南四湖韓莊節制閘閘墩混凝土防碳化處理

馮 露 黃春雷

南四湖韓莊節制閘閘墩混凝土防碳化處理

馮 露 黃春雷

一、項目概況

韓莊節制閘位于山東省微山縣韓莊鎮西南微山湖出口處，屬于韓莊樞紐工程的重要組成部分，是南四湖洪水經韓莊運河南下的關鍵性控制工程，屬大型水閘工程，其主要作用是蓄水、防洪。老閘始建于1958年8月，1960年9月完工，共17孔，全長91.5m，每孔凈寬12m，總寬228m。新閘始建于1977年3月，1980年4月完工，在老閘左右兩側各增建新閘7孔，每孔凈寬12m，全長143.6m，包括邊墩共寬186m。

全閘設計流量2050m3/s，相應閘上水位33.50m，閘下水位33.25m；校核流量 4600 m3/s，相應閘上水位36.80m，閘下水位36.49m。新、老閘閘墩面積總計約為15698m。

該閘建成運行以來在防洪、除澇、灌溉、交通等方面發揮了巨大的作用。由于當時建設條件所限及長期運行等原因，該閘閘墩、底板、閘門、橋梁等出現不同程度的安全隱患，全閘于2002年進行第一次加固，2005年完成加固改造。

二、加固和防護理由

韓莊閘于2002年進行加固改造，當時由于老閘閘墩混凝土老化較嚴重，加固時采取在老混凝土表面鑿除5～7mm后，抹涂摻KW-1防水劑的水泥漿修復鑿除部分的辦法進行閘墩表面防護。而在對新閘閘墩防碳化處理中，采用對混凝土表面除塵后，直接刮涂一層1～2mm摻水泥增強劑的凈漿作為表面防碳化層的辦法，達到了閘墩表面顏色整體一致的美觀效果。

經過多年運行，新老閘墩表面混凝土防碳化層均有不同程度的脫落，水位變化區表面防碳化層脫落的面積和剝蝕的深度相對嚴重。對比新老閘脫落情況，新閘脫落現象較嚴重。現根據目測現狀情況，提出閘墩防碳化層脫落處理方案。

三、方案選定

1.防護材料的比較

鋼筋混凝土結構物的加固、防護是一項較為特殊的工作，加固、防護材料的選擇在很大程度上決定了加固工作是否成功，以及防護的效果。加固防護處理材料除應具有良好的力學性能外，還應與基底混凝土具有基本相同的物理性能，能長期與基底混凝土共存。

大量研究表明，綜合水泥基防護材料和有機防護材料兩者特點的聚合物水泥基材料既具有與基底混凝土物理性能基本一致、能夠適應環境條件的變化等特點，又具有粘結性能好、工藝簡單、耐久性好等特點，它同水泥基材料相比，彈模低、抗拉強度和極限拉伸值高、與老混凝土的粘結強度高、耐久性優良；同樹脂基材料相比，它干縮小、不易開裂且成本低得多。

“這就是赤眼蜂。成蟲把卵產在害蟲卵內，卵變成幼蟲，吸食掉害蟲卵內的營養，破壞其生長，實現‘以蟲治蟲’。”陳梅珠拿起形似水杯的培養皿，指著里面個頭只有針尖大小的小蟲向我們介紹。“赤眼蜂對防治甘蔗螟蟲很有效果，用赤眼蜂來防治甘蔗螟蟲可以減少部分農藥施用，減少農業對環境的破壞。”農業科技的試驗與示范，為廣前的7萬畝蔗園提供了有力支撐。

目前搜集到的在國內經常使用的防護材料如下：

（1）環氧厚漿涂料

優點：防腐層性能較穩定，使用壽命長；施工較方便，涂層自然固化，無需加熱設備，可以機械化、半機械化或手工施工。

缺點：環氧厚漿涂料涂層固化反應易受溫度影響，低溫情況下（10℃以下）固化較慢，北方冬季施工受限制。另外由于是雙組份，現場施工時固化劑的配比不準或攪拌不均勻往往造成固化不好或固化后質量不均的情況。

（2）SBR砂漿

優點：SBR砂漿中水泥、砂等無機材料占主要成份，SBR在水泥砂漿中摻量較少，且該砂漿對混凝土的防護效果較好，環保無污染；其抗滲、抗碳化、抗裂性能及粘結強度較好，相對其他防護材料單價相對較低，也可機械化操作。

