浅谈荆江分洪工程进洪闸混凝土防碳化处理方案优选

浅谈荆江分洪工程进洪闸混凝土防碳化处理方案优选

夏学华1，胡开玲2

（1.荆州市荆江分洪工程南北闸管理处北闸管理所，湖北荆州434020；2.荆州市水利局，湖北荆州434020）

【摘要】混凝土碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土强度降低的过程，也称作中性化。本文通过对进洪闸碳化程度进行了分析，采用丙乳砂浆、喷涂聚脲、氟碳涂料三种技术手段对闸墩混凝土碳化处理实验检测数据和成本分析，结合工程运用实际情况比较，择选最优方案。

【关键词】荆江分洪工程；闸墩碳化处理；方案优选

【中图分类号】TV544【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2018）09-0058-02

1荆江分洪进洪闸概况

荆江分洪进洪闸(简称北闸)位于长江与虎渡河交汇处湖北省公安县太平口,是长江防洪体系的重要组成部分。

北闸1952年4月5日开工,同年6月18日全部完工。动用8万军民,仅用75d全部完成,是新中国建国初期第一座大型水利枢纽工程,全闸共设54孔开敞式弧形钢闸门,每孔18m,闸轴线总长1054。北闸原设计标准为Ⅰ级建筑物,1988年加固设计标准经水电部审批为Ⅱ级建筑物。设计分洪流量7700m3/s,校核分洪流量8800m3/s。主体为钢筋混凝土底板,空心垛墙,箱式岸墩轻型开敞式结构。1954年北闸曾三次开闸分洪,最大进洪流量7760m3/s,分洪总量122.6亿m3,降低沙市水位0.47~0.96m,为保障荆江大堤、江汉平原和洞庭湖平原的安全发挥了巨大的社会效益和经济效益。

1988~1989年按新的防洪水位对北闸框架式闸墩和工作桥中墩进行了加高加固。2004年9月鉴定该闸安全类别为三类闸,需进行除险加固。2005年6月,水利部以《关于湖北省荆州市荆江分洪北闸除险加固工程初步设计报告的批复》(水总[2005]228号)对《初设报告》进行了批复,核定工程总投资7602万元。2015年利用中央投资4561万元(占60%)对北闸

进行加固,工程建设资金有限。

2闸墩混凝土碳化情况

北闸混凝土框架式闸墩53座,边墩2座,工作桥中墩54座,闸门支臂墩378座,总表面面积10465.17m2,混凝土设计等级为乙级,相当于C13。闸墩部位最大碳化深度3mm,最小碳化深度0.5mm,各闸孔闸墩平均碳化深度1.0~2.0mm,左岸边墙碳化深度4mm比右岸相同混凝土结构碳化程度高[1]。3闸墩混凝土碳化原因

3.1闸墩碳化内在因素

北闸修建于1952年,当时新中国刚刚成立,各种建筑物质匮乏,机械设备落后,技术力量薄弱,碎石采用人工砸石,难以保证集料品种和级配的均匀;由于时间紧,任务重,难以保证水泥用量和水灰比控制;施工人员来自四面八方,专业性不强,难以保证施工质量等。

3.2闸墩碳化外在因素

北闸进口段有2000余亩外滩,1961年,为防止闸前落淤减少进洪断面,在闸前修筑一道拦淤堤防,至此北闸常年不挡水。据公安县1957~2003年气象资料统计,北闸年平均温度16.4℃,最高气温38.2℃;最冷为1月,极端最低气温-14.7℃。经过60多年高温日晒和温度变化等影响,闸墩不同程度裂缝2400余条,共计860余米,加速了闸墩混凝土碳化;加之雨量充沛,相对湿度较大,对加速闸墩混凝土碳化也有一定影响。4闸墩混凝土防碳化处理必要性

