大坝桥梁碳化分析及处理

胡超杰

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

大坝桥梁碳化分析及处理

胡超杰

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

大坝桥梁混凝土碳化严重时，使钢筋锈蚀、混凝土开裂、剥落、保护层遭受破坏，最终导致桥梁结构破坏。通过合理的施工方案和较全面的风险预控，有针对性地采取措施，采用喷涂改性V A E水泥砂浆涂料进行防碳化处理方法，确保坝体的安全稳定运行。

桥梁混凝土碳化原因；分析；处理；防治措施

TV431

B

1672-5387（2017）12-0049-03

1 引言

潘家口蓄能电厂下池大坝位于潘家口水利枢纽工程下游约6 km处的滦河干流上，为潘家口水利枢纽工程的二期工程，是潘家口抽水蓄能电站的配套工程，下池大坝作为抽水蓄能发电的反调节的挡水建筑物。坝顶长1 098 m，最大坝高28.8 m，坝顶高程151.5 m,大坝共分67个坝段，坝顶由交通桥、检修桥、机架桥、启闭机室、厂房等建筑物组成。坝前最高设计水位144.5m，死水位139.0m，总库容3243万m3，有效库容为1 000万m3，为日调节水库。坝型为钢筋混凝土重力坝，混凝土坝、泄洪闸为三级建筑物，下游导墙为四级建筑物。坝址地区地震烈度为7度，主体建筑物设防烈度采用7度。大坝左侧安装灯泡式贯流机组2台，装机10 MW。大坝于1984年5月开始兴建，1991年4月25日开始蓄水，1993年12月底竣工。

2 下池大坝T型桥梁缺陷情况

2.1 桥梁缺陷存在状况

1998年潘家口蓄能电厂（二期工程）首次大坝安全定检，2005年潘家口蓄能电厂（二期工程）第二轮大坝安全定检，通过现场目测、仪器监测、统计资料综合分析发现坝顶交通桥、检修桥、机架桥T型桥梁存在三种缺陷情况：一是桥梁碳化现象；二是桥梁表面细小裂缝现象；三是两榀桥梁的横隔板相互错位，连接板焊接不满现象。

2.2 缺陷检测方法

交通桥梁现场望远镜目测检查，检修桥、机架桥桥梁搭设活动平台检查。碳化检测采用冲击钻钻直径1.5 cm的孔，混凝土面形成一个小坑，用蘸有1%酚酞酒精溶液的棉花涂抹在孔或小坑内，测量碳化深度。

2.3 缺陷数据统计

机架桥梁碳化测试4个点，深度在13～18 mm之间，平均碳化深度为14.75 mm；检修桥梁碳化测试4个点，深度在10～23 mm之间，平均碳化深度为14.75 mm；交通桥梁碳化检测，平均碳化深度为14 mm。

交通桥、检修桥、机架桥桥梁每个腹板表面普遍存在细小裂缝，裂缝大多呈竖向垂直分布，从梁顶部向下延伸至梁的底部附近，大多未贯通梁的底面，裂缝长约10～30 cm左右，裂缝宽0.1 mm，裂缝最大宽度为0.3 mm；桥梁的翼板未发现明显的裂缝。

交通桥主梁局部存在横隔板相互错位现象，错位10 cm多。

3 桥梁混凝土形成缺陷的原因分析

3.1 桥梁碳化缺陷成因

坝顶交通桥梁、检修桥梁、机架桥梁长期暴露在大气中，遭受空气中CO2向其内部侵蚀扩散，使桥梁混凝土表面碱性降低，从而使混凝土逐步趋向中性化从而形成了碳化。

3.2 桥梁裂缝缺陷成因

桥梁裂缝的根本原因是混凝土结构物中应力超过了混凝土自身能承受的应力强度。桥梁表面裂缝大部分是施工期形成的，主要原因是由于温差较大引起的，与原有材料不佳、均匀性不好、配合比不优、水化热温升、自身体积变形及其热学、力学性能达不到抗裂能力要求等原因有关，从而导致桥梁表面裂缝出现。再则由于碳化，使桥梁内部钢筋表面原有钝化膜破坏，在氧和水的作用下氧化锈蚀，钢筋锈蚀后出现体积膨胀，桥梁混凝土中产生很大的膨胀应力而把混凝土保护层胀裂，形成沿钢筋的裂缝。

3.3 桥梁两榀的横隔板相互错位缺陷原因

原设计T型桥梁上铺设钢筋混凝土，要求两榀梁的横隔板间填满水泥砂浆，并再加焊接连接钢板使五榀梁连成一体，由于施工原因，相邻T型梁横隔板前后错位、上下错位，连接钢板与预埋件的焊接质量较差，存在少焊、缺焊等情况，同时横隔板间缝隙未按要求进行水泥砂浆填缝，使横隔板间的连接变得更薄弱，降低了结构的刚度，消弱了桥体的抗振性能。

4 桥梁缺陷处理方法

4.1 桥梁表面基层处理

首先做好桥梁连接板焊接工作，再做桥梁表面基层处理工作。

将桥梁表面因施工原因造成的混凝土附着物、钢筋头、模板彻底清理干净。采用角向磨光机加装切割片把桥梁外露钢筋头割掉，打磨平整，使用手锤拆除残留在桥梁上的模板，用高压清洗机压力为8.0 MPa的高压水枪冲洗桥梁混凝土表面的灰尘，清洗过后表面还有残留的灰尘，再用角向磨光机加装钢丝刷清理干净，然后再次用高压水枪清洗，直至桥梁表面清洁干净。将所有桥梁裸露及孔洞采用S400水泥砂浆进行修补。修补方法为：先刷S400基浆，配比为：（水泥：S400=2：1）；验收合格后，涂抹S400水泥砂浆，其配比为：（水泥：细沙：S400=1：2：0.22），加适量的水（以适合现场刮平为宜）；对桥梁表面的蜂窝、麻面用108水泥胶泥刮平，其配比为：（水泥：108胶=25：5～8）。

