混凝土碳化處理方法探析

徐波

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海200092）

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混凝土碳化處理方法探析

徐波

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海200092）

［摘 要］文中介紹對(duì)于不同部位，不同碳化程度的混凝土，采用不同的處理方法，達(dá)到封閉碳化通道，阻止或盡可能減緩?fù)饨缬泻怏w進(jìn)入混凝土內(nèi)部侵蝕，使混凝土內(nèi)部和鋼筋始終處于高堿性環(huán)境中，使之延長(zhǎng)混凝土和鋼筋的使用壽命的目的。

［關(guān)鍵詞］混凝土結(jié)構(gòu)；碳化處理；環(huán)氧厚漿涂料；丙乳砂漿

1　工程背景

臨洪西泵站位于連云港市北郊，距離市區(qū)10 km，臨洪閘下游800 m處臨洪河西側(cè)，承擔(dān)著烏龍河流域防洪排澇任務(wù)，是保障連云港市區(qū)及東?？h農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命安全的重要的水利工程，具有排澇、擋洪等綜合功能。該泵站于1976年12月動(dòng)工興建，1979年7月建成投產(chǎn)。根據(jù)（SL252-2000）《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》、（GB50265－2010）《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》等的有關(guān)規(guī)定，臨洪西泵站工程等別為Ⅱ等，泵站規(guī)模為大（2）型。

2　存在問(wèn)題

該站受當(dāng)時(shí)施工條件限制，土建工程和機(jī)電設(shè)備、輔助設(shè)備和設(shè)施存在較多問(wèn)題。經(jīng)過(guò)30年多年的運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和復(fù)核，工程不符合安全運(yùn)行要求，其存在主要問(wèn)題如下：

1）工程老化日趨嚴(yán)重，建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、房屋結(jié)構(gòu)及部分門窗、上下游建筑物、快速閘門等水工建筑物均嚴(yán)重老化、碳化、開裂，許多承重構(gòu)件鋼筋銹脹，主筋截面大幅度削弱甚至銹斷，病害非常嚴(yán)重，拍門、快速閘門嚴(yán)重漏水。

2）機(jī)電設(shè)備老化，故障率較高，損壞嚴(yán)重。主機(jī)絕緣老化，電機(jī)定子繞組發(fā)生擊穿現(xiàn)象，水泵導(dǎo)軸承處漏油、進(jìn)水，大軸、導(dǎo)軸承嚴(yán)重磨損等。

3）上下游引河和護(hù)坡嚴(yán)重淤積，泵站排澇時(shí)水泵處于非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，水泵效率低。多次強(qiáng)排澇時(shí)揚(yáng)程僅有1.0～3.0 m，與原設(shè)計(jì)所確定的水位組合有較大的差異，水泵長(zhǎng)期處于低效率區(qū)運(yùn)行。

4）部分觀測(cè)設(shè)施已不能觀測(cè)，其中站身測(cè)壓管已全部被堵塞，測(cè)壓表無(wú)法觀測(cè)。

在此主要針對(duì)泵站泵房混凝土結(jié)構(gòu)的碳化問(wèn)題提出針對(duì)性的處理措施。

3　碳化混凝土處理設(shè)計(jì)

混凝土的碳化程度不同，部位不同，處理方法也不同，防碳化處理的目的就是封閉碳化通道，阻止或盡可能減緩?fù)饨缬泻怏w進(jìn)入混凝土內(nèi)部侵蝕，使混凝土內(nèi)部和鋼筋始終處于高堿性環(huán)境中，延長(zhǎng)混凝土和鋼筋的使用壽命。幾種處理方法如下：

1）對(duì)碳化深度過(guò)大，鋼筋銹蝕明顯，危及結(jié)構(gòu)安全的構(gòu)件應(yīng)拆除重建。

2）對(duì)于碳化深度較小并小于鋼筋保護(hù)層厚度，碳化層比較堅(jiān)硬的，可用優(yōu)質(zhì)涂料封閉。

3）對(duì)碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度或碳化深度較小但碳化層疏松剝落的，均應(yīng)鑿除碳化層，粉刷高強(qiáng)砂漿或澆筑高強(qiáng)混凝土。

4）對(duì)鋼筋銹蝕嚴(yán)重的，應(yīng)在修補(bǔ)前除銹，并應(yīng)根據(jù)銹蝕情況和結(jié)構(gòu)需要加補(bǔ)鋼筋。

根據(jù)泵房室內(nèi)和室外的不同環(huán)境，分別采用了不同的處理方法。

3.1泵房?jī)?nèi)碳化混凝土處理設(shè)計(jì)

泵房?jī)?nèi)混凝土處于室內(nèi)環(huán)境，混凝土碳化程度相對(duì)較輕，碳化層深度較小，碳化層混凝土強(qiáng)度相對(duì)較高，推薦使用環(huán)氧厚漿涂料進(jìn)行泵房?jī)?nèi)部混凝土表面的防碳化處理，不但可以達(dá)到防碳化目的，對(duì)原結(jié)構(gòu)基本無(wú)破壞，同時(shí)施工工藝簡(jiǎn)單，維修工程量少，造價(jià)低。

