建陽電廠冷卻塔人字柱漏筋缺陷加固修復(fù)

王偉，李紅，馮園慶

（棗莊中興商品混凝土有限公司，山東 棗莊 277000）

1 工程概況

建陽電廠自然冷卻通風(fēng)塔，冷卻塔淋水面積為3000m2，塔高 85m。塔筒為現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙曲線旋轉(zhuǎn)簿殼結(jié)構(gòu)，人字柱為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。人字柱直徑為 531mm，沿塔筒圓周等分成 40 對(duì)，共 80 根，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30P8F200。該冷卻塔于 2013 年 12 月交工，投產(chǎn) 5 年后發(fā)現(xiàn)部分人字柱底部混凝土沿螺旋箍筋方向出現(xiàn)裂縫、剝落且箍筋外漏于空氣發(fā)生銹蝕（見圖1），目測(cè)有一半的人柱字出現(xiàn)上述問題，并且還有進(jìn)一步劣化的發(fā)展趨勢(shì)。如果不及時(shí)處理，有可能危及整個(gè)冷卻塔的安全。

圖 1 人字柱鋼筋銹蝕、混凝土剝落

2 原因分析

人字柱是冷卻塔鋼筋銹蝕、混凝土開裂剝落最易發(fā)生破壞的部位[1-2]，造成其破壞的原因可能是混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、混凝土保護(hù)層厚度不足、碳化反應(yīng)引起的混凝土中性化、風(fēng)蝕、雨浸、凍融及氯離子侵蝕中的一種或幾種。只有探明開裂原因才能有針對(duì)性地采取有效措施，從根本上解決問題。

現(xiàn)場(chǎng)清除人字柱表面涂料，利用酚酞溶液測(cè)試混凝土碳化深度，結(jié)果表明碳化深度為 5mm，遠(yuǎn)低于混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì) 25mm。依照 JGJ/T 23—2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，現(xiàn)場(chǎng)選取 5 個(gè)部位進(jìn)行人字柱混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，回彈值在 36～46MPa之間，換算強(qiáng)度達(dá) 36.2～40.2MPa，人字柱混凝土強(qiáng)度符合 C30 要求，因此可以排除混凝土強(qiáng)度不足這個(gè)因素。此外，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土取樣，測(cè)試表明氯離子含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)閱資料和認(rèn)真排查，建陽電廠冷卻塔人字柱鋼筋銹蝕外露原因在于：

（1）人字柱干濕交替頻繁，混凝土長期處于高溫、高濕環(huán)境中，受環(huán)境影響嚴(yán)重。

（2）防腐涂料效果不佳，在使用過程中脫落，八一電廠冷卻塔人字柱均曾出現(xiàn)類似問題。

（3）保護(hù)層厚度要求 25mm，柱傾斜向布置，澆筑混凝土?xí)r鋼筋位移貼近模板，外層混凝土腐蝕脫落后造成鋼筋外露，剝落處混凝土厚度不足 10mm。

3 加固修復(fù)處理方案

針對(duì)冷卻塔人字柱沿箍筋環(huán)向鋼筋銹蝕外露、混凝土開裂等問題，綜合考慮各種維護(hù)加固手段，本工程采用圓柱環(huán)向玻璃纖維網(wǎng)加固、外罩環(huán)氧樹脂砂漿相結(jié)合的方式對(duì)人字柱進(jìn)行加固處理。

3.1 原材料

（1）環(huán)氧樹脂砂漿

環(huán)氧樹脂是一種有機(jī)化合物，它與其它添加劑材料混合后，經(jīng)加熱、攪拌、成型、壓實(shí)，具有很高的強(qiáng)度和韌性，又具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。硬化后可在150～200℃ 溫度范圍內(nèi)長期工作不會(huì)融化，一般在800℃ 以上的高溫作用下才能融化，同時(shí)它的抗凍性能好，耐寒性可達(dá) -50～-55℃。環(huán)氧樹脂砂漿其抗壓強(qiáng)度24 小時(shí)可達(dá)到 75MPa，3 天齡期可達(dá)到 150MPa，所以混凝土裂縫等質(zhì)量缺陷，用環(huán)氧樹脂材料修補(bǔ)加固處理，完全能夠滿足質(zhì)量要求。

（2）玻璃纖維網(wǎng)格布

玻璃纖維網(wǎng)格布以玻璃纖維機(jī)織物為基材，經(jīng)高分子抗乳液浸泡涂層，具有良好的抗堿性、柔韌性，以及經(jīng)緯向高度抗拉力，廣泛用于建筑物內(nèi)外墻體保溫、防水、抗裂等[3]。