4.2 VAE水泥砂浆特性

VAE乳液是醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的简称，VAE水泥砂浆是一种新型的柔性防碳化材料，它能够有效控制新老混凝土、砂浆的界面粘接，提高砂浆的渗透性、耐磨性、粘结性、抗冻性、耐化学药性；VAE水泥砂浆操作简便，VAE乳液与水泥砂浆一起搅拌，一样操作，施工不需增加工序，也不需要增加任何设备；VAE水泥砂浆环保、无毒、无味，属于绿色环保建材。

4.3 喷涂VAE防碳化水泥浆涂料

对已经清洗、修补找平的桥梁混凝土表面，经厂三级验收合格后，再进行VAE水泥砂浆碳化喷涂工作。用喷涂机喷涂防碳化涂层，喷涂前混凝土表面应风干。防碳化涂层共均匀喷涂4遍，每一道涂层表面风干经验收合格后，方可喷涂下一层，改性VAE防碳化水泥浆配比（重量比）为：第一道（水：VAE改性乳液：超细水泥：126添加剂=1：2.0：0.8：0.004）；第二道（水：VAE改性乳液：超细水泥：126添加剂=1：1.4：1.0：0.0028）；第三道（水：VAE改性乳液：超细水泥：126添加剂=1：1.4：1.0：0.0028）；第四道（水：VAE改性乳液：超细水泥：126添加剂=1：1.4：1.0：0.0028）。所喷涂料黑水泥与白水泥比例为：第一道（1：1），第二道（2：3），第三道（1：4），第四道（1：4），以保证喷涂完后表面颜色接近原混泥土颜色。在喷涂中，用水量可适当调整以能够正常喷涂及喷涂后不起皮，不鼓包为宜。

喷涂施工采用人工涂刷，为保证质量，需采用VAE净浆打底和罩面。在原桥梁混凝土表面，采用高压水冲洗干净，待表面呈潮湿状无积水时，涂刷一层VAE防碳化水泥浆，施工终凝验收合格后（一般4～6 h），即要进行短期喷水雾养护，雾状养护至少3 d，然后改用压力水养护，养护时间至少7 d。

4.4 修补注意事项

施工中修补材料只能同一个方向刮抹，当手触涂层不粘手时再进行下一层施工，要求刮抹层平整，无砂眼，无起鼓，无开裂，刮抹完成后立即进行喷水湿养护。其次待桥梁混凝土面修补平整完成硬化后即可进行面层VAE材料涂刷，施工时首先涂刷阴阳角等部位，然后进行大面涂刷，大面涂刷可采用滚刷、滚涂。第二遍涂刷与第一遍的涂刷方向呈“十”字交叉的垂直方向施工，在涂料使用过程中不得随意加水，要少配快用，拌和好的浆料必须在25 min内用完，第一遍涂层完成后须间隔24 h才能进行第二遍涂刷。

5 经验与不足

5.1 存在基层孔洞不平

施工中存在桥梁基层孔洞处理不平现象，桥梁基层裸露及孔洞采用S400水泥砂浆进行修补，表面平整处理完毕后，技术人员应进行平整度检测。原施工方案平整度要求数据不具体，现场施工、管理人员平整度钢板米尺检测不到位，桥梁基层存在不平度，造成窝工、返工现象，同时影响桥梁表层美观。

5.2 存在基层钢筋头突出

实际施工中存在桥梁基层钢筋头处理不到位现象，桥梁基层外露钢筋头采用角向磨光机加装切割片割掉，钢筋头切割应略微凹进桥梁基层表面，然后打磨填平，否则钢筋头切割后略微凸出桥梁基层表面，打磨后，现场检查没发现，涂盖VAE防碳化水泥浆后，桥梁表面凸起，影响桥梁表层美观。

5.3 存在桥梁表面色差

桥梁表层VAE防碳化水泥浆第四道配比，用以保证喷涂完后表面颜色接近原混凝土颜色，水泥浆配比施工人员应固定，计量上秤，反复配比、对比颜色，采用表面颜色接近原混凝土颜色。否则会出现桥梁表面VAE防碳化水泥浆色差现象，影响桥梁表层美观。

5.4 施工过程管理

桥梁碳化施工中每一道工序质量把关都非常重要，上一道工序为下一道工序做铺垫作用，工序之间环环相扣。桥梁碳化施工中，加强施工过程控制，管理人员现场管理做到“眼到、手到、嘴到、心到”；强化施工现场控制，施工人员施工面做到“面到、线到、点到”；施工完成后做到工完、料净、场地清。

6 结束语

桥梁碳化是影响桥梁结构耐久性的主要原因之一，对桥梁结构进行防碳化处理对提高桥梁结构耐久性具有重要意义。潘家口下池大坝桥梁碳化处理露天作业，工期长，高空作业安全风险系数大。桥梁碳化采用VAE防碳化水泥浆封闭处理后，效果显著，桥梁碳化现象得到有效控制，为水工建筑物的安全稳定运行奠定了基础。

[1]乔生祥.水工混凝土缺陷检测和处理[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.019

2017-11-01

胡超杰（1988-），男，助理工程师，从事抽水蓄能电厂水工工作。