豐南孫茂莊泵站混凝土維修加固及施工

楊 鐸，畢東華

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

1 工程概況

孫茂莊泵站位于唐山市豐南區(qū)西部還鄉(xiāng)河分洪道左岸，距孫茂莊村約1.0km，為灌排兩用泵站。泵站樞紐建筑物主要包括主廠房、副廠房、進(jìn)水前池、出水池、灌進(jìn)閘、灌出閘、排進(jìn)閘、排出閘、防洪閘、排灌涵洞等。樞紐建筑物以漿砌石及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。泵站建于1973年，運行至今已30多年，受當(dāng)時資金、技術(shù)和裝備條件的制約，建站標(biāo)準(zhǔn)較低，特別是經(jīng)過1976年唐山大地震后，泵站建筑物不同程度地出現(xiàn)了裂縫、變形，雖然經(jīng)過了加固，但是仍然存在隱患。目前，泵站土建破損，進(jìn)、出水閘和穿堤涵洞部位混凝土出現(xiàn)碳化、剝落、露筋，泵房吊車梁、電機(jī)梁、水泵梁混凝土表面出現(xiàn)裂縫、剝落現(xiàn)象，影響泵站安全運行。因此，需要對破損、老化部位混凝土進(jìn)行維修加固處理。

2 混凝土維修加固處理

對進(jìn)、出水閘和穿堤涵洞等長期受水流沖刷、有防滲要求的混凝土結(jié)構(gòu)，采用以TB－砼寶為主的系列產(chǎn)品進(jìn)行缺損補(bǔ)強(qiáng)加固和破損鑿除修補(bǔ)處理以及整體外露表面防滲防碳化處理；對泵房吊車梁、電機(jī)梁、水泵梁等出現(xiàn)裂縫的受彎混凝土構(gòu)件，采用粘貼碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固。

2.1 進(jìn)、出水閘和穿堤涵洞部位混凝土維修加固

（1）對混凝土結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)凍融剝蝕、老化破損、露筋、碳化、蜂窩麻面、腐蝕的部位進(jìn)行鑿出和修補(bǔ)，選用的材料為HYF-界面劑和TB-Ⅲ砼寶。

TB-砼寶Ⅲ型是由聚合物液料加特種添加劑形成的，具有以下優(yōu)點：①粘結(jié)性能優(yōu)良；②抗壓強(qiáng)度高，耐沖磨性能好；③可在潮濕基面施工；④干縮變形小，抗裂性和抗?jié)B性優(yōu)良；⑤抗凍耐腐蝕。

TB-砼寶Ⅲ具體技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 TB-Ⅲ砼寶主要技術(shù)指標(biāo)

（2）對保留的所有老混凝土結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行整體防滲防碳化翻新處理，選用材料為TB-Ⅱ砼寶底料和TB-Ⅱ砼寶面料。

TB-砼寶Ⅱ型產(chǎn)品是由聚合物增韌復(fù)合而成的三元脂乳液，并添加了多種助劑，具有以下優(yōu)點：①固化成膜快速，整體無縫，防滲性能好；②耐高、低溫性能良好；③耐水性強(qiáng)，長期水泡情況下不開裂、不起皮、不剝落；④中性，耐酸堿；⑤適用范圍廣，與混凝土、塑料板、鍍鋅板等材料有良好的粘結(jié)力；⑥性能穩(wěn)定，無毒無污染。

TB-砼寶Ⅱ具體技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 TB-Ⅱ砼寶主要技術(shù)指標(biāo)

2.2 泵房吊車梁、電機(jī)梁、水泵梁部位混凝土維修加固

對于出現(xiàn)裂縫的混凝土梁，采用粘貼碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固。

粘貼碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)是將浸透了樹脂膠的碳纖維布粘貼在清理干凈的混凝土結(jié)構(gòu)表面，使其與混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合為一個整體，達(dá)到加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的目的。碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的基本原理是，將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用特殊環(huán)氧樹脂膠預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)片材。用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)劑沿垂直于裂縫方向粘貼在梁的表面形成一個新的復(fù)合體，提高其抗裂性能。碳纖維布及粘結(jié)材料性能指標(biāo)分別見表3和表4。

表3 碳纖維布的規(guī)格及性能指標(biāo)

表4 粘結(jié)材料的主要性能指標(biāo)

碳纖維布垂直于裂縫在三面（即梁底和側(cè)面1/2梁高以下）粘貼，粘貼碳纖維長度大于裂縫范圍1～2m。

3 混凝土維修加固施工

3.1 混凝土鑿除和修補(bǔ)施工

3.1.1 材料選用

HYF-界面劑；TB-Ⅲ砼寶。

3.1.2 施工要求

①先將破損混凝土徹底鑿除，露出堅實新基面；打磨并沖洗基面，干凈無塵，無明水；②涂刷2道HYF界面劑，分層抹壓TB-Ⅲ砼寶。

3.1.3 驗收標(biāo)準(zhǔn)

