浅谈对混凝土碳化水闸的加固补强措施.doc

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1、浅谈对混凝土碳化水闸的加固补强措施摘要：某水闸长期运行，年久失修，为一病害工程。本文介绍该水闸检测结果及对存在病害的具体分析，还介绍了对该闸除险加固设计的要点及施工程序及施工工艺。关键词：水闸 混凝土碳化 裂缝 加固1.基本概况某水闸长60m、宽25m、进水口高6m，由6孔净宽8m的泄水孔组成。该闸建成几十年，因长期运行，年久失修，水闸主要结构混凝土碳化严重，闸顶、底板多处裂缝，为一个具有多种病害的工程。为确保该水闸能安全、正常的运行，2008年12月对该闸进行了全面的检查与检测，以便查清病害的程度、原因，分析可能造成的后果，为除险加固处理提供科学依据。本次检测包括水闸底板、闸墩、闸门、胸墙、

2、闸室顶板与上部结构和进出水池的底板。2.水闸检测结果及综合分析经对水闸各结构全面、仔细地检查、检测，发现主要病害是钢筋混凝土结构的混凝土碳化和裂缝。2.1 混凝土碳化闸室的底板、闸墩、闸室顶板、胸墙的混凝土面层都存在不同程度的碳化现象。碳化深度一般为530mm之间，局部处混凝土破损、剥落、钢筋外露。混凝土的水泥凝胶体中含有大约25的氢氧化钙，混凝土的PH值为1213，呈强碱性。混凝土中的钢筋在这种强碱性环境中，表面会形成钝化保护膜，可以有效地抑制钢筋锈蚀。但混凝土碳化现象就是使氢氧化钙转变为碳酸钙，混凝土的PH值为8.510，接近中性，破坏了混凝土中保护钢筋的碱性环境，导致钢筋容易被腐蚀。2.

3、2 裂缝裂缝主要出现在闸底板下游的中部、胸墙及闸室下游闸墩的中下部都有裂缝，裂缝的走向不确定，在胸墙和闸墩部位大多为网状，中部各跨闸底板多为顺水流方向裂缝，缝长13m不等，裂缝宽度不一，一般在0.152.0mm，裂缝深度为0.10.5m不等。裂缝产生的原因比较复杂。在检查中未发现基础有不均匀沉降的现象，底板下游中部的裂缝有可能是几十年来受温度反复变化作用的结果。水闸底板跨度大，在底板上闸墩区的刚度远大于跨中区。当环境温度发生剧烈变化导致闸底板伸缩变形时，底板下游跨中部是相对的薄弱区，这就是闸底板下游中部面层裂缝的主要原因。钢筋混凝土中的裂缝是很难避免的，但对裂缝的宽度必须加以限制。裂缝的存在很

4、易使大气中的水分的有害气体、物质传入缝隙深处，腐蚀混凝土和钢筋，严重时不仅影响结构正常使用，还可能破坏结构的整体性，影响结构的承载能力。2.3 伸缩缝止水破损严重闸室及底板伸缩缝大都损坏。部分橡胶止水带老化、破损严重。经对水闸各主要结构全面、细致地检查，结果，该水闸存在不同程度的病害，已经严重影响水闸的安全，必须采取有效的措施对该闸进行除险加固处理，确保水闸的安全运行。3.水闸的加固设计3.1 加固设计要求根据已查明的水闸的病害和存在的问题，对该水闸进行加固设计。设计要求如下： 消除混凝土碳化层，增强混凝土的抗碳化能力； 封闭裂缝，确保结构的整体性和设计工作性能； 更换已损坏和老化的止水材料，

5、确保止水的可靠性。3.2 加固设计要点经对水闸检查结果表明，该闸启闭室底板以上部分尚未发现有病害的反映，所以维修加固主要是针对下部结构的病害进行处理。 闸室对闸室底板、闸墩、胸墙及顶板的混凝土进行防碳化处理。首先除去原有的混凝土碳化层，然后涂抹一层聚合物纤维砂浆，增强混凝土的抗碳化能力。对胸墙和闸墩部位的网状裂缝及底板的裂缝分别处理。当裂缝宽度b0.2mm，在混凝土表面涂抹结构胶封闭裂缝；当裂缝宽度b0.2mm时，采用压力注浆法封闭裂缝。 进出口导水翼墙进出口导水翼墙是水闸重要的连接建筑物。主要对其做防碳化处理，除去碳化层，表面涂抹聚合物纤维砂浆，然后再涂抹一层侵入型混凝土防护胶，这样既可长期