北闸已建成60多年,虽然框架式闸墩和工作桥框架式中墩碳化程度并不十分严重,但框架式闸墩和工作桥框架式中墩属轻型结构,是闸室主要受力构件,建成后长期暴露在外,无任何保护措施。为防止框架式闸墩和工作桥框架式中墩结构混凝土进一步碳化,延长北闸使用寿命,结合北闸风景区发展美化外观等,对闸墩混凝土实施防碳化处理十分必要。5闸墩混凝土防碳化处理实验方案

闸墩混凝土防碳化处理需在裂缝处理验收回格后进行。实验选取三处平整无裂缝2m×1m段面,清除表面污质及尘土,保证基本清洁,无浮尘,无粘附颗粒物,对基层表面孔洞及不平整部位采用环氧砂浆修补并打磨,平整度要求不大于2mm。5.1涂刷丙乳砂浆方案

丙乳砂浆作为一种在水利工程应用比较广泛薄层修补材料,主要用于混凝土的表面缺陷的密封防护、混凝土建筑物的防渗漏处理。

5.1.1施工方法

(1)混凝土基面凿毛清理。施工前应清除表面污物,对基面进行人工凿除碳化松动的混凝土,露出坚硬新茬,用清水冲洗干净,外露钢筋进行除锈处理施工前应使施工面充分湿润。

(2)涂刷丙乳净浆。在清理并湿润好的基面上,涂刷一层丙乳净浆打底,净浆配比为丙乳水泥=1:1,涂刷要均匀,刷刷浆时要不断搅动防止水泥沉淀,在净浆未硬前,即可进行丙乳砂浆抹面。

(3)抹面。丙乳砂浆抹面厚度2.0cm。按设计厚度分层进行施工,每次施工层厚4~5mm,施工刮抹只能向同一方向刮抹,不要来回多次刮抹,手触涂层不粘手时方可进行下一层施工,上一遍刮抹方向和下一遍刮抹方向呈“+”字交叉的垂直方向施工,丙乳砂浆铺到位后,用力压实随即出面,注意向同一方向抹平,不需第二次收光。

5.1.2丙乳砂浆现场实验样品图

涂刷丙乳砂浆现场实验样品见图1。

经室内试块检测及现场检测,各项技术指标符合设计要求。本实物外观表面粗糙不平整,三种材料中价格最低,现场测量平均施工厚度为17.8mm左右。

5.2喷涂聚脲弹性体方案

喷涂聚脲弹性体(SPUA)技术是国际上近10年来,为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术,是一种反应型双组份底涂,底聚胺脂类底涂不但对于

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混凝土具有极强的结合力,而且与喷涂聚脲弹性体具有极佳的附着力。

5.2.1施工方法

喷涂封底漆→喷涂聚脲

(1)喷涂封底漆。基面完全干燥后喷涂封底漆,底漆采用100%固含量的环氧涂料,喷涂按8~10m 2/kg 用漆量喷涂均匀,要求喷涂均匀无漏喷。

(2)喷涂聚脲。封底漆干燥后(24h ),喷涂聚脲。

喷涂前先将管道加热器打开,待管道加热器温度达到设定温度后,进行其他主机参数的设定,然后进行喷涂施工。温度控制在60~70℃之间,并且两个组分温度应该一致,压力控制范围在1700~2500Psi 之间,这样才能确保两组分充分混合。

因为多元醇组份中可能有色浆沉淀,所以将喷涂机器的抽料泵分别插入聚脲原料桶之前,将盛装多元醇组份的桶通过滚动方式来使其物料混合均匀,确保喷涂聚脲层颜色均匀。

喷凃作业时,喷枪垂直于待喷基层,保持与基层100~200mm 距离匀速移动。每一道喷涂要保证覆盖上一道涂层20%左右,按照先细细部构造后整体顺序连续施工,一次多遍、交叉喷涂至2mm 厚度,不出现漏涂点或一次喷涂太厚。

