大壩橋梁碳化分析及處理

胡超杰

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

大壩橋梁碳化分析及處理

胡超杰

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

大壩橋梁混凝土碳化嚴(yán)重時，使鋼筋銹蝕、混凝土開裂、剝落、保護層遭受破壞，最終導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞。通過合理的施工方案和較全面的風(fēng)險預(yù)控，有針對性地采取措施，采用噴涂改性V A E水泥砂漿涂料進行防碳化處理方法，確保壩體的安全穩(wěn)定運行。

橋梁混凝土碳化原因；分析；處理；防治措施

TV431

B

1672-5387（2017）12-0049-03

1 引言

潘家口蓄能電廠下池大壩位于潘家口水利樞紐工程下游約6 km處的灤河干流上，為潘家口水利樞紐工程的二期工程，是潘家口抽水蓄能電站的配套工程，下池大壩作為抽水蓄能發(fā)電的反調(diào)節(jié)的擋水建筑物。壩頂長1 098 m，最大壩高28.8 m，壩頂高程151.5 m,大壩共分67個壩段，壩頂由交通橋、檢修橋、機架橋、啟閉機室、廠房等建筑物組成。壩前最高設(shè)計水位144.5m，死水位139.0m，總庫容3243萬m3，有效庫容為1 000萬m3，為日調(diào)節(jié)水庫。壩型為鋼筋混凝土重力壩，混凝土壩、泄洪閘為三級建筑物，下游導(dǎo)墻為四級建筑物。壩址地區(qū)地震烈度為7度，主體建筑物設(shè)防烈度采用7度。大壩左側(cè)安裝燈泡式貫流機組2臺，裝機10 MW。大壩于1984年5月開始興建，1991年4月25日開始蓄水，1993年12月底竣工。

2 下池大壩T型橋梁缺陷情況

2.1 橋梁缺陷存在狀況

1998年潘家口蓄能電廠（二期工程）首次大壩安全定檢，2005年潘家口蓄能電廠（二期工程）第二輪大壩安全定檢，通過現(xiàn)場目測、儀器監(jiān)測、統(tǒng)計資料綜合分析發(fā)現(xiàn)壩頂交通橋、檢修橋、機架橋T型橋梁存在三種缺陷情況：一是橋梁碳化現(xiàn)象；二是橋梁表面細(xì)小裂縫現(xiàn)象；三是兩榀橋梁的橫隔板相互錯位，連接板焊接不滿現(xiàn)象。

2.2 缺陷檢測方法

交通橋梁現(xiàn)場望遠(yuǎn)鏡目測檢查，檢修橋、機架橋橋梁搭設(shè)活動平臺檢查。碳化檢測采用沖擊鉆鉆直徑1.5 cm的孔，混凝土面形成一個小坑，用蘸有1%酚酞酒精溶液的棉花涂抹在孔或小坑內(nèi)，測量碳化深度。

2.3 缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計

機架橋梁碳化測試4個點，深度在13～18 mm之間，平均碳化深度為14.75 mm；檢修橋梁碳化測試4個點，深度在10～23 mm之間，平均碳化深度為14.75 mm；交通橋梁碳化檢測，平均碳化深度為14 mm。

交通橋、檢修橋、機架橋橋梁每個腹板表面普遍存在細(xì)小裂縫，裂縫大多呈豎向垂直分布，從梁頂部向下延伸至梁的底部附近，大多未貫通梁的底面，裂縫長約10～30 cm左右，裂縫寬0.1 mm，裂縫最大寬度為0.3 mm；橋梁的翼板未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫。

交通橋主梁局部存在橫隔板相互錯位現(xiàn)象，錯位10 cm多。

3 橋梁混凝土形成缺陷的原因分析

3.1 橋梁碳化缺陷成因

壩頂交通橋梁、檢修橋梁、機架橋梁長期暴露在大氣中，遭受空氣中CO2向其內(nèi)部侵蝕擴散，使橋梁混凝土表面堿性降低，從而使混凝土逐步趨向中性化從而形成了碳化。

