關于水閘混凝土構件老化及加固技術探討

丁桂清

摘要：本文簡要分析了水閘混凝土構件老化現象，并針對老化問題給予了相應的加固技術和增強加固性的建議，有利于確保水閘除險的安全鑒定和加固工作的順利開展。

關鍵詞：水閘；混凝土構件；老化；加固；處理技術

1 水閘混凝土構建老化分析

鋼筋銹蝕是混凝土構件老化中常出現的一種現象，首先銹蝕的部位是箍筋，當縱筋銹蝕截面損失率在 5%～10%左右時，很多箍筋就已經銹斷。現場檢測水閘鋼筋混凝土構件時同樣發現了這個問題，主筋的外面是鋼筋混凝土土梁構件的箍筋位置，且直徑相對較小，如果發生界面損失，會比其他部位更加敏感。箍筋銹蝕后往往會造成以下幾種情況：①混凝土保護層銹脹開裂；②箍筋截面面積減小的同時，其彈性模量和屈服強度都會下降。因此，在很大程度上箍筋銹蝕會影響鋼筋混凝土抗剪承載能力。

2 水閘混凝土結構老化加固處理技術

2.1 結構構件加固處理

（1）外包鋼加固法。外包剛加固法是采用型鋼外包于構件四角，此方法在我國屬于應用廣泛的傳統加固技術，優點為受力較為可靠，施工簡便，工作量小，一些不允許增大原構件截面尺寸卻要求大幅度提高界面承載力的混凝土結構加固運用此技術取得了良好的效果。外包鋼加固法分為干式外包鋼加固和濕式外包鋼加固，前者原構件與型鋼之間無任何縫隙的粘連，雖然有時會用砂漿水泥填充，但結合面剪力和拉力的有效傳遞卻不能保證，外包鋼架只能單獨受力，不能與原構件協同整體工作。濕式外包鋼采用環氧樹脂化學灌漿等方法粘連構件和外包鋼，讓兩者協同受力。兩種加固方法相比，干式外包鋼的承載能力不如濕式外包鋼，但在施工方面工藝簡單，較為方便。

（2）粘鋼加固法。粘鋼加固法的效果主要取決于粘結施工質量，所以應做好表面處理，卸荷、配膠、涂覆膠劑粘貼固定與加壓及固化等措施。首先表面處理是粘鋼加固施工過程中最關鍵的程序，它包括鋼板貼合面和加固構件結合面處理，用高強度水泥砂漿修補局部有破損的部位，之后再繼續處理。其次是卸荷，粘鋼前宜對構件進行卸荷是為了減輕粘鋼板的壓力和應變滯后現象，針對有次梁作用的主梁如果采用千斤頂頂升的方式進行卸荷。第三是配膠，粘鋼使用的粘結劑應在使用前做好檢驗工作，合格方可使用。配制過程中要遵照產品說明書，通常采用軸式攪拌器進行攪拌，色澤均勻后可以停止攪拌。應避免在攪拌時有油污進入容器，保持容器內的干凈，按照同一方向進行攪拌是為防止容器內進入空氣而形成氣泡降低粘結性能。第四是涂覆膠劑粘貼，用抹刀把配制好的粘結劑涂抹在已經處理完畢的鋼板或混凝土表面，使結合面可以充分擴散、浸潤膠液，之后將鋼板貼于預定位置并用手輕輕敲擊鋼板，如聲音顯示無空洞聲，表現粘貼密實，反之應重新粘貼。第五是固定、加壓、與固化，用卡具支撐粘貼好的鋼板適當加壓，迫使膠液從鋼板邊擠出為度。粘接劑可在 20℃以上的常溫下固化24 h即可拆除支撐，3天便可受力使用。如溫度無法達至常溫，一般用紅外線燈等人工加熱。在固化期間不得擾動鋼板，保證良好的固化效果。

（3）噴射混凝土加固。噴射混凝土常用于灌筑墻壁、天棚等薄壁結構的襯里及鋼結構的保護層，當構件表面出現露筋、蜂窩、狗洞等破損現象但沒有損害到鋼筋時，可采用鋼纖維混凝土和噴射混凝土進行加固。采用鋼纖維噴射混凝土做初期支護時，應滿足圍巖的地質條件和變形量級的韌度指標，確定噴層厚度，不宜大于150 mm。鋼纖維不得有明顯的銹蝕或油漬等妨礙鋼纖維與水泥粘結，如果內部含有因加工不良造成的表面嚴重銹蝕，銹蝕的纖維和鐵銹粉等雜質的總重量不應超過鋼纖維重量的 1%。鋼纖維噴射混凝土攪拌工藝應確保在拌合物中鋼纖維不產生結團，分散均勻，可采用水泥、粗細骨料干拌后加水濕拌的方法。

