关于水闸混凝土构件老化及加固技术探讨

丁桂清

摘要：本文简要分析了水闸混凝土构件老化现象，并针对老化问题给予了相应的加固技术和增强加固性的建议，有利于确保水闸除险的安全鉴定和加固工作的顺利开展。

关键词：水闸；混凝土构件；老化；加固；处理技术

1 水闸混凝土构建老化分析

钢筋锈蚀是混凝土构件老化中常出现的一种现象，首先锈蚀的部位是箍筋，当纵筋锈蚀截面损失率在 5%～10%左右时，很多箍筋就已经锈断。现场检测水闸钢筋混凝土构件时同样发现了这个问题，主筋的外面是钢筋混凝土土梁构件的箍筋位置，且直径相对较小，如果发生界面损失，会比其他部位更加敏感。箍筋锈蚀后往往会造成以下几种情况：①混凝土保护层锈胀开裂；②箍筋截面面积减小的同时，其弹性模量和屈服强度都会下降。因此，在很大程度上箍筋锈蚀会影响钢筋混凝土抗剪承载能力。

2 水闸混凝土结构老化加固处理技术

2.1 结构构件加固处理

（1）外包钢加固法。外包刚加固法是采用型钢外包于构件四角，此方法在我国属于应用广泛的传统加固技术，优点为受力较为可靠，施工简便，工作量小，一些不允许增大原构件截面尺寸却要求大幅度提高界面承载力的混凝土结构加固运用此技术取得了良好的效果。外包钢加固法分为干式外包钢加固和湿式外包钢加固，前者原构件与型钢之间无任何缝隙的粘连，虽然有时会用砂浆水泥填充，但结合面剪力和拉力的有效传递却不能保证，外包钢架只能单独受力，不能与原构件协同整体工作。湿式外包钢采用环氧树脂化学灌浆等方法粘连构件和外包钢，让两者协同受力。两种加固方法相比，干式外包钢的承载能力不如湿式外包钢，但在施工方面工艺简单，较为方便。

（2）粘钢加固法。粘钢加固法的效果主要取决于粘结施工质量，所以应做好表面处理，卸荷、配胶、涂覆胶剂粘贴固定与加压及固化等措施。首先表面处理是粘钢加固施工过程中最关键的程序，它包括钢板贴合面和加固构件结合面处理，用高强度水泥砂浆修补局部有破损的部位，之后再继续处理。其次是卸荷，粘钢前宜对构件进行卸荷是为了减轻粘钢板的压力和应变滞后现象，针对有次梁作用的主梁如果采用千斤顶顶升的方式进行卸荷。第三是配胶，粘钢使用的粘结剂应在使用前做好检验工作，合格方可使用。配制过程中要遵照产品说明书，通常采用轴式搅拌器进行搅拌，色泽均匀后可以停止搅拌。应避免在搅拌时有油污进入容器，保持容器内的干净，按照同一方向进行搅拌是为防止容器内进入空气而形成气泡降低粘结性能。第四是涂覆胶剂粘贴，用抹刀把配制好的粘结剂涂抹在已经处理完毕的钢板或混凝土表面，使结合面可以充分扩散、浸润胶液，之后将钢板贴于预定位置并用手轻轻敲击钢板，如声音显示无空洞声，表现粘贴密实，反之应重新粘贴。第五是固定、加压、与固化，用卡具支撑粘贴好的钢板适当加压，迫使胶液从钢板边挤出为度。粘接剂可在 20℃以上的常温下固化24 h即可拆除支撑，3天便可受力使用。如温度无法达至常温，一般用红外线灯等人工加热。在固化期间不得扰动钢板，保证良好的固化效果。

（3）喷射混凝土加固。喷射混凝土常用于灌筑墙壁、天棚等薄壁结构的衬里及钢结构的保护层，当构件表面出现露筋、蜂窝、狗洞等破损现象但没有损害到钢筋时，可采用钢纤维混凝土和喷射混凝土进行加固。采用钢纤维喷射混凝土做初期支护时，应满足围岩的地质条件和变形量级的韧度指标，确定喷层厚度，不宜大于150 mm。钢纤维不得有明显的锈蚀或油渍等妨碍钢纤维与水泥粘结，如果内部含有因加工不良造成的表面严重锈蚀，锈蚀的纤维和铁锈粉等杂质的总重量不应超过钢纤维重量的 1%。钢纤维喷射混凝土搅拌工艺应确保在拌合物中钢纤维不产生结团，分散均匀，可采用水泥、粗细骨料干拌后加水湿拌的方法。

