引丹灌区排子河渡槽加固技术（钟汉华,聂红峡,桂剑萍）

时间：2022-02-22 15:12:19 浏览量：次

摘要：湖北省引丹灌区排子河渡槽经过长期运行，渡槽槽身产生大量裂缝，混凝土碳化严重，针对结构抗裂能力不足采用碳纤维加固，混凝土碳化采用环氧材料处理。

关键词：渡槽混凝土碳化裂缝结构加固

Reinforcement Technique of the Paizi River Aqueduct at Yindan Irrigative Region

Zhong Han-hua1，Nie Hong-Xia2，Gui Jian-ping1

.HuBei water Resources technic college WuHan 430070

2.Hubei Shuizong Water Resoures Hydropower Coustrution Co.,Ltd WuHan 430020

Abstract：Much crack is produced at the Paizi River Aqueduct at Yindan Irrigative Region by long time circulation. The concrete of it is also carbonized very serious. Carbon fiber is used to reinforce it aim at the structure crack and epoxy material is used to deal with the concrete carbonization

Keywords：Aqueduct，Concrete，Carbonization，crack，structure reinforcement

一、工程概况

引丹灌区位于湖北省北部，是全国大型灌区之一。自然面积2980km2。灌区总耕地257万亩，其中灌溉工程控制耕地面积210万亩。

排子河渡槽是引丹灌区的一个关键性的大型建筑物，近期担负着渡槽下游40万亩耕地的工农业生产用水任务，规划灌溉面积达55万亩，在引丹灌区中具有重要地位。该渡槽于1974年7月建成，设计流量35m3/s，相应过水深3.2m，加大过水流量38m3/s，相应过水深3.5m。渡槽槽身为钢筋混凝土简支矩形槽，侧墙和底板为梁板结构。渡槽全长4320m，有槽墩183个，平均墩高24.1m，最高的达49m。槽身182跨，其中跨度25m的159跨，15m的23跨，槽身高4.25m，宽3.8m，过水断面为3×3.6m。

经过多年运用，渡槽老化破损严重，混凝土质量缺陷表现在槽身混凝土表面有大量裂缝、碳化严重、钢筋裸露锈蚀严重。槽身多处出现裂缝，裂缝最长的有2.5m，最宽的有3mm。经统计，裂缝宽度多在在0.1～3mm之间，大都超出混凝土结构设计规范裂缝开裂允许值0.2mm；砼表面碳化严重，碳化深度从6mm～46mm不等；钢筋裸露锈蚀发生在槽身各个部位，尤以侧墙为多，钢筋裸露达356处，并有不同程度的锈蚀。

二、病险产生原因

混凝土碳化是空气中的二氧化碳气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔，扩散到混凝土内部充水的毛细孔中，与其中的空隙液所溶解的氢氧化钙进行中和反应，生成碳酸盐或其他物质，使混凝土孔溶液的pH值降低，当混凝十的pH<10时，钢筋的钝化膜被破坏，钢筋要发生锈蚀。钢筋生锈后的体积要比原来钢筋的体积膨胀，因此混凝土开裂，与钢筋的粘结力降低，混凝土保护层脱落，钢筋锈蚀。

混凝土裂缝有些是施工阶段的干缩裂缝、温度裂缝；有些是运行过程中产生的应力裂缝。还有部分裂缝是由于混凝土碳化严重，钢筋表面钝化膜中性化，钢筋锈蚀膨胀，引起的混凝土裂缝。

钢筋锈蚀有的是混凝土保护层过薄，渡槽坡降过大，流速过大，加之底板混凝土质量较差，底板混凝土表面在高速水流冲刷下，被部分剥蚀，表层混凝土碳化后，钢筋迅速锈蚀；有的是裂缝产生后，水直接渗入引起的。

三、混凝土碳化处理

1.渡槽槽壁迎水面碳化处理

渡槽槽壁迎水面碳化采用WSF高强抗磨蚀掺合剂聚合物处理，具体施工工艺如下：

WSF砂浆配比：水泥：WSF掺合剂：砂：聚丙烯纤维：水＝80：20：200：0.16：26。

拌制砂浆时，首先投入砂子，随后投入WSF掺合剂搅拌片刻，然后加入水泥和聚丙烯纤维(聚丙烯纤维预先用手搓散后再人工撒布到搅拌机中)，再加水搅拌均匀。搅拌采用强制式搅拌机，拌和时间3～4min。

将基底的破损混凝土面层凿除至少8mm，清除基面的疏松层、油污、淤泥及一切脏物，露出坚硬的新鲜混凝土表面，用高压水冲洗混凝土凿毛面。

摊铺WSF聚丙烯纤维砂浆前，基面应饱水24h，施工时表面潮湿，但无明水。在经过上述处理的基面上，刷一层WSF净浆(净浆配比为水泥：WSF掺合剂：水＝75:25:30)，涂抹力求薄而均匀。

