丰南孙茂庄泵站混凝土维修加固及施工

杨 铎，毕东华

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 工程概况

孙茂庄泵站位于唐山市丰南区西部还乡河分洪道左岸，距孙茂庄村约1.0km，为灌排两用泵站。泵站枢纽建筑物主要包括主厂房、副厂房、进水前池、出水池、灌进闸、灌出闸、排进闸、排出闸、防洪闸、排灌涵洞等。枢纽建筑物以浆砌石及钢筋混凝土结构为主。泵站建于1973年，运行至今已30多年，受当时资金、技术和装备条件的制约，建站标准较低，特别是经过1976年唐山大地震后，泵站建筑物不同程度地出现了裂缝、变形，虽然经过了加固，但是仍然存在隐患。目前，泵站土建破损，进、出水闸和穿堤涵洞部位混凝土出现碳化、剥落、露筋，泵房吊车梁、电机梁、水泵梁混凝土表面出现裂缝、剥落现象，影响泵站安全运行。因此，需要对破损、老化部位混凝土进行维修加固处理。

2 混凝土维修加固处理

对进、出水闸和穿堤涵洞等长期受水流冲刷、有防渗要求的混凝土结构，采用以TB－砼宝为主的系列产品进行缺损补强加固和破损凿除修补处理以及整体外露表面防渗防碳化处理；对泵房吊车梁、电机梁、水泵梁等出现裂缝的受弯混凝土构件，采用粘贴碳纤维复合材料补强加固。

2.1 进、出水闸和穿堤涵洞部位混凝土维修加固

（1）对混凝土结构面出现冻融剥蚀、老化破损、露筋、碳化、蜂窝麻面、腐蚀的部位进行凿出和修补，选用的材料为HYF-界面剂和TB-Ⅲ砼宝。

TB-砼宝Ⅲ型是由聚合物液料加特种添加剂形成的，具有以下优点：①粘结性能优良；②抗压强度高，耐冲磨性能好；③可在潮湿基面施工；④干缩变形小，抗裂性和抗渗性优良；⑤抗冻耐腐蚀。

TB-砼宝Ⅲ具体技术指标见表1。

表1 TB-Ⅲ砼宝主要技术指标

（2）对保留的所有老混凝土结构表面进行整体防渗防碳化翻新处理，选用材料为TB-Ⅱ砼宝底料和TB-Ⅱ砼宝面料。

TB-砼宝Ⅱ型产品是由聚合物增韧复合而成的三元脂乳液，并添加了多种助剂，具有以下优点：①固化成膜快速，整体无缝，防渗性能好；②耐高、低温性能良好；③耐水性强，长期水泡情况下不开裂、不起皮、不剥落；④中性，耐酸碱；⑤适用范围广，与混凝土、塑料板、镀锌板等材料有良好的粘结力；⑥性能稳定，无毒无污染。

TB-砼宝Ⅱ具体技术指标见表2。

表2 TB-Ⅱ砼宝主要技术指标

2.2 泵房吊车梁、电机梁、水泵梁部位混凝土维修加固

对于出现裂缝的混凝土梁，采用粘贴碳纤维复合材料补强加固。

粘贴碳纤维复合材料补强是将浸透了树脂胶的碳纤维布粘贴在清理干净的混凝土结构表面，使其与混凝土结构结合为一个整体，达到加强混凝土结构的目的。碳纤维复合材料补强技术的基本原理是，将抗拉强度极高的碳纤维用特殊环氧树脂胶预浸成为复合增强片材。用环氧树脂胶粘结剂沿垂直于裂缝方向粘贴在梁的表面形成一个新的复合体，提高其抗裂性能。碳纤维布及粘结材料性能指标分别见表3和表4。

表3 碳纤维布的规格及性能指标

表4 粘结材料的主要性能指标

碳纤维布垂直于裂缝在三面（即梁底和侧面1/2梁高以下）粘贴，粘贴碳纤维长度大于裂缝范围1～2m。

3 混凝土维修加固施工

3.1 混凝土凿除和修补施工

3.1.1 材料选用

HYF-界面剂；TB-Ⅲ砼宝。

3.1.2 施工要求

①先将破损混凝土彻底凿除，露出坚实新基面；打磨并冲洗基面，干净无尘，无明水；②涂刷2道HYF界面剂，分层抹压TB-Ⅲ砼宝。

3.1.3 验收标准

与基层粘结牢固，无脱落现象；刮抹层平整，无沙眼、无起鼓、无开裂、无漏刮处；刮抹层厚度必须达到要求厚度。

3.2 混凝土翻新施工

3.2.1 材料选用

TB-Ⅱ砼宝底料；TB-Ⅱ砼宝面料。

3.2.2 施工要求

先将原混凝土基面进行彻底清除，露出坚实新基面；打磨并冲洗基面，干净无尘，无明水，无疏松混凝土；涂刮2遍TB-Ⅱ砼宝底料，涂刷2遍TB-Ⅱ砼宝面料，使混凝土表面平整光滑，翻旧如新，增强老混凝土的耐久性。

