南四湖韩庄节制闸闸墩混凝土防碳化处理

冯 露 黄春雷

南四湖韩庄节制闸闸墩混凝土防碳化处理

冯 露 黄春雷

一、项目概况

韩庄节制闸位于山东省微山县韩庄镇西南微山湖出口处，属于韩庄枢纽工程的重要组成部分，是南四湖洪水经韩庄运河南下的关键性控制工程，属大型水闸工程，其主要作用是蓄水、防洪。老闸始建于1958年8月，1960年9月完工，共17孔，全长91.5m，每孔净宽12m，总宽228m。新闸始建于1977年3月，1980年4月完工，在老闸左右两侧各增建新闸7孔，每孔净宽12m，全长143.6m，包括边墩共宽186m。

全闸设计流量2050m3/s，相应闸上水位33.50m，闸下水位33.25m；校核流量 4600 m3/s，相应闸上水位36.80m，闸下水位36.49m。新、老闸闸墩面积总计约为15698m。

该闸建成运行以来在防洪、除涝、灌溉、交通等方面发挥了巨大的作用。由于当时建设条件所限及长期运行等原因，该闸闸墩、底板、闸门、桥梁等出现不同程度的安全隐患，全闸于2002年进行第一次加固，2005年完成加固改造。

二、加固和防护理由

韩庄闸于2002年进行加固改造，当时由于老闸闸墩混凝土老化较严重，加固时采取在老混凝土表面凿除5～7mm后，抹涂掺KW-1防水剂的水泥浆修复凿除部分的办法进行闸墩表面防护。而在对新闸闸墩防碳化处理中，采用对混凝土表面除尘后，直接刮涂一层1～2mm掺水泥增强剂的净浆作为表面防碳化层的办法，达到了闸墩表面颜色整体一致的美观效果。

经过多年运行，新老闸墩表面混凝土防碳化层均有不同程度的脱落，水位变化区表面防碳化层脱落的面积和剥蚀的深度相对严重。对比新老闸脱落情况，新闸脱落现象较严重。现根据目测现状情况，提出闸墩防碳化层脱落处理方案。

三、方案选定

1.防护材料的比较

钢筋混凝土结构物的加固、防护是一项较为特殊的工作，加固、防护材料的选择在很大程度上决定了加固工作是否成功，以及防护的效果。加固防护处理材料除应具有良好的力学性能外，还应与基底混凝土具有基本相同的物理性能，能长期与基底混凝土共存。

大量研究表明，综合水泥基防护材料和有机防护材料两者特点的聚合物水泥基材料既具有与基底混凝土物理性能基本一致、能够适应环境条件的变化等特点，又具有粘结性能好、工艺简单、耐久性好等特点，它同水泥基材料相比，弹模低、抗拉强度和极限拉伸值高、与老混凝土的粘结强度高、耐久性优良；同树脂基材料相比，它干缩小、不易开裂且成本低得多。

“这就是赤眼蜂。成虫把卵产在害虫卵内，卵变成幼虫，吸食掉害虫卵内的营养，破坏其生长，实现‘以虫治虫’。”陈梅珠拿起形似水杯的培养皿，指着里面个头只有针尖大小的小虫向我们介绍。“赤眼蜂对防治甘蔗螟虫很有效果，用赤眼蜂来防治甘蔗螟虫可以减少部分农药施用，减少农业对环境的破坏。”农业科技的试验与示范，为广前的7万亩蔗园提供了有力支撑。

目前搜集到的在国内经常使用的防护材料如下：

（1）环氧厚浆涂料

优点：防腐层性能较稳定，使用寿命长；施工较方便，涂层自然固化，无需加热设备，可以机械化、半机械化或手工施工。

缺点：环氧厚浆涂料涂层固化反应易受温度影响，低温情况下（10℃以下）固化较慢，北方冬季施工受限制。另外由于是双组份，现场施工时固化剂的配比不准或搅拌不均匀往往造成固化不好或固化后质量不均的情况。

（2）SBR砂浆

优点：SBR砂浆中水泥、砂等无机材料占主要成份，SBR在水泥砂浆中掺量较少，且该砂浆对混凝土的防护效果较好，环保无污染；其抗渗、抗碳化、抗裂性能及粘结强度较好，相对其他防护材料单价相对较低，也可机械化操作。

