东平湖进闸混凝土碳化情况及加固措施

　　东平湖水库是一座防洪洪水库，系1958年兴建，位于黄河由宽河道变化的过渡段上，是确保黄河下游防洪安全的重要措施之一。为了控制运用，60年代初兴建了十里堡、徐庄、耿山口三座进湖闸，其后为防御黄河较大的洪水，增加进湖能力，又于1966年-1980年兴建了石洼、林辛、十里堡三闸进行加固改建。随着进湖闸使用年限增长发现混凝土耐久性不足，多处产生顺筋裂缝，特别是钢筋混凝土碳化深度发展较快，钢筋锈蚀严重。对此我们及时地采取涂抹氧树脂水泥砂浆及更新保护层等措施进行处理，效果很好，现作以简要介绍。

一、进湖闸混凝土耐久性情况调查

　　为了摸清进湖闸混凝土破坏情况，我们于1988年汛前对5座进湖闸混凝土进行了全面调查。结果表明，由于设计时对混凝土耐久性未提出明确要求，施工时又只注意了混凝土强度而忽视了耐久性，致使进湖闸混凝土耐久性不足。水位变化区冻融剥蚀严重，个别部位深达50mm以上钢筋裸露。水上部分普通发生碳化，特别是未改建的水闸，混凝土发生严重锈蚀，保护层脱落

　　1．未加改建的进湖闸

　　修建徐庄、耿山口、十里堡三座进湖闸时正是50年代末的大跃进时期，当时全国基建规模大，三大主材（水泥、木材、钢材）比较缺乏，特别是水泥供应十分紧张。为了节约水泥，在设计施工中采用了降低混凝土的设计强度，选用较大水灰比，甚至利用混凝土的后期强度等不合适的节约措施，再上所用水泥质量差，设计时末明确提出耐久性要求，造成进湖闸混凝土耐久性严重不足，裂缝纵横，剥蚀脱落。调查情况见表1。

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　　徐庄闸系1959年10月动工，1960年1月竣工。该闸除机座为200号，闸墩为100号混凝土外，其余均按150号混凝土设计，水灰比多为0.6-0.7,28天的抗压强度平均为142kg/cm2-173 kg/cm2,混凝土不足150号的试件占18%.1978年汛前检查时,发现闸墩和机架桥面剥蚀严重,剥蚀深达20-50mm.1981年汛前又发现公路桥拦杆产生顺筋裂缝。1984年第五孔机架桥大梁和上游工作大梁发现有顺筋裂缝，缝，缝宽一般为1-5mm,并且发现较快。到1987年汛前工程普查时，又发现一、四孔上游工作桥大梁和部分保护层脱落，同时第二孔胸墙上游面也有顺筋裂缝，缝宽15-20mm，钢筋严重锈蚀，1988年、1989年对该闸上游工作桥大梁和第五孔机架桥大梁进行了加固处理，处理时钢筋锈蚀情况见表2。

　　耿山口闸，1959年10月动工，1960年5月竣工。该闸混凝土设计强度同徐庄闸，28天抗压强度为15kg/cm2,-175 kg/cm2,均达到设计要求。1976年发现 闸墩水位变化区冻融剥蚀，其后日趋严重。1984年汛前工程普查时又发现公路桥拦杆产生顺筋裂缝，缝宽3mm。1988年汛前检查检查时测得混凝土碳化深度40-60 mm，已达到钢筋的保护层。

　　十里堡老闸，1960年2月开工，1961年8月竣工，该闸设计时除机座为200号混凝土外，其余的均为150号混凝土，为节约水泥，施工时把闸中都和消力 池下层改为100号混凝土，并利用60天后期强度作为设计依据，水灰比为0.5-0.7,28天混凝土平均强度为160 kg/cm2,均达到设计强度.1978年发现闸墩水位变化区冻融剥蚀,公路桥而粗骨料瀑露，1981年公路桥杆产生顺筋裂缝,1987年闸墩冻融剥蚀加重，深达50 mm，1988年汛前检查测得混凝土碳化深度30-60 mm。

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　　2．改建后的进湖闸

　　1976-1981年，在对石洼、林辛、十里堡三闸进行改建时，明确提出了对混凝土耐久性的要求，水灰比严格控制在0.6以下,提高了混凝土设计强度.,并使用了水剂等外加剂。因此，普查时改建部位除石洼闸消力坎稍有冻融剥蚀外，其余各闸各部位的混凝土都坚硬密实，模板印痕清晰可见，碳化深度仅5-10 mm，钢筋未产生锈蚀，调查情况详见表3。

