn) 閘墩水位變化區(qū)凍融剝蝕，其后日趨嚴重。1984年汛前工程普查時又發(fā)現(xiàn)公路橋攔桿產(chǎn)生順筋裂縫，縫寬3mm。1988年汛前檢查檢查時測得混凝土碳化深度40-60 mm，已達到鋼筋的保護層。

　　十里堡老閘，1960年2月開工，1961年8月竣工，該閘設(shè)計時除機座為200號混凝土外，其余的均為150號混凝土，為節(jié)約水泥，施工時把閘中都和消力 池下層改為100號混凝土，并利用60天后期強度作為設(shè)計依據(jù)，水灰比為0.5-0.7,28天混凝土平均強度為160 kg/cm2,均達到設(shè)計強度.1978年發(fā)現(xiàn)閘墩水位變化區(qū)凍融剝蝕,公路橋而粗骨料瀑露，1981年公路橋桿產(chǎn)生順筋裂縫,1987年閘墩凍融剝蝕加重，深達50 mm，1988年汛前檢查測得混凝土碳化深度30-60 mm。

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　　2．改建后的進湖閘

　　1976-1981年，在對石洼、林辛、十里堡三閘進行改建時，明確提出了對混凝土耐久性的要求，水灰比嚴格控制在0.6以下,提高了混凝土設(shè)計強度.,并使用了水劑等外加劑。因此，普查時改建部位除石洼閘消力坎稍有凍融剝蝕外，其余各閘各部位的混凝土都堅硬密實，模板印痕清晰可見，碳化深度僅5-10 mm，鋼筋未產(chǎn)生銹蝕，調(diào)查情況詳見表3。

二、混凝土碳化層的處理

　　眾所，周知，混凝土是一種耐久性較好的材料，但鋼筋銹蝕會縮短混凝土的壽命。一般密實度較高的混凝土使用30-50年表面不會產(chǎn)生剝蝕，碳化深度也不會超過10mm，反之，則強度降低，碳化加深。水灰比大的混凝土，幾年后就會因凍融、沖刷、磨損造成表面剝蝕破壞。混凝土碳化發(fā)展較快一般20-30年碳化深度就可達30-70 mm，當(dāng)碳化深度超過保護層時鋼筋將發(fā)生銹蝕，強度降低，混凝土保護層被拉裂，在氧和水的作用下，鋼筋銹蝕將進一步擴大，進而危及構(gòu)件的安全。根據(jù)進湖閘各構(gòu)件的碳化情況，我們采用了以下措施。

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　　1．水泥砂漿罩面

　　此法適用于混凝土表面剝蝕比較嚴重，但碳化深度未過達到鋼筋，鋼筋也未產(chǎn)生銹蝕的部位。十里堡老閘和徐莊閘機架橋面凍融剝蝕區(qū)的處理即采用此法。施工的順序是，先鑿除表面松動的混凝土，后用高壓水槍沖洗干凈，涼干后再用高標(biāo)號水泥砂漿抹平，濕養(yǎng)護14天即可，施工的關(guān)鍵是要徹底鑿除松動的混凝土和沖洗干凈，否則易形成“兩張皮”。

　　2．環(huán)氧樹脂水泥漿抹面

　　此法是用以隔絕空氣中的02和CO2的侵蝕，適用于混凝土表面完整、碳化較淺的情況。對徐莊、耿山口兩閘的弧形鋼琴絲網(wǎng)水泥薄殼閘門面板即用此法處理的，經(jīng)過十幾年的運用，面板碳化深度未發(fā)展，也未發(fā)現(xiàn)鋼絲、鋼筋銹蝕的現(xiàn)象。

　　環(huán)氧樹脂水泥漿配方比例環(huán)氧樹脂1kg,二丁脂150ml，二甲苯150ml，乙二胺80 ml，水泥0.5 kg。一次不要配制過隨配隨用，不宜超過2小時。配制操作程序見附圖。

　　施工方法。先用酒精刷洗混凝土表面，涼干后刷一層環(huán)氧樹脂水泥漿，厚度以不超0.2m m為宜,待干硬后一層環(huán)氧樹脂水泥漿即可.此法防止混凝土碳化效果較好，施工工藝要求嚴格，毒性較大。

　　3．涂抹丙乳水泥砂漿

　　這種處理措施適用于混凝土碳化深度已達鋼筋，混凝土表面有細小順筋裂縫的構(gòu)件。其配制比例：丙乳凈漿配比是丙乳：砂為0.28：1：2（重量比）。施工時先在裂縫處鑿深15mm寬20mm左右的槽，沒有裂縫的部位進行造毛，用清水沖洗干凈，晾干后刷一遍丙乳凈漿硬化后再刷一遍漿，然后用丙乳水泥砂漿補平，壓實壓光濕養(yǎng)護7天，最后再刷兩遍丙乳凈漿。該法的特點是：粘著力大，為普通水泥砂漿的4倍，毒性小，耐老化，抗侵蝕能力強。

　　4．保護層更新加固

　　此法適用于碳化深度超過鋼筋的保護層，表面裂縫較大，保φ護層破壞脫落的構(gòu)件。徐莊閘上游工作橋大梁采用此法處理后，經(jīng)過二年運用，效果很好。

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　　施工方法，首先鑿除舊混凝土，凡是有順筋裂縫，保護層脫落筋處均應(yīng)將混凝土保護層和主筋附近混凝土鑿除，鑿至鋼筋無銹皮、銹斑，滲透不明顯處為止。對因銹蝕截面減少超過25%以上的鋼筋都重新焊接4φ8mm鋼筋，焊接長度不小于10d(鋼筋直徑)，然后進行人工除銹。

　　其次焊接吊鋼絲網(wǎng)。為使新老混凝土更好地結(jié)合，避免出現(xiàn)“兩張皮”情況，在主筋上焊接φ4mm長15mm的鋼筋頭，間隔0.5m，然后掛上鋼絲網(wǎng)并砸彎鋼筋，吊著鋼絲網(wǎng)。

　　第三澆筑400號混凝土保護層。采用425號普通硅酸鹽水泥，水灰比0.55,一級配,加減水劑為水泥用量的5%,濕養(yǎng)護14天拆模,28天強度可達400kg/cm2。

　　作者簡介: 陳丕虎(1962-)男，山東梁山人，高級工程師。主要從事工程建設(shè)管理與防洪治水河方面的研究。