獻(xiàn)縣樞紐水工建筑物混凝土碳化分析

□賈海鷹

獻(xiàn)縣樞紐水工建筑物混凝土碳化分析

□賈海鷹

獻(xiàn)縣樞紐主要由進(jìn)洪閘、節(jié)制閘、溢流堰等工程構(gòu)成，工程等別為Ⅱ等，規(guī)模為大（2）型，始建于1966年，2000年進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程建設(shè)。該樞紐位于子牙河系起點(diǎn)處,主要承擔(dān)上游滹沱河、滏陽(yáng)河、滏陽(yáng)新河來(lái)水,既是子牙河系日常供水、排水主要工程，也是重要的防洪樞紐工程。

1.樞紐建筑物碳化情況

獻(xiàn)縣樞紐經(jīng)過(guò)40多年的運(yùn)行，水工建筑物部位普遍出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。在閘底、橋墩及機(jī)架橋等部位出現(xiàn)疏松甚至剝落，閘墩浸水區(qū)出現(xiàn)明顯碳化帶。部分位置出現(xiàn)面積大于0.015m2的疏松脫落，閘墩多處部位出現(xiàn)長(zhǎng)度超過(guò)25cm的開(kāi)裂，形成順筋裂縫，橋墩及機(jī)架橋部位出現(xiàn)3～5mm的鼓起并有銹水滲出。浸水部位混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度普遍較深，一般為20～60mm，最大超過(guò)90mm，均超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度，混凝土表面出現(xiàn)裂縫鼓起，有銹水滲出。

2.混凝土碳化原因及分析

2.1 內(nèi)部因素

由于當(dāng)時(shí)施工工藝條件的限制，水泥品種型號(hào)、骨料品種、摻和劑、水灰比等受到影響。工程量較大，在施工中出現(xiàn)局部水灰比偏大，振搗不充分，養(yǎng)護(hù)不善，造成混凝土密實(shí)度低，建筑物烽窩麻面多，從而滲透性增大，加快了建筑物的碳化速度。

2.2 外部因素

一是溫度和光照。陽(yáng)光直射加快了碳化速度。溫度驟升驟降，引起混凝土表面產(chǎn)生拉力，形成裂縫或逐漸脫落，為碳化提供了有利條件。機(jī)架橋、公路橋等向陽(yáng)面混凝土碳化明顯比背陽(yáng)面嚴(yán)重，就是由于向陽(yáng)面溫度高，在晝夜溫差較大的情況下，形成細(xì)微裂縫，同時(shí)受陽(yáng)光直射影響，加快了建筑物的碳化。二是酸性介質(zhì)。指酸性水體、氣體（如CO2）等物質(zhì)使混凝土的堿度降低，導(dǎo)致混凝土逐漸變質(zhì)。通過(guò)歷年養(yǎng)護(hù)情況對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2002年后閘墩底部浸水部位碳化較之前呈加速現(xiàn)象，這與近年污染加重有關(guān)。子牙河上游化工、電鍍等企業(yè)排放的大量含有氯離子（CL-）的污水匯集到樞紐，水中氯離子（CL-）與混凝土氫氧化鈣作用產(chǎn)生大量氯化鈣，濃度較大，使建筑物中鋼筋發(fā)生潰燦性銹蝕。三是相對(duì)濕度。由于樞紐建筑處于河流上，環(huán)境的相對(duì)濕度比較大，直接影響混凝土含水率和碳化速度系數(shù)大小。閘墩等近水部位長(zhǎng)期處于50～70%相對(duì)濕度環(huán)境中，混凝土碳化速度最快，出現(xiàn)明顯碳化帶。四是凍融現(xiàn)象。在建筑浸水部位或水位變化部位，含水率較高，混凝土內(nèi)部孔隙水交替凍結(jié)膨脹和融解松弛，造成疏松剝落或產(chǎn)生裂縫，加快碳化，特別是初冬初春季節(jié)，閘底及閘墩等部位鼓裂明顯。

2.3 其他因素

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，建筑物受各種力的影響產(chǎn)生大量裂縫，使混凝土滲透性增高、耐久性降低，促使碳化快速滲透到混凝土內(nèi)部，因而裂縫處碳化速度較無(wú)裂縫處明顯。

3.對(duì)策與建議

3.1 建筑設(shè)計(jì)及施工方面

水工建筑物所處的野外環(huán)境比較惡略，要盡量避免采用普通建筑標(biāo)準(zhǔn)模式。要針對(duì)水工建筑物不同部位采取不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一是不同部位選用不同混凝土型號(hào)。在浸水部位選用抗硫酸鹽水泥；沖刷部位選用高強(qiáng)度水泥。二是采用抗酸性骨料。選用級(jí)配良好質(zhì)地硬實(shí)的砂石料延緩混凝土的碳化速度；施工中注意剔除有害物質(zhì)，對(duì)砂石進(jìn)行篩洗。三是增加建筑物近水部位保護(hù)層厚度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)大于3cm，采用保護(hù)效果較好的環(huán)氧基液涂層。對(duì)地下部分在周圍設(shè)置保護(hù)層，用耐腐材料浸注建筑物。四是對(duì)于混凝土構(gòu)件容易碰撞的部位設(shè)置包角和隔層保護(hù)。五是在施工中做好振搗和養(yǎng)護(hù)。施工應(yīng)盡可能選擇鋼材、膠合板等材料的模板。同時(shí)應(yīng)控制板縫寬度及表面光滑度。模板要牢固，應(yīng)在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行拆模；施工中采用機(jī)械震搗，以保護(hù)混凝土密實(shí)性；一定要嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分振搗，必要時(shí)可作表面處理；要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格落實(shí)各道施工工藝。

3.2 日常管理方面

對(duì)于樞紐建筑物的管理，要定期檢查、加強(qiáng)維護(hù)。一是技術(shù)人員要定期巡查，檢查建筑物裂縫情況和碳化深度，作好詳細(xì)記錄，若發(fā)現(xiàn)表面有開(kāi)裂、剝落等碳化現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理，避免裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，必要時(shí)可作混凝土補(bǔ)強(qiáng)處理，使混凝土處于穩(wěn)定的堿性環(huán)境中。二是在防碳化處理過(guò)程中要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，對(duì)碳化深度較小并未達(dá)到鋼筋保護(hù)層厚度、碳化層堅(jiān)硬的，可用優(yōu)質(zhì)涂料封閉；對(duì)碳化層鼓漲脫落或碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度的，應(yīng)鑿除碳化層，以高強(qiáng)砂漿粉刷或澆筑高強(qiáng)混凝土；對(duì)出現(xiàn)鋼筋嚴(yán)重銹蝕的，應(yīng)在修補(bǔ)前除銹，并根據(jù)情況確定加補(bǔ)鋼筋，防碳化后的效果，盡可能阻止或減慢外界對(duì)建筑物的侵蝕。

3.3 水污染治理方面

近年來(lái)，大量未經(jīng)處理工業(yè)污水排入河中，污染情況加劇，導(dǎo)致樞紐混凝土的碳化速度明顯變快，大大縮短了工程運(yùn)行壽命。因此，應(yīng)通過(guò)完善水污染防治法律法規(guī)，健全污染治理組織機(jī)構(gòu)，加大水污染治理力度等手段，使河流水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，減緩沿途樞紐碳化速度，延長(zhǎng)工程運(yùn)行壽命?！?/p>

2014-05-23

賈海鷹，男，漢族，河北省子牙河河務(wù)管理處，助理工程師。