2.2 混凝土碳化的处理

混凝土碳化部位、程度、处理方法都存有很大的差别。钢筋锈蚀会因过大的碳化深度而威胁到结构安全，碳化层较坚硬的可采用优质涂料封闭。防碳化处理的目的是要阻止或尽可能地减缓外界有害气体对混凝土内部的侵蚀，使钢筋和混凝土内部一直处于密实环境中。所以，混凝土碳化处理措施有以下几点：首先是表面处理，处理混凝土表面应先除掉上面的浮物和污迹，一般会采用机械处理和手工处理。机械处理常用高压气和高压水冲洗，以不损伤混凝土表层为前提。手工清理是在混凝土上用钢丝刷来回拉刷到除掉混凝土表面的污迹为准，之后再用清水冲洗。处理完表面后修补混凝土上显露出来的裂缝和麻面等缺陷，修好才能涂装，有利于保护混凝土。其次是涂料使用要求，使用环氧原浆的涂料一般按照甲、乙两组以 7∶1 混合均匀后使用，根据要求配置涂料，便于及时取用。此外，还有聚脲弹性体防碳化处理，此处理技术是继水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低污染涂装技术后，适应环保需求而研发的一种无污染的绿色材料，对环境温度、湿度都不敏感，尤其适用于水闸混凝土等外部使用，施工时受环境温度、湿度影响小。喷涂聚脲材料时，底材在-40℃的低温、高湿度时也可施工，甚至可在水面和冰面固化。

2.3 混凝土裂缝的处理

水闸混凝土构件出现裂缝是比较常见的，通常钢筋混凝土的结构设计是以限裂为准，当工程遭受到裂缝危害时才需要处理。原则上裂缝宽度超过規范要求或有贯穿性裂缝时必须处理。首先是贯穿性裂缝的处理：结构分缝不合理是引起贯穿性裂缝的主要原因，如果按照死缝处理，在附近仍然会出现同样的裂缝，所以，需作为活动缝隙处理，以此来满足耐久性和防渗的要求。采用粘贴碳纤维布和芳纶纤维布等加固型材料封闭表面。其次是一般性浅表裂缝处理：若缝宽小于规范要求，处理方式可采用一种水泥基的涂抹材料，其高抗冻性功效可加快裂缝愈合。若缝宽超过规范要求，一般采用在凿槽后用水泥砂浆封闭，采用聚合物砂浆，和调试砂浆颜色而增强装饰效果。

3 增强混凝土构件加固技术

根据目前水闸混凝土构件老化现状，首先在技术材料控制方面，应关注水泥的品种和其具体性能，以碱性含量小、水化热度较低、干缩性好，耐热性强、抗腐蚀性强等优质品种水泥，选择基料时要考虑其碱活性，避免碱基料发生反应而造成其他方面的隐患，还应充分考虑基料的吸水性和耐蚀性，改善其和易性和密实度，其次，确保混凝土的施工强度，耐久性和强度本质联系是建立在混凝土内部结构之上的，会直接影响水灰比。如果水灰比有所降低，那么随之下降的就是孔隙率。与此同时，混凝土的抗渗性会在孔隙率降低之后得到提升，保证相关耐久性指标。提高混凝土的性能，可以在已有的技术条件下掺入某些活性化的矿物材料，既能降低游离氧化钙的含量，还可提高混凝土构件的强度和密实度。第三，主管部门定期检查所有水闸建筑物，建立水闸构件老化档案，便于及时补救，对于构件严重老化水闸则建议拆除重建。此外，还要加强工程管护，做好工程日常养护工作，延缓工程老化周期，运用计算机等先进管理技术管理重要大中型水闸，实现水闸安全高效管理。

4 结语

综上所述，大部分混凝土构件是由于施工质量、运行管理或自然老化等不同方面的原因造成的构件老化，所以应加强控制结构破坏因素、提高混凝土结构耐久性，重视加固新技术的运用，从经济效益和社会效益等角度出发，选取适合的水闸混凝土加固技术。

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