2.防护材料的选择

护效果较好，近二十年来，SBR水泥砂浆已在蚌埠闸分洪道、嶂山闸等多个工程的加固、修补防护中推广应用，均取得较满意的效果；二是SBR砂浆中，水泥、砂等无机材料占主要成份，SBR在水泥砂浆中掺量较少。SBR砂浆与其他防护材料相比，单价相对较低，工程总投资增加不多，但却大大提高了水泥砂浆的抗渗、抗碳化、抗裂性能及粘结强度；三是SBR砂浆可使用机械喷涂，技术操作十分简单、施工效率高；四是该材料不含有害挥发物质，对环境、人身均无污染和毒害，施工人员不需特殊的防护设备。

经对多种可供加固修补材料的性能、来源、价格、对施工的要求等各方面进行综合比较后，根据本工程实际情况，最终确定防护材料选择SBR砂浆。

SBR砂浆使用42.5级普通硅酸盐水泥，砂子粒径控制在2.5mm以下，大致配合比：水加SBR乳液与水泥的比例为0.4∶1，砂灰比控制在3∶1～2.5∶1。

根据以往多次工程实践经验，归纳该种SBR型聚合物水泥砂浆主要性能见表1、2。

表1 力学性能

表2 干缩、抗裂及耐久性能

从上列试验研究成果可见，SBR聚合物水泥砂浆具有表面防护材料所应有的主要性能。同等条件下，用SBR拌制的水泥砂浆其流动性、保水性、粘聚性均较佳，对施工方法的选择有较宽的范围，有利于提高在各种情况下的修补防护质量。

图1 工艺流程图

四、施工技术要求及工艺

1.技术要求

一般来说，混凝土表面防碳化处理方案主要分为混凝土表面基本无裂缝部位的处理方案和混凝土表面有顺筋裂纹的部位处理方案两种，韩庄节制闸混凝土碳化深度未超出钢筋保护层厚度，仅需进行表面防护。即在混凝土表面进行喷砂或凿毛处理，去掉混凝土表面浮层以增加界面粘结强度。在进行下一步工序前用压力水冲洗表面清除浮尘。表面应保持干燥状态或湿润无明水状态，以利于防护修补材料与老混凝土的结合。

结合本工程情况，为了切实保证闸墩加固质量，提高防护效果，对加固、防护材料的配比、施工工艺、喷涂厚度等均提出相应的技术要求。

首先采用人工开凿的方法将原闸墩老防护层及疏松处清除干净，闸墩水位变化区混凝土表面凿除10～ 15mm后，用压力水除尘，手抹混凝土表面无灰尘、浮砂粒，以保证新老结合牢固。其次涂刷SBR基液作为界面剂后再人工抹SBR砂浆两遍修复凿除部分，最后表面涂刷SBR基液封闭。

SBR砂浆使用42.5级普通硅酸盐水泥，砂子粒径控制在2.5mm以下，大致配合比：水加SBR乳液与水泥的比例为0.4∶1，砂灰比控制在3∶1～2.5∶1。

每次拌制的SBR砂浆应在45min内用完，气温低于5℃不能施工。

为了摸索施工经验，控制整体施工质量，正式施工前进行现场样板块试验，样板块尺寸为：宽2m，高5m。通过试验调整确定配合比（拟选择3个）、砂浆稠度、一次拌和量、抹面厚度、养护制度等因素水平。一定龄期后，钻取芯样，室内进行干湿、高低温、冻融等试验并检验新老粘结强度。样板块个数根据样板块实施情况确定。

2.施工工艺

适宜的施工工艺对保障工程质量、减轻劳动强度、降低修补费用、缩短工期等都起到了较大的作用。鉴于韩庄节制闸闸墩混凝土防碳化层加固的特点，加固材料在可塑状态下的流变性能，采用人工抹面的施工方法最为有利。整个闸墩加固、防护的工艺流程如图1所示。

SBR改性聚合物水泥砂浆施工完毕后应立即进行养护，在阳光直射或风口部位应注意遮阳、保温。SBR砂浆可采用人工淋水或喷水的方式，使工程周围保持雾状的湿润状态。

3.注意事项

在上列施工工艺及技术要求中，以喷砂清除原闸墩老防护层、压力水冲洗除尘、拌制SBR水泥砂浆、喷涂等工序和相应的技术最为重要，若其中一环稍有疏忽，就有可能影响到加固、防护的最终效果。为了满足加固、防护的技术要求，管理、施工、科研等单位需组织有关人员到现场，每道工序完成后，即进行检查或检测，合格后方可进入下道施工工序■

（作者单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院 230088 陕西汇森煤业开发有限责任公司 710065）