焦 陽

(江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223001)

混凝土碳化是水利、建筑、交通等行業(yè)中一種常見的現(xiàn)象。混凝土出現(xiàn)碳化的主要原因是混凝土標(biāo)號低、長期的侵蝕等?；炷撂蓟斐苫炷帘Ｗo層厚度不滿足要求，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低[1]，影響到水工建筑質(zhì)量[2-4]。因此，對混凝土碳化深度進行檢測是非常必要的。王金晶[5]認為混凝土碳化深度與時間關(guān)系密切，建立了混凝土碳化模型；張曉英等[6]認為混凝土碳化與混凝土強度等級有關(guān)，混凝土強度越高，抗碳化能力也越強。車軸河閘在長期使用中，混凝土老化現(xiàn)象嚴重，水閘功能缺失，因此，提出了除險加固設(shè)計，在此之前，進行混凝土碳化檢測，為混凝土除險加固提供參考。

1 工程概況

車軸河閘位于灌云縣，于1953年建成。由于埒子口淤積嚴重，導(dǎo)致車軸河閘排水不暢，當(dāng)?shù)卣群笥?999年、2010年實施兩次車軸河分流，車軸河流域共200 km2面積澇水被分流調(diào)入五灌河入海，還余133 km2澇水需經(jīng)過車軸河閘經(jīng)埒子口排泄。車軸河閘閘身為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘室總寬53.725 m，計8孔。底板為空箱式混凝土底板，其中右邊1孔為通航孔，總寬7.200 m，其余7孔為排水孔，單孔凈寬6.000 m，左邊三孔共一塊底板，寬19.800 m，中間四孔分別為二孔共一塊底板，每塊寬13.300 m，通航孔為上，下扉平面鋼閘門，排水孔為孤形鋼閘門，閘門均采用卷揚式啟閉機，通航孔上、下扉閘門各由一臺啟閉機控制，閘上、下游翼墻為鋼筋空箱結(jié)構(gòu)。

2 混凝土碳化檢測

2.1 混凝土碳化檢測方法原理

酚酞試劑遇強堿變紅，弱堿無色的特性是混凝土碳化深度檢測的最主要原理。利用鋼筋定位儀確定檢測部位混凝土保護層厚度，并標(biāo)示檢測部位。在檢測部位開孔并清理其中的粉塵后，立即使用濃度為1%的酚酞噴灑于孔內(nèi)，變色深度即為混凝土碳化深度，使用高精度卡尺測量該深度。比較碳化深度與保護層厚度，分析鋼筋是否位于混凝土有效保護層內(nèi)[7-8]。

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕情況可以采用半電池電位法檢測。“Cu+CuSO4飽和溶液”和“鋼筋+混凝土”兩個半電池組合形成全電池系統(tǒng)[9-10]?！癈u+CuSO4飽和溶液”的電位較為穩(wěn)定，而鋼筋銹蝕程度不同導(dǎo)致“鋼筋+混凝土”半電池的電位變化較大。因此，鋼筋的銹蝕情況可以根據(jù)組成的全電池的電位值來評價。對現(xiàn)場混凝土構(gòu)件檢測時，測區(qū)采用矩陣式布點。鋼筋銹蝕判斷方法見表1。同時，電位法檢測結(jié)果可鑿開驗證，以準(zhǔn)確評價鋼筋銹蝕情況。

表1 鋼筋銹蝕評價

2.2 混凝土碳化檢測結(jié)果

該工程閘墩共檢測10個構(gòu)件，1#孔右閘墩、3#孔左閘墩、3#孔右閘墩、4#孔左閘墩、4#孔右閘墩、5#孔右閘墩、6#孔左閘墩、6#孔右閘墩、7#孔右閘墩、8#孔右閘墩；胸墻檢測6個構(gòu)件，1#孔胸墻、2#孔胸墻、3#孔胸墻、4#孔胸墻、5#孔胸墻、6#孔胸墻；下游翼墻立板檢測6個構(gòu)件，下游第一節(jié)左翼墻立板、下游第二節(jié)左翼墻立板、下游第三節(jié)左翼墻立板、下游第一節(jié)右翼墻立板、下游第二節(jié)右翼墻立板、下游第三節(jié)右翼墻立板。各構(gòu)件混凝土碳化深度檢測結(jié)果見表2。