環(huán)氧厚漿涂料是由環(huán)氧基料、增韌劑、防銹防滲材料及固化劑等多種成分組成，適用于混凝土表面封閉。它具有如下一些特點(diǎn)：

1）穩(wěn)定性好。該涂料在大氣、淡水、海水及堿性溶液等介質(zhì)中長(zhǎng)期穩(wěn)定。

2）物理機(jī)械性能好。該涂料附著力強(qiáng)，涂層堅(jiān)硬耐磨，耐熱性及電絕緣性好。

3）密封性能好。該涂料涂刷后能完全密封受涂物表面，耐水、耐濕。

4）保護(hù)周期長(zhǎng)。使用壽命在12年以上。

5）施工方便。既適合手工涂刷，又適合機(jī)械噴涂。

該涂料在施工前，應(yīng)先對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理，除掉混凝土表面的污跡、浮物，一般有手工清理和機(jī)械清理兩種方法。手工清理用鋼絲刷在混凝土表面來(lái)回拉刷，直至去掉混凝土表面的污跡，再用水清洗。機(jī)械清理常用噴砂及高壓水、高壓氣沖洗，以不損傷混凝土表面為限。表面清理后，對(duì)于混凝土上顯露出來(lái)的裂縫、蜂窩、麻面等缺陷要先進(jìn)行修補(bǔ)，完全補(bǔ)好后才能進(jìn)行涂裝，這樣才能徹底保護(hù)混凝土?；炷帘砻嫣幚砗蟠耆稍锖蟛拍苓M(jìn)行涂裝。

環(huán)氧厚漿涂料分甲、乙兩組分，使用時(shí)一般按甲、乙組分比7∶1混合均勻后使用。配制量要根據(jù)需求適量配制，及時(shí)用完。二次涂裝要在一次涂裝漆膜完全干燥后進(jìn)行。

環(huán)氧厚漿涂料的人工涂裝方法與一般涂料相同，機(jī)械噴涂采用高壓無(wú)氣噴涂工藝。

環(huán)氧厚漿涂料固體組分少，揮發(fā)組分少，一般應(yīng)涂刷3～4遍，厚度達(dá)到250 μm左右，用量0.5～ 0.6 kg/m2。

3.2泵房外碳化混凝土處理設(shè)計(jì)

泵房外部混凝土處于室外環(huán)境，而且大部分處于水位變動(dòng)區(qū)，混凝土碳化程度相對(duì)較重，碳化層深度較大，碳化層混凝土強(qiáng)度相對(duì)較低，建議鑿除碳化層混凝土，粉刷高強(qiáng)砂漿或澆筑高強(qiáng)混凝土。

參照目前國(guó)內(nèi)已有的工程實(shí)例，推薦使用丙乳砂漿進(jìn)行泵房外部混凝土表面的防碳化處理。

丙乳是丙烯酸酯共聚乳液的簡(jiǎn)稱，是一種高分子聚合物的水分散體，是一種水泥改性劑。加入水泥砂漿中為聚合物水泥砂漿，屬于高分子聚合物乳液改性水泥砂漿，適用于水利、公路、工業(yè)及民用建筑等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防滲、防腐護(hù)面和修補(bǔ)工程。

丙乳砂漿與普通砂漿相比，具有極限拉伸率提高1～3倍，抗拉強(qiáng)度提高1.35～1.5倍，抗拉彈性模量降低，收縮小，抗裂性顯著提高，與混凝土面、老砂漿及鋼板黏結(jié)強(qiáng)度提高4倍以上，2 d吸水率降低10倍，抗?jié)B性提高1.5倍，抗氯離子滲透能力提高8倍以上等優(yōu)異性能，使用壽命基本相同，且具有基本無(wú)毒、施工方便、成本低以及密封作用，能夠達(dá)到防止老混凝土進(jìn)一步碳化、延緩鋼筋銹蝕速度、抵抗剝蝕破壞的目的。

丙乳砂漿施工與普通砂漿相似，可人工涂抹，也可以機(jī)械噴涂，并結(jié)合潮濕面粘結(jié)，無(wú)毒，與基礎(chǔ)混凝土溫度適應(yīng)性好，耐大氣老化，使用壽命長(zhǎng)（目前已有20年的使用實(shí)例），克服了環(huán)氧砂漿常因膨脹系數(shù)大于基地混凝土而開裂脫落的缺點(diǎn)。

丙乳砂漿的施工工藝為：混凝土表面鑿毛、沖洗、刷丙乳凈漿打底、粉丙乳砂漿，養(yǎng)護(hù)14 d，再丙乳凈漿刷面。丙乳砂漿粉層厚度一般為2cm左右，實(shí)際粉刷厚度不應(yīng)小于碳化層混凝土的鑿除厚度。

4　結(jié)論

通過(guò)以上的處理方法，達(dá)到了封閉碳化通道，阻止或盡可能減緩?fù)饨缬泻怏w進(jìn)入混凝土內(nèi)部侵蝕，使混凝土內(nèi)部和鋼筋始終處于高堿性環(huán)境中，延長(zhǎng)混凝土和鋼筋的使用壽命的目的。

［參考文獻(xiàn)］

［1］洪定海.混凝土中鋼筋的銹蝕與保護(hù)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社,1998.

［2］張衛(wèi)國(guó).混凝土碳化機(jī)理及處理措施［C］.技術(shù)創(chuàng)新論文集，2007.

［中圖分類號(hào)］TV331

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）05－0023－02

[收稿日期]2016-01-12