3.2 橋梁裂縫缺陷成因

橋梁裂縫的根本原因是混凝土結(jié)構(gòu)物中應(yīng)力超過了混凝土自身能承受的應(yīng)力強度。橋梁表面裂縫大部分是施工期形成的，主要原因是由于溫差較大引起的，與原有材料不佳、均勻性不好、配合比不優(yōu)、水化熱溫升、自身體積變形及其熱學(xué)、力學(xué)性能達(dá)不到抗裂能力要求等原因有關(guān)，從而導(dǎo)致橋梁表面裂縫出現(xiàn)。再則由于碳化，使橋梁內(nèi)部鋼筋表面原有鈍化膜破壞，在氧和水的作用下氧化銹蝕，鋼筋銹蝕后出現(xiàn)體積膨脹，橋梁混凝土中產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力而把混凝土保護層脹裂，形成沿鋼筋的裂縫。

3.3 橋梁兩榀的橫隔板相互錯位缺陷原因

原設(shè)計T型橋梁上鋪設(shè)鋼筋混凝土，要求兩榀梁的橫隔板間填滿水泥砂漿，并再加焊接連接鋼板使五榀梁連成一體，由于施工原因，相鄰T型梁橫隔板前后錯位、上下錯位，連接鋼板與預(yù)埋件的焊接質(zhì)量較差，存在少焊、缺焊等情況，同時橫隔板間縫隙未按要求進行水泥砂漿填縫，使橫隔板間的連接變得更薄弱，降低了結(jié)構(gòu)的剛度，消弱了橋體的抗振性能。

4 橋梁缺陷處理方法

4.1 橋梁表面基層處理

首先做好橋梁連接板焊接工作，再做橋梁表面基層處理工作。

將橋梁表面因施工原因造成的混凝土附著物、鋼筋頭、模板徹底清理干凈。采用角向磨光機加裝切割片把橋梁外露鋼筋頭割掉，打磨平整，使用手錘拆除殘留在橋梁上的模板，用高壓清洗機壓力為8.0 MPa的高壓水槍沖洗橋梁混凝土表面的灰塵，清洗過后表面還有殘留的灰塵，再用角向磨光機加裝鋼絲刷清理干凈，然后再次用高壓水槍清洗，直至橋梁表面清潔干凈。將所有橋梁裸露及孔洞采用S400水泥砂漿進行修補。修補方法為：先刷S400基漿，配比為：（水泥：S400=2：1）；驗收合格后，涂抹S400水泥砂漿，其配比為：（水泥：細(xì)沙：S400=1：2：0.22），加適量的水（以適合現(xiàn)場刮平為宜）；對橋梁表面的蜂窩、麻面用108水泥膠泥刮平，其配比為：（水泥：108膠=25：5～8）。

4.2 VAE水泥砂漿特性

VAE乳液是醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的簡稱，VAE水泥砂漿是一種新型的柔性防碳化材料，它能夠有效控制新老混凝土、砂漿的界面粘接，提高砂漿的滲透性、耐磨性、粘結(jié)性、抗凍性、耐化學(xué)藥性；VAE水泥砂漿操作簡便，VAE乳液與水泥砂漿一起攪拌，一樣操作，施工不需增加工序，也不需要增加任何設(shè)備；VAE水泥砂漿環(huán)保、無毒、無味，屬于綠色環(huán)保建材。

4.3 噴涂VAE防碳化水泥漿涂料

對已經(jīng)清洗、修補找平的橋梁混凝土表面，經(jīng)廠三級驗收合格后，再進行VAE水泥砂漿碳化噴涂工作。用噴涂機噴涂防碳化涂層，噴涂前混凝土表面應(yīng)風(fēng)干。防碳化涂層共均勻噴涂4遍，每一道涂層表面風(fēng)干經(jīng)驗收合格后，方可噴涂下一層，改性VAE防碳化水泥漿配比（重量比）為：第一道（水：VAE改性乳液：超細(xì)水泥：126添加劑=1：2.0：0.8：0.004）；第二道（水：VAE改性乳液：超細(xì)水泥：126添加劑=1：1.4：1.0：0.0028）；第三道（水：VAE改性乳液：超細(xì)水泥：126添加劑=1：1.4：1.0：0.0028）；第四道（水：VAE改性乳液：超細(xì)水泥：126添加劑=1：1.4：1.0：0.0028）。所噴涂料黑水泥與白水泥比例為：第一道（1：1），第二道（2：3），第三道（1：4），第四道（1：4），以保證噴涂完后表面顏色接近原混泥土顏色。在噴涂中，用水量可適當(dāng)調(diào)整以能夠正常噴涂及噴涂后不起皮，不鼓包為宜。

