關(guān)于水閘混凝土構(gòu)件老化及加固技術(shù)探討

丁桂清

摘要：本文簡(jiǎn)要分析了水閘混凝土構(gòu)件老化現(xiàn)象，并針對(duì)老化問題給予了相應(yīng)的加固技術(shù)和增強(qiáng)加固性的建議，有利于確保水閘除險(xiǎn)的安全鑒定和加固工作的順利開展。

關(guān)鍵詞：水閘；混凝土構(gòu)件；老化；加固；處理技術(shù)

1 水閘混凝土構(gòu)建老化分析

鋼筋銹蝕是混凝土構(gòu)件老化中常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，首先銹蝕的部位是箍筋，當(dāng)縱筋銹蝕截面損失率在 5%～10%左右時(shí)，很多箍筋就已經(jīng)銹斷?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水閘鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題，主筋的外面是鋼筋混凝土土梁構(gòu)件的箍筋位置，且直徑相對(duì)較小，如果發(fā)生界面損失，會(huì)比其他部位更加敏感。箍筋銹蝕后往往會(huì)造成以下幾種情況：①混凝土保護(hù)層銹脹開裂；②箍筋截面面積減小的同時(shí)，其彈性模量和屈服強(qiáng)度都會(huì)下降。因此，在很大程度上箍筋銹蝕會(huì)影響鋼筋混凝土抗剪承載能力。

2 水閘混凝土結(jié)構(gòu)老化加固處理技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固處理

（1）外包鋼加固法。外包剛加固法是采用型鋼外包于構(gòu)件四角，此方法在我國(guó)屬于應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)加固技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)為受力較為可靠，施工簡(jiǎn)便，工作量小，一些不允許增大原構(gòu)件截面尺寸卻要求大幅度提高界面承載力的混凝土結(jié)構(gòu)加固運(yùn)用此技術(shù)取得了良好的效果。外包鋼加固法分為干式外包鋼加固和濕式外包鋼加固，前者原構(gòu)件與型鋼之間無任何縫隙的粘連，雖然有時(shí)會(huì)用砂漿水泥填充，但結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞卻不能保證，外包鋼架只能單獨(dú)受力，不能與原構(gòu)件協(xié)同整體工作。濕式外包鋼采用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方法粘連構(gòu)件和外包鋼，讓兩者協(xié)同受力。兩種加固方法相比，干式外包鋼的承載能力不如濕式外包鋼，但在施工方面工藝簡(jiǎn)單，較為方便。

（2）粘鋼加固法。粘鋼加固法的效果主要取決于粘結(jié)施工質(zhì)量，所以應(yīng)做好表面處理，卸荷、配膠、涂覆膠劑粘貼固定與加壓及固化等措施。首先表面處理是粘鋼加固施工過程中最關(guān)鍵的程序，它包括鋼板貼合面和加固構(gòu)件結(jié)合面處理，用高強(qiáng)度水泥砂漿修補(bǔ)局部有破損的部位，之后再繼續(xù)處理。其次是卸荷，粘鋼前宜對(duì)構(gòu)件進(jìn)行卸荷是為了減輕粘鋼板的壓力和應(yīng)變滯后現(xiàn)象，針對(duì)有次梁作用的主梁如果采用千斤頂頂升的方式進(jìn)行卸荷。第三是配膠，粘鋼使用的粘結(jié)劑應(yīng)在使用前做好檢驗(yàn)工作，合格方可使用。配制過程中要遵照產(chǎn)品說明書，通常采用軸式攪拌器進(jìn)行攪拌，色澤均勻后可以停止攪拌。應(yīng)避免在攪拌時(shí)有油污進(jìn)入容器，保持容器內(nèi)的干凈，按照同一方向進(jìn)行攪拌是為防止容器內(nèi)進(jìn)入空氣而形成氣泡降低粘結(jié)性能。第四是涂覆膠劑粘貼，用抹刀把配制好的粘結(jié)劑涂抹在已經(jīng)處理完畢的鋼板或混凝土表面，使結(jié)合面可以充分?jǐn)U散、浸潤(rùn)膠液，之后將鋼板貼于預(yù)定位置并用手輕輕敲擊鋼板，如聲音顯示無空洞聲，表現(xiàn)粘貼密實(shí)，反之應(yīng)重新粘貼。第五是固定、加壓、與固化，用卡具支撐粘貼好的鋼板適當(dāng)加壓，迫使膠液從鋼板邊擠出為度。粘接劑可在 20℃以上的常溫下固化24 h即可拆除支撐，3天便可受力使用。如溫度無法達(dá)至常溫，一般用紅外線燈等人工加熱。在固化期間不得擾動(dòng)鋼板，保證良好的固化效果。

（3）噴射混凝土加固。噴射混凝土常用于灌筑墻壁、天棚等薄壁結(jié)構(gòu)的襯里及鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，當(dāng)構(gòu)件表面出現(xiàn)露筋、蜂窩、狗洞等破損現(xiàn)象但沒有損害到鋼筋時(shí)，可采用鋼纖維混凝土和噴射混凝土進(jìn)行加固。采用鋼纖維噴射混凝土做初期支護(hù)時(shí)，應(yīng)滿足圍巖的地質(zhì)條件和變形量級(jí)的韌度指標(biāo)，確定噴層厚度，不宜大于150 mm。鋼纖維不得有明顯的銹蝕或油漬等妨礙鋼纖維與水泥粘結(jié)，如果內(nèi)部含有因加工不良造成的表面嚴(yán)重銹蝕，銹蝕的纖維和鐵銹粉等雜質(zhì)的總重量不應(yīng)超過鋼纖維重量的 1%。鋼纖維噴射混凝土攪拌工藝應(yīng)確保在拌合物中鋼纖維不產(chǎn)生結(jié)團(tuán)，分散均勻，可采用水泥、粗細(xì)骨料干拌后加水濕拌的方法。