表2 混凝土構(gòu)件碳化深度檢測結(jié)果

閘墩的碳化深度不均勻，其值在14～31 mm 之間，3#孔左閘墩、4#孔左閘墩、4#孔右閘墩、5#孔右閘墩混凝土碳化情況較為嚴重，鋼筋保護層厚度不滿足規(guī)范要求，經(jīng)檢測鋼筋電位值<-350 mV，且鑿開驗證后，鋼筋銹蝕較為嚴重，應(yīng)對碳化混凝土進行處理。胸墻的碳化深度不均勻，其值在6～22 mm之間，混凝土保護層厚度滿足要求，但應(yīng)進行表面防護處理。下游翼墻立板的碳化深度不均勻，其值在14～23 mm 之間，經(jīng)檢測保護層厚度滿足要求，對鋼筋耐久性影響較小，可暫不進行處理。

3 碳化混凝土處理措施研究

3.1 碳化混凝土處理方法

根據(jù)檢測結(jié)果，閘墩、胸墻、翼墻混凝土碳化情況不一，從輕度碳化到重度碳化。碳化較輕部位可不進行碳化處理，但由于該工程地處高鹽地區(qū)，海水及鹽霧對閘身及上下游混凝土表面的長期侵蝕，局部混凝土表面雖碳化較輕，但已經(jīng)開始碳化，為了確保提高混凝土的耐久性及處理后外觀的一致性，計劃對水位變化區(qū)以上所有混凝土結(jié)構(gòu)表面進行碳化處理，即水位1.0 m以上部分，經(jīng)復(fù)核計算，總面積為3118.01 m2(輕度碳化面積2181.07 m2，重度碳化面積936.94 m2)；對于部分翼墻伸縮縫變大，中間填料已經(jīng)剝落等現(xiàn)象，在縫內(nèi)進行灌自密實混凝土處理。

針對混凝土碳化擬采用以下處理措施：針對碳化較為嚴重的區(qū)域，采用鑿除修補處理，首先清除發(fā)生碳化的混凝土，使用環(huán)氧砂漿修補，達到原尺寸后與其他部位共同處理；輕度碳化區(qū)域，首先進行表面清理，然后與修補到原設(shè)計值的嚴重碳化區(qū)域共同處理?；炷凌彸?，使用高壓水槍進行清理，并均勻噴灑，保證混凝土達到飽和。之后使用ME-4改性砂漿抹面，最后噴涂兩遍環(huán)氧厚漿，涂層厚度大于160 μm。

3.2 碳化混凝土處理工藝

3.2.1 使用材料

(1)修補砂漿。使用ME-4型修補砂漿。該砂漿在普通水泥中加入ME-4型改性劑，可以提高水泥砂漿的各項性能。改性后的水泥砂漿黏性提高，與原混凝土之間的黏結(jié)強度更好。同時，改性后的水泥砂漿具有更好的抗裂、抗碳化、防滲、抗凍性能，在水工建筑混凝土修補工程中較為常用。

(2)H-S型環(huán)氧厚漿涂料。該類型涂料由多種成分組成，具有穩(wěn)定性高、密封性能好、耐久性長等優(yōu)勢，在混凝土防碳化、沖刷中較為常用。

3.2.2 施工工藝

碳化混凝土修補施工順序如下：基底處理→飽水濕潤→砂漿配置→抹面施工→養(yǎng)護→噴涂環(huán)氧厚漿。具體要求如下：為了保證修補砂漿與原混凝土之間的黏結(jié)強度，采用噴砂法清除表層污染物，利用石英砂使得原混凝土表層出現(xiàn)一定的粗糙度，對于鋼筋外露部位，應(yīng)清除鋼筋表層的銹蝕痕跡。砂漿配比如下：水泥與中砂按照1∶2比例配制，均勻攪拌后加入ME-4改性劑，之后添加建筑901膠充分攪拌，拌合后的砂漿宜在45 min 內(nèi)使用完畢，逾期未用則應(yīng)當(dāng)舍棄。抹面施工應(yīng)分兩次，保證處理后的混凝土表面光滑，混凝土養(yǎng)護不應(yīng)少于15 d。環(huán)氧厚漿按照甲、乙組分比7∶1 混合，待噴涂機壓力達到要求后進行噴涂，槍距在30～50 cm 之間，速度在0.5～1.0 m/s；涂層應(yīng)均勻、密實，厚度不少于160 μm。

4 結(jié) 語

采用酚酞試劑和半電池法檢測車軸河閘混凝土碳化深度，閘墩混凝土碳化深度在14～31 mm之間；胸墻混凝土的碳化深度在6～22 mm之間；下游翼墻立板在14～23 mm之間；車軸河閘混凝土結(jié)構(gòu)碳化程度不一，應(yīng)采取不同的處理措施，針對碳化嚴重的區(qū)域采用鑿除修補的方法，采用ME-4型修補砂漿、H-S型環(huán)氧厚漿涂料嚴格按照施工工藝進行施工，可以明顯改善混凝土碳化現(xiàn)象，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。