5.2.2聚脲现场实验样品图

喷涂聚脲现场实验样品见图2。

经室内试块检测及现场检测,各项技术指标符合设计要求。本实物外观光滑但表面存在凹凸不平,三种材料中价格最高,现场测量平均施工厚度为2.2mm 左右。

5.3喷涂氟碳金属漆方案

氟碳涂料又称“氟碳漆”是一种高效,多用途,化学固化的氟碳共聚体为原料的双组分常温固化涂料,氟碳漆具有超常的耐候、抗污染、防腐、防锈、高装饰性能,在国内发展有20年历史。

5.3.1施工方法

满批专用抗裂腻子→涂装封底漆→批细腻子面层→涂装面漆

(1)满批专用抗裂腻子。采用氟碳漆专用抗裂腻子、专用添加剂、水20:1:8的比例进行膩子调配。腻子必须充分搅拌至均匀,配置的抗裂腻子最长放置时间不超过4h ,否则不得使用。

(2)批刮细腻子面层。腻子采用P.O42.5白水泥调聚乙烯醇胶水和外墙专用弹性腻子HNO 2按1:3:1比例掺配刮涂2遍,外墙水性抛光腻子刮涂1遍。掺配后的腻子以易挂墙、不流淌便于施工为佳。批刮腻子前必须待墙体基本干燥。待腻子干燥4h 后,用细砂纸打磨平整,用湿布擦净散落粉尘,适当用水养护。

(3)涂装封底漆。底漆主要作用是隔离封闭基层,防止墙体泛碱和雨水渗入,引起漆膜鼓泡、脱皮或变色。底漆采用3010系列万能氟碳底漆,按主剂、固化剂、稀释剂10:1:4的比例稀释,搅拌均匀,采用无气喷涂机喷涂一遍。喷涂按8~10m 2/kg 用漆量喷涂均匀,要求喷涂均匀无漏喷。

(4)喷凃面漆施工。底漆干燥后(约24h ),喷涂3010系列超耐候单组氟碳金属面漆2遍,按主剂、稀释剂10:2~4,调配后的氟碳漆必须采用100目以上筛网进行过滤,稀释剂在放置过程中应不断搅拌,以免沉淀,混合搅拌均匀后须在5h 内用完。重涂时间4~48h 。

5.3.2氟碳金属漆现场实验样品图

喷涂氟碳金属漆现场实验样品见图3。

经现场检测,各项技术指标均达到规范要求。外观平滑细腻,三种材料中价格适中,现场测量平均施工厚度为5.7mm 左右。

6实验比选结论

(1)通过三种材料实验表明,均可达到闸墩混凝土防碳化处理效果。氟碳金属漆外观平整度及美观程度高于另外两种材。经现场拉拨试验表明,与混凝土粘结强度聚脲与丙乳砂浆都优于氟碳。经成本造价分析,聚脲、氟碳金属漆、丙乳砂浆综合单价比为2.53:1.56:1。

(2)丙乳砂浆虽然造价最低,但其施工厚度厚,总过流断面将受影响,最大减少15m 左右。加之丙乳砂浆还需分缝,且养护期较长,稍不注意可能致使其表面龟裂。因聚脲单价太高,在国内发展年限不如氟碳长。

(3)受建设资金的影响,同时考虑工程建设与北闸国家级水利风景区环境相匹配。且三峡枢纽工程控制运行,运用荆江分洪工程概率极低,选用氟碳金属漆对北闸闸墩混凝土进行防碳化处理具有现实的经济意义。

(4)采用氟碳金属漆方案施工完成后,整体效果达到了预期目的,2016年3月该分部工程顺利通过了专家组验收,经过了3年运行,该分部工程运行良好。

参考文献

[1]根据长江科学院工程质量检测中心提交的《荆江分洪工程北闸混凝土结构现场安全检测报告》2004,7.

收稿日期：2018-8-17作者简介：夏学华(1973-),男,工程师,本科

。

图1涂刷丙乳砂浆现场实

验样品

图2喷涂聚脲现场实

验样品

图3氟碳金属漆现场实验样品

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