2.防護材料的選擇

護效果較好，近二十年來，SBR水泥砂漿已在蚌埠閘分洪道、嶂山閘等多個工程的加固、修補防護中推廣應用，均取得較滿意的效果；二是SBR砂漿中，水泥、砂等無機材料占主要成份，SBR在水泥砂漿中摻量較少。SBR砂漿與其他防護材料相比，單價相對較低，工程總投資增加不多，但卻大大提高了水泥砂漿的抗滲、抗碳化、抗裂性能及粘結強度；三是SBR砂漿可使用機械噴涂，技術操作十分簡單、施工效率高；四是該材料不含有害揮發物質，對環境、人身均無污染和毒害，施工人員不需特殊的防護設備。

經對多種可供加固修補材料的性能、來源、價格、對施工的要求等各方面進行綜合比較后，根據本工程實際情況，最終確定防護材料選擇SBR砂漿。

SBR砂漿使用42.5級普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑控制在2.5mm以下，大致配合比：水加SBR乳液與水泥的比例為0.4∶1，砂灰比控制在3∶1～2.5∶1。

根據以往多次工程實踐經驗，歸納該種SBR型聚合物水泥砂漿主要性能見表1、2。

表1 力學性能

表2 干縮、抗裂及耐久性能

從上列試驗研究成果可見，SBR聚合物水泥砂漿具有表面防護材料所應有的主要性能。同等條件下，用SBR拌制的水泥砂漿其流動性、保水性、粘聚性均較佳，對施工方法的選擇有較寬的范圍，有利于提高在各種情況下的修補防護質量。

圖1 工藝流程圖

四、施工技術要求及工藝

1.技術要求

一般來說，混凝土表面防碳化處理方案主要分為混凝土表面基本無裂縫部位的處理方案和混凝土表面有順筋裂紋的部位處理方案兩種，韓莊節制閘混凝土碳化深度未超出鋼筋保護層厚度，僅需進行表面防護。即在混凝土表面進行噴砂或鑿毛處理，去掉混凝土表面浮層以增加界面粘結強度。在進行下一步工序前用壓力水沖洗表面清除浮塵。表面應保持干燥狀態或濕潤無明水狀態，以利于防護修補材料與老混凝土的結合。

結合本工程情況，為了切實保證閘墩加固質量，提高防護效果，對加固、防護材料的配比、施工工藝、噴涂厚度等均提出相應的技術要求。

首先采用人工開鑿的方法將原閘墩老防護層及疏松處清除干凈，閘墩水位變化區混凝土表面鑿除10～ 15mm后，用壓力水除塵，手抹混凝土表面無灰塵、浮砂粒，以保證新老結合牢固。其次涂刷SBR基液作為界面劑后再人工抹SBR砂漿兩遍修復鑿除部分，最后表面涂刷SBR基液封閉。

SBR砂漿使用42.5級普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑控制在2.5mm以下，大致配合比：水加SBR乳液與水泥的比例為0.4∶1，砂灰比控制在3∶1～2.5∶1。

每次拌制的SBR砂漿應在45min內用完，氣溫低于5℃不能施工。

為了摸索施工經驗，控制整體施工質量，正式施工前進行現場樣板塊試驗，樣板塊尺寸為：寬2m，高5m。通過試驗調整確定配合比（擬選擇3個）、砂漿稠度、一次拌和量、抹面厚度、養護制度等因素水平。一定齡期后，鉆取芯樣，室內進行干濕、高低溫、凍融等試驗并檢驗新老粘結強度。樣板塊個數根據樣板塊實施情況確定。

2.施工工藝

適宜的施工工藝對保障工程質量、減輕勞動強度、降低修補費用、縮短工期等都起到了較大的作用。鑒于韓莊節制閘閘墩混凝土防碳化層加固的特點，加固材料在可塑狀態下的流變性能，采用人工抹面的施工方法最為有利。整個閘墩加固、防護的工藝流程如圖1所示。

SBR改性聚合物水泥砂漿施工完畢后應立即進行養護，在陽光直射或風口部位應注意遮陽、保溫。SBR砂漿可采用人工淋水或噴水的方式，使工程周圍保持霧狀的濕潤狀態。

3.注意事項

在上列施工工藝及技術要求中，以噴砂清除原閘墩老防護層、壓力水沖洗除塵、拌制SBR水泥砂漿、噴涂等工序和相應的技術最為重要，若其中一環稍有疏忽，就有可能影響到加固、防護的最終效果。為了滿足加固、防護的技術要求，管理、施工、科研等單位需組織有關人員到現場，每道工序完成后，即進行檢查或檢測，合格后方可進入下道施工工序■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學研究院 230088 陜西匯森煤業開發有限責任公司 710065）