大壩橋梁碳化分析及處理

胡超杰

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

大壩橋梁碳化分析及處理

胡超杰

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

大壩橋梁混凝土碳化嚴重時，使鋼筋銹蝕、混凝土開裂、剝落、保護層遭受破壞，最終導致橋梁結構破壞。通過合理的施工方案和較全面的風險預控，有針對性地采取措施，采用噴涂改性V A E水泥砂漿涂料進行防碳化處理方法，確保壩體的安全穩定運行。

橋梁混凝土碳化原因；分析；處理；防治措施

TV431

B

1672-5387（2017）12-0049-03

1 引言

潘家口蓄能電廠下池大壩位于潘家口水利樞紐工程下游約6 km處的灤河干流上，為潘家口水利樞紐工程的二期工程，是潘家口抽水蓄能電站的配套工程，下池大壩作為抽水蓄能發電的反調節的擋水建筑物。壩頂長1 098 m，最大壩高28.8 m，壩頂高程151.5 m,大壩共分67個壩段，壩頂由交通橋、檢修橋、機架橋、啟閉機室、廠房等建筑物組成。壩前最高設計水位144.5m，死水位139.0m，總庫容3243萬m3，有效庫容為1 000萬m3，為日調節水庫。壩型為鋼筋混凝土重力壩，混凝土壩、泄洪閘為三級建筑物，下游導墻為四級建筑物。壩址地區地震烈度為7度，主體建筑物設防烈度采用7度。大壩左側安裝燈泡式貫流機組2臺，裝機10 MW。大壩于1984年5月開始興建，1991年4月25日開始蓄水，1993年12月底竣工。

2 下池大壩T型橋梁缺陷情況

2.1 橋梁缺陷存在狀況

1998年潘家口蓄能電廠（二期工程）首次大壩安全定檢，2005年潘家口蓄能電廠（二期工程）第二輪大壩安全定檢，通過現場目測、儀器監測、統計資料綜合分析發現壩頂交通橋、檢修橋、機架橋T型橋梁存在三種缺陷情況：一是橋梁碳化現象；二是橋梁表面細小裂縫現象；三是兩榀橋梁的橫隔板相互錯位，連接板焊接不滿現象。

2.2 缺陷檢測方法

交通橋梁現場望遠鏡目測檢查，檢修橋、機架橋橋梁搭設活動平臺檢查。碳化檢測采用沖擊鉆鉆直徑1.5 cm的孔，混凝土面形成一個小坑，用蘸有1%酚酞酒精溶液的棉花涂抹在孔或小坑內，測量碳化深度。

2.3 缺陷數據統計

機架橋梁碳化測試4個點，深度在13～18 mm之間，平均碳化深度為14.75 mm；檢修橋梁碳化測試4個點，深度在10～23 mm之間，平均碳化深度為14.75 mm；交通橋梁碳化檢測，平均碳化深度為14 mm。

交通橋、檢修橋、機架橋橋梁每個腹板表面普遍存在細小裂縫，裂縫大多呈豎向垂直分布，從梁頂部向下延伸至梁的底部附近，大多未貫通梁的底面，裂縫長約10～30 cm左右，裂縫寬0.1 mm，裂縫最大寬度為0.3 mm；橋梁的翼板未發現明顯的裂縫。

交通橋主梁局部存在橫隔板相互錯位現象，錯位10 cm多。

3 橋梁混凝土形成缺陷的原因分析

3.1 橋梁碳化缺陷成因

壩頂交通橋梁、檢修橋梁、機架橋梁長期暴露在大氣中，遭受空氣中CO2向其內部侵蝕擴散，使橋梁混凝土表面堿性降低，從而使混凝土逐步趨向中性化從而形成了碳化。

3.2 橋梁裂縫缺陷成因

橋梁裂縫的根本原因是混凝土結構物中應力超過了混凝土自身能承受的應力強度。橋梁表面裂縫大部分是施工期形成的，主要原因是由于溫差較大引起的，與原有材料不佳、均勻性不好、配合比不優、水化熱溫升、自身體積變形及其熱學、力學性能達不到抗裂能力要求等原因有關，從而導致橋梁表面裂縫出現。再則由于碳化，使橋梁內部鋼筋表面原有鈍化膜破壞，在氧和水的作用下氧化銹蝕，鋼筋銹蝕后出現體積膨脹，橋梁混凝土中產生很大的膨脹應力而把混凝土保護層脹裂，形成沿鋼筋的裂縫。

3.3 橋梁兩榀的橫隔板相互錯位缺陷原因

原設計T型橋梁上鋪設鋼筋混凝土，要求兩榀梁的橫隔板間填滿水泥砂漿，并再加焊接連接鋼板使五榀梁連成一體，由于施工原因，相鄰T型梁橫隔板前后錯位、上下錯位，連接鋼板與預埋件的焊接質量較差，存在少焊、缺焊等情況，同時橫隔板間縫隙未按要求進行水泥砂漿填縫，使橫隔板間的連接變得更薄弱，降低了結構的剛度，消弱了橋體的抗振性能。

4 橋梁缺陷處理方法

4.1 橋梁表面基層處理

首先做好橋梁連接板焊接工作，再做橋梁表面基層處理工作。

將橋梁表面因施工原因造成的混凝土附著物、鋼筋頭、模板徹底清理干凈。采用角向磨光機加裝切割片把橋梁外露鋼筋頭割掉，打磨平整，使用手錘拆除殘留在橋梁上的模板，用高壓清洗機壓力為8.0 MPa的高壓水槍沖洗橋梁混凝土表面的灰塵，清洗過后表面還有殘留的灰塵，再用角向磨光機加裝鋼絲刷清理干凈，然后再次用高壓水槍清洗，直至橋梁表面清潔干凈。將所有橋梁裸露及孔洞采用S400水泥砂漿進行修補。修補方法為：先刷S400基漿，配比為：（水泥：S400=2：1）；驗收合格后，涂抹S400水泥砂漿，其配比為：（水泥：細沙：S400=1：2：0.22），加適量的水（以適合現場刮平為宜）；對橋梁表面的蜂窩、麻面用108水泥膠泥刮平，其配比為：（水泥：108膠=25：5～8）。