二、混凝土碳化层的处理

　　众所，周知，混凝土是一种耐久性较好的材料，但钢筋锈蚀会缩短混凝土的寿命。一般密实度较高的混凝土使用30-50年表面不会产生剥蚀，碳化深度也不会超过10mm，反之，则强度降低，碳化加深。水灰比大的混凝土，几年后就会因冻融、冲刷、磨损造成表面剥蚀破坏。混凝土碳化发展较快一般20-30年碳化深度就可达30-70 mm，当碳化深度超过保护层时钢筋将发生锈蚀，强度降低，混凝土保护层被拉裂，在氧和水的作用下，钢筋锈蚀将进一步扩大，进而危及构件的安全。根据进湖闸各构件的碳化情况，我们采用了以下措施。

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　　1．水泥砂浆罩面

　　此法适用于混凝土表面剥蚀比较严重，但碳化深度未过达到钢筋，钢筋也未产生锈蚀的部位。十里堡老闸和徐庄闸机架桥面冻融剥蚀区的处理即采用此法。施工的顺序是，先凿除表面松动的混凝土，后用高压水枪冲洗干净，凉干后再用高标号水泥砂浆抹平，湿养护14天即可，施工的关键是要彻底凿除松动的混凝土和冲洗干净，否则易形成“两张皮”。

　　2．环氧树脂水泥浆抹面

　　此法是用以隔绝空气中的02和CO2的侵蚀，适用于混凝土表面完整、碳化较浅的情况。对徐庄、耿山口两闸的弧形钢琴丝网水泥薄壳闸门面板即用此法处理的，经过十几年的运用，面板碳化深度未发展，也未发现钢丝、钢筋锈蚀的现象。

　　环氧树脂水泥浆配方比例环氧树脂1kg,二丁脂150ml，二甲苯150ml，乙二胺80 ml，水泥0.5 kg。一次不要配制过随配随用，不宜超过2小时。配制操作程序见附图。

　　施工方法。先用酒精刷洗混凝土表面，凉干后刷一层环氧树脂水泥浆，厚度以不超0.2m m为宜,待干硬后一层环氧树脂水泥浆即可.此法防止混凝土碳化效果较好，施工工艺要求严格，毒性较大。

　　3．涂抹丙乳水泥砂浆

　　这种处理措施适用于混凝土碳化深度已达钢筋，混凝土表面有细小顺筋裂缝的构件。其配制比例：丙乳净浆配比是丙乳：砂为0.28：1：2（重量比）。施工时先在裂缝处凿深15mm宽20mm左右的槽，没有裂缝的部位进行造毛，用清水冲洗干净，晾干后刷一遍丙乳净浆硬化后再刷一遍浆，然后用丙乳水泥砂浆补平，压实压光湿养护7天，最后再刷两遍丙乳净浆。该法的特点是：粘着力大，为普通水泥砂浆的4倍，毒性小，耐老化，抗侵蚀能力强。

　　4．保护层更新加固

　　此法适用于碳化深度超过钢筋的保护层，表面裂缝较大，保φ护层破坏脱落的构件。徐庄闸上游工作桥大梁采用此法处理后，经过二年运用，效果很好。

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　　施工方法，首先凿除旧混凝土，凡是有顺筋裂缝，保护层脱落筋处均应将混凝土保护层和主筋附近混凝土凿除，凿至钢筋无锈皮、锈斑，渗透不明显处为止。对因锈蚀截面减少超过25%以上的钢筋都重新焊接4φ8mm钢筋，焊接长度不小于10d(钢筋直径)，然后进行人工除锈。

　　其次焊接吊钢丝网。为使新老混凝土更好地结合，避免出现“两张皮”情况，在主筋上焊接φ4mm长15mm的钢筋头，间隔0.5m，然后挂上钢丝网并砸弯钢筋，吊着钢丝网。

　　第三浇筑400号混凝土保护层。采用425号普通硅酸盐水泥，水灰比0.55,一级配,加减水剂为水泥用量的5%,湿养护14天拆模,28天强度可达400kg/cm2。

　　作者简介: 陈丕虎(1962-)男，山东梁山人，高级工程师。主要从事工程建设管理与防洪治水河方面的研究。