噴涂施工采用人工涂刷，為保證質(zhì)量，需采用VAE凈漿打底和罩面。在原橋梁混凝土表面，采用高壓水沖洗干凈，待表面呈潮濕狀無積水時，涂刷一層VAE防碳化水泥漿，施工終凝驗收合格后（一般4～6 h），即要進行短期噴水霧養(yǎng)護，霧狀養(yǎng)護至少3 d，然后改用壓力水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間至少7 d。

4.4 修補注意事項

施工中修補材料只能同一個方向刮抹，當(dāng)手觸涂層不粘手時再進行下一層施工，要求刮抹層平整，無砂眼，無起鼓，無開裂，刮抹完成后立即進行噴水濕養(yǎng)護。其次待橋梁混凝土面修補平整完成硬化后即可進行面層VAE材料涂刷，施工時首先涂刷陰陽角等部位，然后進行大面涂刷，大面涂刷可采用滾刷、滾涂。第二遍涂刷與第一遍的涂刷方向呈“十”字交叉的垂直方向施工，在涂料使用過程中不得隨意加水，要少配快用，拌和好的漿料必須在25 min內(nèi)用完，第一遍涂層完成后須間隔24 h才能進行第二遍涂刷。

5 經(jīng)驗與不足

5.1 存在基層孔洞不平

施工中存在橋梁基層孔洞處理不平現(xiàn)象，橋梁基層裸露及孔洞采用S400水泥砂漿進行修補，表面平整處理完畢后，技術(shù)人員應(yīng)進行平整度檢測。原施工方案平整度要求數(shù)據(jù)不具體，現(xiàn)場施工、管理人員平整度鋼板米尺檢測不到位，橋梁基層存在不平度，造成窩工、返工現(xiàn)象，同時影響橋梁表層美觀。

5.2 存在基層鋼筋頭突出

實際施工中存在橋梁基層鋼筋頭處理不到位現(xiàn)象，橋梁基層外露鋼筋頭采用角向磨光機加裝切割片割掉，鋼筋頭切割應(yīng)略微凹進橋梁基層表面，然后打磨填平，否則鋼筋頭切割后略微凸出橋梁基層表面，打磨后，現(xiàn)場檢查沒發(fā)現(xiàn)，涂蓋VAE防碳化水泥漿后，橋梁表面凸起，影響橋梁表層美觀。

5.3 存在橋梁表面色差

橋梁表層VAE防碳化水泥漿第四道配比，用以保證噴涂完后表面顏色接近原混凝土顏色，水泥漿配比施工人員應(yīng)固定，計量上秤，反復(fù)配比、對比顏色，采用表面顏色接近原混凝土顏色。否則會出現(xiàn)橋梁表面VAE防碳化水泥漿色差現(xiàn)象，影響橋梁表層美觀。

5.4 施工過程管理

橋梁碳化施工中每一道工序質(zhì)量把關(guān)都非常重要，上一道工序為下一道工序做鋪墊作用，工序之間環(huán)環(huán)相扣。橋梁碳化施工中，加強施工過程控制，管理人員現(xiàn)場管理做到“眼到、手到、嘴到、心到”；強化施工現(xiàn)場控制，施工人員施工面做到“面到、線到、點到”；施工完成后做到工完、料凈、場地清。

6 結(jié)束語

橋梁碳化是影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一，對橋梁結(jié)構(gòu)進行防碳化處理對提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性具有重要意義。潘家口下池大壩橋梁碳化處理露天作業(yè)，工期長，高空作業(yè)安全風(fēng)險系數(shù)大。橋梁碳化采用VAE防碳化水泥漿封閉處理后，效果顯著，橋梁碳化現(xiàn)象得到有效控制，為水工建筑物的安全穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。

[1]喬生祥.水工混凝土缺陷檢測和處理[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.019

2017-11-01

胡超杰（1988-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電廠水工工作。