3.2 人字柱加固修復(fù)工藝流程

冷卻塔人字柱加固修復(fù)工藝流程如下：水下搭設(shè)加固操作腳手架及保護(hù)平臺(tái)→混凝土鑿除→鋼筋除銹、涂刷阻銹劑→基層打磨→環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)及底漆滿涂→養(yǎng)護(hù)→電動(dòng)打磨，清理→環(huán)氧樹脂修補(bǔ)→第一層面漆噴涂→養(yǎng)護(hù)→電動(dòng)打磨，清理→包裹玻璃纖維網(wǎng)格布→環(huán)氧樹脂修補(bǔ)→第二層面漆噴涂→養(yǎng)護(hù)[4]→人字柱修補(bǔ)加固驗(yàn)收→拆除水中加固操作腳手架。

4 人字柱加固修復(fù)施工

4.1 水中搭設(shè)加固操作腳手架

水中搭設(shè)的加固操作腳手架分三層，操作腳手架隨施工進(jìn)度由上而下拆除（見圖 2）。

圖 2 加固操作腳手架搭設(shè)示意圖

腳手架搭設(shè)必須牢固，每層操作平臺(tái)必須鋪設(shè)毛氈布和塑料布，以防灰塵掉入。滴水面必須設(shè)置兩道鋼絲網(wǎng)或板材，中間增加塑料布和強(qiáng)度較高的毛氈布，鋼絲網(wǎng)用腳架固定牢固，以防大風(fēng)。整個(gè)施工過程不允許水濺入，也不允許有垃圾落入水中。

4.2 環(huán)氧樹脂砂漿的施工

（1）鑿掉損壞混凝土表層至堅(jiān)實(shí)混凝土面，暴露出銹蝕鋼筋，查看周圍相鄰結(jié)構(gòu)混凝土是否存在隱患，如發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及出現(xiàn)裂痕的混凝土應(yīng)及時(shí)鑿除。

（2）用鋼絲刷或電動(dòng)鋼絲輪打磨銹蝕鋼筋表面，去除銹蝕鋼筋表面銹皮及銹蝕。

（3）用鋼筋保護(hù)劑直接涂刷在銹蝕鋼筋表面，對(duì)已經(jīng)銹蝕的鋼筋進(jìn)行鈍化處理，阻止其繼續(xù)銹蝕。

（4）鋼筋銹蝕嚴(yán)重的要進(jìn)行鋼筋補(bǔ)筋處理。

（5）在暴露鋼筋周圍的混凝土表面涂刷表面型遷移性阻銹劑，其目的是對(duì)銹蝕鋼筋的未暴露部位進(jìn)行保護(hù)，阻止其繼續(xù)銹蝕。

（6）基面處理

考慮到本項(xiàng)目施工期間不得污染冷卻塔水體，本工程采用機(jī)械打磨方法去除人字柱表面涂料，沿箍筋開裂走向切 V 型開口，并將松散的混凝土剔鑿干凈。銹蝕鋼筋除銹，并用水泥基鋼筋阻銹劑對(duì)其進(jìn)行鋼筋阻銹處理。

（7）環(huán)氧樹脂砂漿填補(bǔ)混凝土基層及滿涂

先用環(huán)氧樹脂砂將順箍筋走向切開的 V 型開口填補(bǔ)平整，待其干燥后，再滿涂整個(gè)人字柱，然后砂光機(jī)打磨平整。

（8）噴涂環(huán)氧樹脂面漆

在打磨平整的人字柱表面滿噴環(huán)氧樹脂面漆，縱向一遍、橫向一遍，注意搭接，噴涂厚控制在 0.225mm。第一遍噴涂結(jié)束后，將玻璃纖維網(wǎng)格布嵌入環(huán)氧樹脂中，然后再噴涂一遍環(huán)氧樹脂面漆。

環(huán)氧樹脂采用機(jī)械攪拌，隨用隨拌，并且保證 2h內(nèi)用完。

（9）噴涂防水涂料。

5 工程效果

建陽電廠冷卻塔采用圓柱環(huán)向玻璃纖維網(wǎng)加固、外罩環(huán)氧樹脂砂漿相結(jié)合的方式對(duì)人字柱箍筋銹蝕外露、混凝土開裂問題進(jìn)行加固處理?；炷恋膹?qiáng)度及使用功能得到恢復(fù)，有效保證了建陽電廠的正常生產(chǎn)運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期修復(fù)加固效果。