3.2.3 验收标准

与基层粘结牢固，无脱落现象；涂刮层平整，无沙眼、无起鼓、无开裂、无漏刮处；涂刮层厚度必须达到要求厚度。

3.3 粘贴碳纤维布施工

3.3.1 施工要求

3.3.1.1 混凝土基底处理

先清除被加固梁表面剥落、疏松及蜂窝等劣化混凝土，清除表层杂质，露出新混凝土面，对较大面积的劣质层，在剔除后应用TB-Ⅲ砼宝填平修复平整，后对表面存在的凹凸糙纹用砂纸打磨平整，转角部位要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径应不小于10mm。将混凝土表面清理干净并保持干燥。

3.3.1.2 涂刷底层树脂

用滚桶刷或毛刷将配制好的底层树脂均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，不得漏刷或有流淌、气泡，待树脂固化后（固化时间视现场气温定），再进行下一道工序。

3.3.1.3 找平处理

对混凝土表面凹陷部位及出现高度差的部位采用找平树脂进行填补，使混凝土表面尽量平整。对于转角用找平树脂将其修补为光滑的圆弧，半径不小于10mm。找平树脂须固化后（固化时间视现场气温而定），方可再进行下一道工序。

3.3.1.4 粘贴碳纤维布

贴布前在需要粘贴的混凝土表面均匀地涂刷粘结树脂，涂量标准为500～600g/m2；贴布时用专用工具沿着纤维方向多次滚压，使树脂完全渗浸入碳纤维布中。粘贴纤维布30min后，再均匀涂刷树脂，涂量标准为300～200g/m2。碳纤维布粘贴要密实、平整。

为了防止碳纤维布老化，使碳纤维布表面的颜色与原混凝土接近，在碳纤维表面涂刷一层TB-Ⅱ砼宝防碳化涂料。

3.3.1.5 养护

粘贴碳纤维布后需自然养护24h达到初期固化。达到设计强度所需自然养护的时间：平均气温在10℃以下时，需要2周；平均气温在10℃以上时，需要1周。在此期间，应防止碳纤维贴片受到硬性冲击。

3.3.2 质量检查

粘贴碳纤维布所用的碳纤维布及粘结剂等必须符合规范及有关规定，检查产品合格证、产品质量出厂检验报告是否符合要求。

每一道工序结束后均应按工艺要求进行检验，如施工质量不能满足要求时，应立即采取补救措施或返工。

施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主。当出现空鼓等粘贴不密实现象，空鼓面积小于10000mm2，可采取针管注胶的方法进行补救；空鼓面积大于10000mm2时，应将空鼓处碳纤维布切除，重新搭接并粘上等量的碳纤维布，搭接长度应不小于100mm。当粘结面积小于90%，则判定为粘结无效，需重新施工。

4 结语

TB－砼宝系列产品是以复合聚合物乳液和特种添加剂等为主要材料，采用高科技手段加工而成，是具有防渗耐磨、补强加固、防腐防碳化、美观装饰等多功能的材料。在混凝土修补、防渗、补强等方面应用广泛。

粘贴碳纤维补强与传统的加大混凝土截面、粘钢混凝土补强相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该施工方法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。

该工程于2010年3月开始施工，至5月施工结束，经过维修加固，各部位混凝土均达到了设计要求。泵站至今已运行2a，各部分功能运转正常，取得了良好的效果，为今后类似工程的设计、施工积累了经验。

［1］GB 50367—2006，混凝土结构加固设计规范 ［S］.

［2］SL191—2008，水工混凝土结构设计规范 ［S］.

［3］河北省水利水电勘测设计研究院.唐山市丰南津唐运河泵站更新改造工程孙茂庄泵站技施设计报告［R］.2009.

［4］GB/T 20490—2008，结构加固修复用碳纤维片材 ［S］.

［5］CECS146:2003，碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程［S］.