2.2 混凝土碳化的處理

混凝土碳化部位、程度、處理方法都存有很大的差別。鋼筋銹蝕會因過大的碳化深度而威脅到結構安全，碳化層較堅硬的可采用優質涂料封閉。防碳化處理的目的是要阻止或盡可能地減緩外界有害氣體對混凝土內部的侵蝕，使鋼筋和混凝土內部一直處于密實環境中。所以，混凝土碳化處理措施有以下幾點：首先是表面處理，處理混凝土表面應先除掉上面的浮物和污跡，一般會采用機械處理和手工處理。機械處理常用高壓氣和高壓水沖洗，以不損傷混凝土表層為前提。手工清理是在混凝土上用鋼絲刷來回拉刷到除掉混凝土表面的污跡為準，之后再用清水沖洗。處理完表面后修補混凝土上顯露出來的裂縫和麻面等缺陷，修好才能涂裝，有利于保護混凝土。其次是涂料使用要求，使用環氧原漿的涂料一般按照甲、乙兩組以 7∶1 混合均勻后使用，根據要求配置涂料，便于及時取用。此外，還有聚脲彈性體防碳化處理，此處理技術是繼水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低污染涂裝技術后，適應環保需求而研發的一種無污染的綠色材料，對環境溫度、濕度都不敏感，尤其適用于水閘混凝土等外部使用，施工時受環境溫度、濕度影響小。噴涂聚脲材料時，底材在-40℃的低溫、高濕度時也可施工，甚至可在水面和冰面固化。

2.3 混凝土裂縫的處理

水閘混凝土構件出現裂縫是比較常見的，通常鋼筋混凝土的結構設計是以限裂為準，當工程遭受到裂縫危害時才需要處理。原則上裂縫寬度超過規范要求或有貫穿性裂縫時必須處理。首先是貫穿性裂縫的處理：結構分縫不合理是引起貫穿性裂縫的主要原因，如果按照死縫處理，在附近仍然會出現同樣的裂縫，所以，需作為活動縫隙處理，以此來滿足耐久性和防滲的要求。采用粘貼碳纖維布和芳綸纖維布等加固型材料封閉表面。其次是一般性淺表裂縫處理：若縫寬小于規范要求，處理方式可采用一種水泥基的涂抹材料，其高抗凍性功效可加快裂縫愈合。若縫寬超過規范要求，一般采用在鑿槽后用水泥砂漿封閉，采用聚合物砂漿，和調試砂漿顏色而增強裝飾效果。

3 增強混凝土構件加固技術

根據目前水閘混凝土構件老化現狀，首先在技術材料控制方面，應關注水泥的品種和其具體性能，以堿性含量小、水化熱度較低、干縮性好，耐熱性強、抗腐蝕性強等優質品種水泥，選擇基料時要考慮其堿活性，避免堿基料發生反應而造成其他方面的隱患，還應充分考慮基料的吸水性和耐蝕性，改善其和易性和密實度，其次，確保混凝土的施工強度，耐久性和強度本質聯系是建立在混凝土內部結構之上的，會直接影響水灰比。如果水灰比有所降低，那么隨之下降的就是孔隙率。與此同時，混凝土的抗滲性會在孔隙率降低之后得到提升，保證相關耐久性指標。提高混凝土的性能，可以在已有的技術條件下摻入某些活性化的礦物材料，既能降低游離氧化鈣的含量，還可提高混凝土構件的強度和密實度。第三，主管部門定期檢查所有水閘建筑物，建立水閘構件老化檔案，便于及時補救，對于構件嚴重老化水閘則建議拆除重建。此外，還要加強工程管護，做好工程日常養護工作，延緩工程老化周期，運用計算機等先進管理技術管理重要大中型水閘，實現水閘安全高效管理。

4 結語

綜上所述，大部分混凝土構件是由于施工質量、運行管理或自然老化等不同方面的原因造成的構件老化，所以應加強控制結構破壞因素、提高混凝土結構耐久性，重視加固新技術的運用，從經濟效益和社會效益等角度出發，選取適合的水閘混凝土加固技術。

參考文獻：

[1]高永強. 淺談混凝土構件的加固方法[J]. 山西建筑，2010，36（26）：53-54.

[2]劉冰. 結合工程實例探討混凝土構件加固方案的適用[J].湖北科技學院學報，2014（1）：18-19.

[3]夏兆光，吳兵.水閘混凝土構件老化分析與加固方法[J]. 浙江水利科技，2010（5）：38-39，42.

[4]黃盛潤. 福建省水閘安全鑒定中存在的問題及建議[J]. 中國水利，2010（18）：28-29.