6、防备有害物质的侵蚀，又有美观的作用。 防冲池防冲池是将经过消力池消能后的洪水进一步消能，送入下游河道的最后一道结构物。应在原设计基础上适当增厚加长，确保其防冲作用。3.3 加固材料3.3.1 聚合物纤维砂浆聚合物纤维砂浆是一种高性能的水泥砂浆，与普通水泥砂浆相比它具有固结快、强度高、抗裂、抗折、抗冲击、抗疲劳、与混凝土粘结力强等特点。聚合物纤维砂浆主要用来修补碳化处混凝土或其它破损混凝土，可提高混凝土的抗碳化的能力。3.3.2 YZJ-5裂缝修补胶（注射剂）YZJ-5裂缝修补胶为混凝土裂缝灌注专用胶。它具有粘结强度高，可灌性好的特点。主要性能指标如下：胶体性能：抗拉强度20MPa抗压强度50M

7、Pa受拉弹性模量1500MPa抗弯强度45MPa粘结性能：钢钢拉伸强度10MPa钢混凝土粘接正拉强度2.5MPa，且为混凝土内聚破坏3.3.3 YZJ-T浸入型混凝土防护涂料YZJ-T为具有浸入混凝土裂缝、微细孔内的性能，将其涂抹在混凝土表面，它可浸入混凝土内，在混凝土的表层形成防护层，具有抗酸、碱盐及其它有害气体的侵蚀作用，达到保护混凝土。防止碳化的目的。4.施工程序及工艺要求4.1 混凝土防碳化处理 划定处理范围根据检测结果，划定混凝土碳化的部位，确定需处理的范围。 清除混凝土碳化层根据混凝土碳化的不同程度，采取不同的清除方法。 碳化严重，碳化部位混凝土破损，钢筋外露，需将松散、破损混凝土

8、凿除，露出钢筋，以便对钢筋除锈处理。 碳化不严重，混凝土表面轻微破损，可采用手提角磨机打磨。若需处理的面积大，用冲砂机处理更好。将纯净干燥的天然石英粗砂装入冲砂机中，用高压气将石英砂喷到混凝土表面，这种对混凝土表面打磨的方法效果好，效率高。 清洗用高压水对打磨后的混凝土表面冲洗干净。 修补对混凝土破损严重的部位，先用高标号砂浆或细石混凝土修补、填平，对外露的钢筋 除锈处理或焊接，重新植筋补强。 涂抹聚合物纤维砂浆和YZJ-T混凝土防护胶对碳化严重部位可在混凝土表涂抹一层聚合物纤维砂浆，厚度23cm。要求混凝土表湿润，但无积水，先涂刷一层混凝土界面剂，然后再涂抹砂浆。为增强混凝土的抗碳化的能力，

9、待砂浆固化后，可在其表面涂刷一层YZJ-T浸入型混凝土防护胶。对混凝土碳化轻微的部位可在混凝土表面直接涂刷YZJ-T混凝土防护胶4.2 裂缝处理4.2.1 表面封闭对网状微细裂缝、宽度0.2mm的裂缝均采用表面封闭法。混凝土表面处理。除去混凝土表面松散劣质混凝土，用高压气吹除混凝土碎屑和粉尘，用水清洗混凝土表面。涂胶。待混凝土表面干燥后用专用的裂缝封闭胶涂抹在裂缝区域内，涂胶时应用力压抹，一般涂抹23遍为宜。表面防护。按设计要求，在混凝土表面再涂刷表面防护胶或涂抹砂浆进行表面防护。4.2.2 压力注浆对宽度0.2mm的裂缝采用压力注浆法对裂缝进行处理。表面处理。沿裂缝凿槽，清除劣质混凝土、碎屑

10、及粉尘，并清洗干净。埋设灌浆嘴。沿裂缝走向布置灌浆嘴，间距为300500mm.埋设灌浆嘴时，应使其中心对准裂缝。密封。用密封材料将裂缝顶部封闭，使之形成密闭的裂缝空腔，以便注胶。 裂缝封闭后应通气检查，检查裂缝顶部是否封闭密实，凡漏气处都应进行处理，直至完全密封为止。 制胶。按YZJ-5裂缝修补胶使用说明书中的配比配制。一般用搅拌机拌胶，要充分搅拌，使两组分胶液搅拌均匀。 灌胶。沿裂缝一端的灌胶嘴加压灌胶，按序依次逐一灌胶，直至最后一个灌胶孔出胶，再恒压10分钟左右停灌，灌胶结束。灌胶压力一般控制在0.3MPa左右。 检查。灌胶结束后，采用压气或压水的方法检查灌胶的效果和质量，必要时还可钻孔取蕊检查裂缝内灌胶的密实度。5.结束语该水闸主要结构的混凝土碳化严重，钢筋外露锈蚀，多处裂缝破坏了结构的整体性，该水闸为一病害工程，已影响正常安全运行。经采取一系列措施，对该水闸的病害进行处理后，消除了潜在的安全隐患，增强了该水闸的抗碳化能力，提高了运行的安全性。参考文献：【1】 黄国兴 陈凯新 水工混凝土建筑物修补技术及应用，北京，中国水利水电出版社，2000年4月【2】 中华人民共和国国家标准，混凝土结构加固设计规范 GB50367-20068