與基層粘結(jié)牢固，無脫落現(xiàn)象；刮抹層平整，無沙眼、無起鼓、無開裂、無漏刮處；刮抹層厚度必須達(dá)到要求厚度。

3.2 混凝土翻新施工

3.2.1 材料選用

TB-Ⅱ砼寶底料；TB-Ⅱ砼寶面料。

3.2.2 施工要求

先將原混凝土基面進(jìn)行徹底清除，露出堅實新基面；打磨并沖洗基面，干凈無塵，無明水，無疏松混凝土；涂刮2遍TB-Ⅱ砼寶底料，涂刷2遍TB-Ⅱ砼寶面料，使混凝土表面平整光滑，翻舊如新，增強(qiáng)老混凝土的耐久性。

3.2.3 驗收標(biāo)準(zhǔn)

與基層粘結(jié)牢固，無脫落現(xiàn)象；涂刮層平整，無沙眼、無起鼓、無開裂、無漏刮處；涂刮層厚度必須達(dá)到要求厚度。

3.3 粘貼碳纖維布施工

3.3.1 施工要求

3.3.1.1 混凝土基底處理

先清除被加固梁表面剝落、疏松及蜂窩等劣化混凝土，清除表層雜質(zhì)，露出新混凝土面，對較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后應(yīng)用TB-Ⅲ砼寶填平修復(fù)平整，后對表面存在的凹凸糙紋用砂紙打磨平整，轉(zhuǎn)角部位要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑應(yīng)不小于10mm。將混凝土表面清理干凈并保持干燥。

3.3.1.2 涂刷底層樹脂

用滾桶刷或毛刷將配制好的底層樹脂均勻涂抹于混凝土構(gòu)件表面，厚度不超過0.4mm，不得漏刷或有流淌、氣泡，待樹脂固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫定），再進(jìn)行下一道工序。

3.3.1.3 找平處理

對混凝土表面凹陷部位及出現(xiàn)高度差的部位采用找平樹脂進(jìn)行填補(bǔ)，使混凝土表面盡量平整。對于轉(zhuǎn)角用找平樹脂將其修補(bǔ)為光滑的圓弧，半徑不小于10mm。找平樹脂須固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定），方可再進(jìn)行下一道工序。

3.3.1.4 粘貼碳纖維布

貼布前在需要粘貼的混凝土表面均勻地涂刷粘結(jié)樹脂，涂量標(biāo)準(zhǔn)為500～600g/m2；貼布時用專用工具沿著纖維方向多次滾壓，使樹脂完全滲浸入碳纖維布中。粘貼纖維布30min后，再均勻涂刷樹脂，涂量標(biāo)準(zhǔn)為300～200g/m2。碳纖維布粘貼要密實、平整。

為了防止碳纖維布老化，使碳纖維布表面的顏色與原混凝土接近，在碳纖維表面涂刷一層TB-Ⅱ砼寶防碳化涂料。

3.3.1.5 養(yǎng)護(hù)

粘貼碳纖維布后需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化。達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度所需自然養(yǎng)護(hù)的時間：平均氣溫在10℃以下時，需要2周；平均氣溫在10℃以上時，需要1周。在此期間，應(yīng)防止碳纖維貼片受到硬性沖擊。

3.3.2 質(zhì)量檢查

粘貼碳纖維布所用的碳纖維布及粘結(jié)劑等必須符合規(guī)范及有關(guān)規(guī)定，檢查產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗報告是否符合要求。

每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進(jìn)行檢驗，如施工質(zhì)量不能滿足要求時，應(yīng)立即采取補(bǔ)救措施或返工。

施工結(jié)束后的現(xiàn)場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量為主。當(dāng)出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實現(xiàn)象，空鼓面積小于10000mm2，可采取針管注膠的方法進(jìn)行補(bǔ)救；空鼓面積大于10000mm2時，應(yīng)將空鼓處碳纖維布切除，重新搭接并粘上等量的碳纖維布，搭接長度應(yīng)不小于100mm。當(dāng)粘結(jié)面積小于90%，則判定為粘結(jié)無效，需重新施工。

4 結(jié)語

TB－砼寶系列產(chǎn)品是以復(fù)合聚合物乳液和特種添加劑等為主要材料，采用高科技手段加工而成，是具有防滲耐磨、補(bǔ)強(qiáng)加固、防腐防碳化、美觀裝飾等多功能的材料。在混凝土修補(bǔ)、防滲、補(bǔ)強(qiáng)等方面應(yīng)用廣泛。

粘貼碳纖維補(bǔ)強(qiáng)與傳統(tǒng)的加大混凝土截面、粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比，具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外，采用該施工方法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。

該工程于2010年3月開始施工，至5月施工結(jié)束，經(jīng)過維修加固，各部位混凝土均達(dá)到了設(shè)計要求。泵站至今已運行2a，各部分功能運轉(zhuǎn)正常，取得了良好的效果，為今后類似工程的設(shè)計、施工積累了經(jīng)驗。

［1］GB 50367—2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范 ［S］.

［2］SL191—2008，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 ［S］.

［3］河北省水利水電勘測設(shè)計研究院.唐山市豐南津唐運河泵站更新改造工程孫茂莊泵站技施設(shè)計報告［R］.2009.

［4］GB/T 20490—2008，結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用碳纖維片材 ［S］.

［5］CECS146:2003，碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.