混凝土碳化处理方法探析

徐波

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）



混凝土碳化处理方法探析

徐波

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）

［摘 要］文中介绍对于不同部位，不同碳化程度的混凝土，采用不同的处理方法，达到封闭碳化通道，阻止或尽可能减缓外界有害气体进入混凝土内部侵蚀，使混凝土内部和钢筋始终处于高碱性环境中，使之延长混凝土和钢筋的使用寿命的目的。

［关键词］混凝土结构；碳化处理；环氧厚浆涂料；丙乳砂浆

1　工程背景

临洪西泵站位于连云港市北郊，距离市区10 km，临洪闸下游800 m处临洪河西侧，承担着乌龙河流域防洪排涝任务，是保障连云港市区及东海县农业生产和人民生命安全的重要的水利工程，具有排涝、挡洪等综合功能。该泵站于1976年12月动工兴建，1979年7月建成投产。根据（SL252-2000）《水利水电工程等级划分及洪水标准》、（GB50265－2010）《泵站设计规范》等的有关规定，临洪西泵站工程等别为Ⅱ等，泵站规模为大（2）型。

2　存在问题

该站受当时施工条件限制，土建工程和机电设备、辅助设备和设施存在较多问题。经过30年多年的运行，经现场检测和复核，工程不符合安全运行要求，其存在主要问题如下：

1）工程老化日趋严重，建筑物基础发生不均匀沉降。钢筋混凝土结构、房屋结构及部分门窗、上下游建筑物、快速闸门等水工建筑物均严重老化、碳化、开裂，许多承重构件钢筋锈胀，主筋截面大幅度削弱甚至锈断，病害非常严重，拍门、快速闸门严重漏水。

2）机电设备老化，故障率较高，损坏严重。主机绝缘老化，电机定子绕组发生击穿现象，水泵导轴承处漏油、进水，大轴、导轴承严重磨损等。

3）上下游引河和护坡严重淤积，泵站排涝时水泵处于非设计工况运行，水泵效率低。多次强排涝时扬程仅有1.0～3.0 m，与原设计所确定的水位组合有较大的差异，水泵长期处于低效率区运行。

4）部分观测设施已不能观测，其中站身测压管已全部被堵塞，测压表无法观测。

在此主要针对泵站泵房混凝土结构的碳化问题提出针对性的处理措施。

3　碳化混凝土处理设计

混凝土的碳化程度不同，部位不同，处理方法也不同，防碳化处理的目的就是封闭碳化通道，阻止或尽可能减缓外界有害气体进入混凝土内部侵蚀，使混凝土内部和钢筋始终处于高碱性环境中，延长混凝土和钢筋的使用寿命。几种处理方法如下：

1）对碳化深度过大，钢筋锈蚀明显，危及结构安全的构件应拆除重建。

2）对于碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度，碳化层比较坚硬的，可用优质涂料封闭。

3）对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化深度较小但碳化层疏松剥落的，均应凿除碳化层，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土。

4）对钢筋锈蚀严重的，应在修补前除锈，并应根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋。

根据泵房室内和室外的不同环境，分别采用了不同的处理方法。

3.1泵房内碳化混凝土处理设计

泵房内混凝土处于室内环境，混凝土碳化程度相对较轻，碳化层深度较小，碳化层混凝土强度相对较高，推荐使用环氧厚浆涂料进行泵房内部混凝土表面的防碳化处理，不但可以达到防碳化目的，对原结构基本无破坏，同时施工工艺简单，维修工程量少，造价低。

环氧厚浆涂料是由环氧基料、增韧剂、防锈防渗材料及固化剂等多种成分组成，适用于混凝土表面封闭。它具有如下一些特点：

1）稳定性好。该涂料在大气、淡水、海水及碱性溶液等介质中长期稳定。

2）物理机械性能好。该涂料附着力强，涂层坚硬耐磨，耐热性及电绝缘性好。

3）密封性能好。该涂料涂刷后能完全密封受涂物表面，耐水、耐湿。

4）保护周期长。使用寿命在12年以上。

5）施工方便。既适合手工涂刷，又适合机械喷涂。

该涂料在施工前，应先对混凝土表面进行处理，除掉混凝土表面的污迹、浮物，一般有手工清理和机械清理两种方法。手工清理用钢丝刷在混凝土表面来回拉刷，直至去掉混凝土表面的污迹，再用水清洗。机械清理常用喷砂及高压水、高压气冲洗，以不损伤混凝土表面为限。表面清理后，对于混凝土上显露出来的裂缝、蜂窝、麻面等缺陷要先进行修补，完全补好后才能进行涂装，这样才能彻底保护混凝土。混凝土表面处理后待完全干燥后才能进行涂装。

环氧厚浆涂料分甲、乙两组分，使用时一般按甲、乙组分比7∶1混合均匀后使用。配制量要根据需求适量配制，及时用完。二次涂装要在一次涂装漆膜完全干燥后进行。

环氧厚浆涂料的人工涂装方法与一般涂料相同，机械喷涂采用高压无气喷涂工艺。

环氧厚浆涂料固体组分少，挥发组分少，一般应涂刷3～4遍，厚度达到250 μm左右，用量0.5～ 0.6 kg/m2。

3.2泵房外碳化混凝土处理设计

泵房外部混凝土处于室外环境，而且大部分处于水位变动区，混凝土碳化程度相对较重，碳化层深度较大，碳化层混凝土强度相对较低，建议凿除碳化层混凝土，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土。

参照目前国内已有的工程实例，推荐使用丙乳砂浆进行泵房外部混凝土表面的防碳化处理。

丙乳是丙烯酸酯共聚乳液的简称，是一种高分子聚合物的水分散体，是一种水泥改性剂。加入水泥砂浆中为聚合物水泥砂浆，属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆，适用于水利、公路、工业及民用建筑等钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。

丙乳砂浆与普通砂浆相比，具有极限拉伸率提高1～3倍，抗拉强度提高1.35～1.5倍，抗拉弹性模量降低，收缩小，抗裂性显著提高，与混凝土面、老砂浆及钢板黏结强度提高4倍以上，2 d吸水率降低10倍，抗渗性提高1.5倍，抗氯离子渗透能力提高8倍以上等优异性能，使用寿命基本相同，且具有基本无毒、施工方便、成本低以及密封作用，能够达到防止老混凝土进一步碳化、延缓钢筋锈蚀速度、抵抗剥蚀破坏的目的。

丙乳砂浆施工与普通砂浆相似，可人工涂抹，也可以机械喷涂，并结合潮湿面粘结，无毒，与基础混凝土温度适应性好，耐大气老化，使用寿命长（目前已有20年的使用实例），克服了环氧砂浆常因膨胀系数大于基地混凝土而开裂脱落的缺点。

丙乳砂浆的施工工艺为：混凝土表面凿毛、冲洗、刷丙乳净浆打底、粉丙乳砂浆，养护14 d，再丙乳净浆刷面。丙乳砂浆粉层厚度一般为2cm左右，实际粉刷厚度不应小于碳化层混凝土的凿除厚度。

4　结论

通过以上的处理方法，达到了封闭碳化通道，阻止或尽可能减缓外界有害气体进入混凝土内部侵蚀，使混凝土内部和钢筋始终处于高碱性环境中，延长混凝土和钢筋的使用寿命的目的。

［参考文献］

［1］洪定海.混凝土中钢筋的锈蚀与保护［M］.北京：中国铁道出版社,1998.

［2］张卫国.混凝土碳化机理及处理措施［C］.技术创新论文集，2007.

［中图分类号］TV331

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）05－0023－02

[收稿日期]2016-01-12