建陽電廠冷卻塔人字柱漏筋缺陷加固修復

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塔，冷卻塔淋水面積為3000m2，塔高 85m。塔筒為現澆鋼筋混凝土雙曲線旋轉簿殼結構，人字柱為現澆鋼筋混凝土結構。人字柱直徑為 531mm，沿塔筒圓周等分成 40 對，共 80 根，混凝土強度等級為 C30P8F200。該冷卻塔于 2013 年 12 月交工，投產 5 年后發現部分人字柱底部混凝土沿螺旋箍筋方向出現裂縫、剝落且箍筋外漏于空氣發生銹蝕（見圖1），目測有一半的人柱字出現上述問題，并且還有進一步劣化的發展趨勢。如果不及時處理，有可能危及整個冷卻塔的安全。

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生破壞的部位[1-2]，造成其破壞的原因可能是混凝土強度不達標、混凝土保護層厚度不足、碳化反應引起的混凝土中性化、風蝕、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性地采取有效措施，從根本上解決問題。

現場清除人字柱表面涂料，利用酚酞溶液測試混凝土碳化深度，結果表明碳化深度為 5mm，遠低于混凝土保護層厚度設計 25mm。依照 JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》，現場選取 5 個部位進行人字柱混凝土強度檢測，回彈值在 36～46MPa之間，換算強度達 36.2～40.2MPa，人字柱混凝土強度符合 C30 要求，因此可以排除混凝土強度不足這個因素。此外，現場對混凝土取樣，測試表明氯離子含量符合國家標準要求。

經現場調閱資料和認真排查，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、高濕環境中，受環境影響嚴重。

（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類似問題。

（3）保護層厚度要求 25mm，柱傾斜向布置，澆筑混凝土時鋼筋位移貼近模板，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 加固修復處理方案

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

3.1 原材料

（1）環氧樹脂砂漿

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

（2）玻璃纖維網格布

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

3.2 人字柱加固修復工藝流程

冷卻塔人字柱加固修復工藝流程如下：水下搭設加固操作腳手架及保護平臺→混凝土鑿除→鋼筋除銹、涂刷阻銹劑→基層打磨→環氧樹脂砂漿修補及底漆滿涂→養護→電動打磨，清理→環氧樹脂修補→第一層面漆噴涂→養護→電動打磨，清理→包裹玻璃纖維網格布→環氧樹脂修補→第二層面漆噴涂→養護[4]→人字柱修補加固驗收→拆除水中加固操作腳手架。

4 人字柱加固修復施工

4.1 水中搭設加固操作腳手架

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

圖 2 加固操作腳手架搭設示意圖

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

4.2 環氧樹脂砂漿的施工

（1）鑿掉損壞混凝土表層至堅實混凝土面，暴露出銹蝕鋼筋，查看周圍相鄰結構混凝土是否存在隱患，如發現松動及出現裂痕的混凝土應及時鑿除。

（2）用鋼絲刷或電動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）用鋼筋保護劑直接涂刷在銹蝕鋼筋表面，對已經銹蝕的鋼筋進行鈍化處理，阻止其繼續銹蝕。

（4）鋼筋銹蝕嚴重的要進行鋼筋補筋處理。

（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，其目的是對銹蝕鋼筋的未暴露部位進行保護，阻止其繼續銹蝕。

（6）基面處理

考慮到本項目施工期間不得污染冷卻塔水體，本工程采用機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其進行鋼筋阻銹處理。

（7）環氧樹脂砂漿填補混凝土基層及滿涂

先用環氧樹脂砂將順箍筋走向切開的 V 型開口填補平整，待其干燥后，再滿涂整個人字柱，然后砂光機打磨平整。

（8）噴涂環氧樹脂面漆

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

環氧樹脂采用機械攪拌，隨用隨拌，并且保證 2h內用完。

（9）噴涂防水涂料。

5 工程效果

建陽電廠冷卻塔采用圓柱環向玻璃纖維網加固、外罩環氧樹脂砂漿相結合的方式對人字柱箍筋銹蝕外露、混凝土開裂問題進行加固處理。混凝土的強度及使用功能得到恢復，有效保證了建陽電廠的正常生產運行，達到了預期修復加固效果。