4.2 VAE水泥砂漿特性

VAE乳液是醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的簡稱，VAE水泥砂漿是一種新型的柔性防碳化材料，它能夠有效控制新老混凝土、砂漿的界面粘接，提高砂漿的滲透性、耐磨性、粘結性、抗凍性、耐化學藥性；VAE水泥砂漿操作簡便，VAE乳液與水泥砂漿一起攪拌，一樣操作，施工不需增加工序，也不需要增加任何設備；VAE水泥砂漿環保、無毒、無味，屬于綠色環保建材。

4.3 噴涂VAE防碳化水泥漿涂料

對已經清洗、修補找平的橋梁混凝土表面，經廠三級驗收合格后，再進行VAE水泥砂漿碳化噴涂工作。用噴涂機噴涂防碳化涂層，噴涂前混凝土表面應風干。防碳化涂層共均勻噴涂4遍，每一道涂層表面風干經驗收合格后，方可噴涂下一層，改性VAE防碳化水泥漿配比（重量比）為：第一道（水：VAE改性乳液：超細水泥：126添加劑=1：2.0：0.8：0.004）；第二道（水：VAE改性乳液：超細水泥：126添加劑=1：1.4：1.0：0.0028）；第三道（水：VAE改性乳液：超細水泥：126添加劑=1：1.4：1.0：0.0028）；第四道（水：VAE改性乳液：超細水泥：126添加劑=1：1.4：1.0：0.0028）。所噴涂料黑水泥與白水泥比例為：第一道（1：1），第二道（2：3），第三道（1：4），第四道（1：4），以保證噴涂完后表面顏色接近原混泥土顏色。在噴涂中，用水量可適當調整以能夠正常噴涂及噴涂后不起皮，不鼓包為宜。

噴涂施工采用人工涂刷，為保證質量，需采用VAE凈漿打底和罩面。在原橋梁混凝土表面，采用高壓水沖洗干凈，待表面呈潮濕狀無積水時，涂刷一層VAE防碳化水泥漿，施工終凝驗收合格后（一般4～6 h），即要進行短期噴水霧養護，霧狀養護至少3 d，然后改用壓力水養護，養護時間至少7 d。

4.4 修補注意事項

施工中修補材料只能同一個方向刮抹，當手觸涂層不粘手時再進行下一層施工，要求刮抹層平整，無砂眼，無起鼓，無開裂，刮抹完成后立即進行噴水濕養護。其次待橋梁混凝土面修補平整完成硬化后即可進行面層VAE材料涂刷，施工時首先涂刷陰陽角等部位，然后進行大面涂刷，大面涂刷可采用滾刷、滾涂。第二遍涂刷與第一遍的涂刷方向呈“十”字交叉的垂直方向施工，在涂料使用過程中不得隨意加水，要少配快用，拌和好的漿料必須在25 min內用完，第一遍涂層完成后須間隔24 h才能進行第二遍涂刷。

5 經驗與不足

5.1 存在基層孔洞不平

施工中存在橋梁基層孔洞處理不平現象，橋梁基層裸露及孔洞采用S400水泥砂漿進行修補，表面平整處理完畢后，技術人員應進行平整度檢測。原施工方案平整度要求數據不具體，現場施工、管理人員平整度鋼板米尺檢測不到位，橋梁基層存在不平度，造成窩工、返工現象，同時影響橋梁表層美觀。

5.2 存在基層鋼筋頭突出

實際施工中存在橋梁基層鋼筋頭處理不到位現象，橋梁基層外露鋼筋頭采用角向磨光機加裝切割片割掉，鋼筋頭切割應略微凹進橋梁基層表面，然后打磨填平，否則鋼筋頭切割后略微凸出橋梁基層表面，打磨后，現場檢查沒發現，涂蓋VAE防碳化水泥漿后，橋梁表面凸起，影響橋梁表層美觀。

5.3 存在橋梁表面色差

橋梁表層VAE防碳化水泥漿第四道配比，用以保證噴涂完后表面顏色接近原混凝土顏色，水泥漿配比施工人員應固定，計量上秤，反復配比、對比顏色，采用表面顏色接近原混凝土顏色。否則會出現橋梁表面VAE防碳化水泥漿色差現象，影響橋梁表層美觀。

5.4 施工過程管理

橋梁碳化施工中每一道工序質量把關都非常重要，上一道工序為下一道工序做鋪墊作用，工序之間環環相扣。橋梁碳化施工中，加強施工過程控制，管理人員現場管理做到“眼到、手到、嘴到、心到”；強化施工現場控制，施工人員施工面做到“面到、線到、點到”；施工完成后做到工完、料凈、場地清。

6 結束語

橋梁碳化是影響橋梁結構耐久性的主要原因之一，對橋梁結構進行防碳化處理對提高橋梁結構耐久性具有重要意義。潘家口下池大壩橋梁碳化處理露天作業，工期長，高空作業安全風險系數大。橋梁碳化采用VAE防碳化水泥漿封閉處理后，效果顯著，橋梁碳化現象得到有效控制，為水工建筑物的安全穩定運行奠定了基礎。

[1]喬生祥.水工混凝土缺陷檢測和處理[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.019

2017-11-01

胡超杰（1988-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電廠水工工作。