2.2 混凝土碳化的處理

混凝土碳化部位、程度、處理方法都存有很大的差別。鋼筋銹蝕會(huì)因過大的碳化深度而威脅到結(jié)構(gòu)安全，碳化層較堅(jiān)硬的可采用優(yōu)質(zhì)涂料封閉。防碳化處理的目的是要阻止或盡可能地減緩?fù)饨缬泻怏w對(duì)混凝土內(nèi)部的侵蝕，使鋼筋和混凝土內(nèi)部一直處于密實(shí)環(huán)境中。所以，混凝土碳化處理措施有以下幾點(diǎn)：首先是表面處理，處理混凝土表面應(yīng)先除掉上面的浮物和污跡，一般會(huì)采用機(jī)械處理和手工處理。機(jī)械處理常用高壓氣和高壓水沖洗，以不損傷混凝土表層為前提。手工清理是在混凝土上用鋼絲刷來回拉刷到除掉混凝土表面的污跡為準(zhǔn)，之后再用清水沖洗。處理完表面后修補(bǔ)混凝土上顯露出來的裂縫和麻面等缺陷，修好才能涂裝，有利于保護(hù)混凝土。其次是涂料使用要求，使用環(huán)氧原漿的涂料一般按照甲、乙兩組以 7∶1 混合均勻后使用，根據(jù)要求配置涂料，便于及時(shí)取用。此外，還有聚脲彈性體防碳化處理，此處理技術(shù)是繼水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低污染涂裝技術(shù)后，適應(yīng)環(huán)保需求而研發(fā)的一種無污染的綠色材料，對(duì)環(huán)境溫度、濕度都不敏感，尤其適用于水閘混凝土等外部使用，施工時(shí)受環(huán)境溫度、濕度影響小。噴涂聚脲材料時(shí)，底材在-40℃的低溫、高濕度時(shí)也可施工，甚至可在水面和冰面固化。

2.3 混凝土裂縫的處理

水閘混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫是比較常見的，通常鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以限裂為準(zhǔn)，當(dāng)工程遭受到裂縫危害時(shí)才需要處理。原則上裂縫寬度超過規(guī)范要求或有貫穿性裂縫時(shí)必須處理。首先是貫穿性裂縫的處理：結(jié)構(gòu)分縫不合理是引起貫穿性裂縫的主要原因，如果按照死縫處理，在附近仍然會(huì)出現(xiàn)同樣的裂縫，所以，需作為活動(dòng)縫隙處理，以此來滿足耐久性和防滲的要求。采用粘貼碳纖維布和芳綸纖維布等加固型材料封閉表面。其次是一般性淺表裂縫處理：若縫寬小于規(guī)范要求，處理方式可采用一種水泥基的涂抹材料，其高抗凍性功效可加快裂縫愈合。若縫寬超過規(guī)范要求，一般采用在鑿槽后用水泥砂漿封閉，采用聚合物砂漿，和調(diào)試砂漿顏色而增強(qiáng)裝飾效果。

3 增強(qiáng)混凝土構(gòu)件加固技術(shù)

根據(jù)目前水閘混凝土構(gòu)件老化現(xiàn)狀，首先在技術(shù)材料控制方面，應(yīng)關(guān)注水泥的品種和其具體性能，以堿性含量小、水化熱度較低、干縮性好，耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)質(zhì)品種水泥，選擇基料時(shí)要考慮其堿活性，避免堿基料發(fā)生反應(yīng)而造成其他方面的隱患，還應(yīng)充分考慮基料的吸水性和耐蝕性，改善其和易性和密實(shí)度，其次，確?；炷恋氖┕?qiáng)度，耐久性和強(qiáng)度本質(zhì)聯(lián)系是建立在混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)之上的，會(huì)直接影響水灰比。如果水灰比有所降低，那么隨之下降的就是孔隙率。與此同時(shí)，混凝土的抗?jié)B性會(huì)在孔隙率降低之后得到提升，保證相關(guān)耐久性指標(biāo)。提高混凝土的性能，可以在已有的技術(shù)條件下?lián)饺肽承┗钚曰牡V物材料，既能降低游離氧化鈣的含量，還可提高混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度和密實(shí)度。第三，主管部門定期檢查所有水閘建筑物，建立水閘構(gòu)件老化檔案，便于及時(shí)補(bǔ)救，對(duì)于構(gòu)件嚴(yán)重老化水閘則建議拆除重建。此外，還要加強(qiáng)工程管護(hù)，做好工程日常養(yǎng)護(hù)工作，延緩工程老化周期，運(yùn)用計(jì)算機(jī)等先進(jìn)管理技術(shù)管理重要大中型水閘，實(shí)現(xiàn)水閘安全高效管理。

4 結(jié)語

綜上所述，大部分混凝土構(gòu)件是由于施工質(zhì)量、運(yùn)行管理或自然老化等不同方面的原因造成的構(gòu)件老化，所以應(yīng)加強(qiáng)控制結(jié)構(gòu)破壞因素、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，重視加固新技術(shù)的運(yùn)用，從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等角度出發(fā)，選取適合的水閘混凝土加固技術(shù)。

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