在WSF净浆未干之前，立即将WSF砂浆摊铺到位，摊铺厚度以不流淌为准，侧墙壁分两层至5mm厚，底板一次摊铺成功。砂浆摊铺完毕后用力压实抹平，保证表面密实。30min后二次抹面收光。施工应从较低部位开始，然后依次施工到较高部位，宜分段、分块间隔施工，以避免干缩开裂。抹面收光完毕后应立即喷雾或覆盖薄膜以防止表面失水产生塑性收缩开裂，待砂浆终凝后改用

覆盖草袋或麻袋饱水潮湿养护，由专人负责饱水，使之处于潮湿状态14d以上。

2.渡槽槽壁背水面碳化处理

渡槽槽壁背水面碳化采用WSP防护涂料处理，具体施工工艺如下：

基面清理：施工前，必须把混凝土表面的陈污，松散混凝土，裂缝边缘的杂物等用钢刷彻底清除，表面有油污时用汽油冲洗干净，然后用高压水泵进行喷洗，对混凝土表面的裂缝或孔洞按裂缝处理工艺处理填充后，不必抹光，以便于封闭涂料结合。

涂浆封闭：按配合比将A组和B组材料充分搅拌均匀，呈色一致；一般一次配5kg左右，并在40min内用完。施工前混凝土表面应保持干燥、平整、清洁。涂浆封闭分2次。

第一遍用毛刷涂刷净浆，涂刷时要力求均匀，对表面低洼点，粗纹处理要涂刷，不可漏涂。

第二遍涂浆待净浆稍干后进行。用毛刷涂刷，不必抹光，均匀即可，厚度为3mm。为便于施工，涂刷要分片进行。

3.涂刷施工注意事项

（1）涂刷施工的适宜温度为10℃～30℃，不宜过高或过低。温度过高，固化快，强度低；温度过低，固化慢或不能全部固化，也会降低强度，且不利施工。

施工实践证明，15℃～25℃最适宜，在同样的质量下，材料消耗最少。

（2）施工配料应严格按比例配制，设专人负责，一人配制，一人校核，以免出差错。少配勤配，随配随用。涂刷工人应技能熟练，有一定涂刷经验，以保证涂刷质量。

（3）表面处理是关键，表面处理好坏直接影响涂刷质量。因此，对砼表面蜂窝、麻面、裂隙一定要修补好。

（4）涂刷中可能出现气泡，分析其原因为:1)当时温度过高，配比稍大；2)表面处理不好，有浮土、麻坑、蜂窝未封好，仍存在气孔；3)涂刷间隔短，涂层未完全干燥。找出其原因后，可采取相应措施。

四、混凝土结构加固

排子河渡槽加固方案拟采用碳纤维布粘结加固法进行加固。

1.材料要求

（1）碳纤维片厚度为0.111mm，抗拉强度标准值不小于3000MPA，弹性模量不小于210000MPA，伸长率不小于1.4%，铺两层。

（2）碳纤维布要求有出厂合格证，底层树脂、找平材料、浸滞树脂必须为同一厂家，并按厂家要求配置。

2.施工工艺

（1）去除待加固部位的混凝土表面风化层，并凿毛，露出新茬。施工面总体上要平整，并保持干净。

（2）将界面树脂均匀涂刷在施工面上，不可有遗漏。待其不粘手时，用修平树脂找平施工面。要求施工基面平整。

（3）待修平树脂不粘手时，在施工基面上均匀涂刷浸渍树脂，其厚度为3mm～5mm，要求一定将树脂全部盖住施工基面。

（4）将碳纤维布拉紧展平，并铺在涂有浸渍树脂的基面上，然后用辊子滚压，排除布与树脂间的空气，并使浸渍树脂完全浸透碳纤维布。若发现有空气，应采取措施排除空气。要求滚压之后的碳纤维布要平直，同时布与树脂间无气泡。

（5）再涂一层浸渍树脂在碳纤维布上，并均匀盖住。其厚度一般为1mm～2mm。要求在确认碳纤维布与树脂之间无空气后，方可涂刷。同时，注意搭接区粘贴，做好标记，保证搭接长度≥150mm。

（6）养护7d后，表面涂刷具有抗老化及耐腐蚀性能的防护层。

（7）最后做表面装饰层，使之与周围的混凝土相一致。

五、总结

排子河渡槽经过碳纤维布加固补强后，已投入使用，使用3年以来，运行情况良好，槽体结构无新的裂缝产生，也没有发现渗水现象，加固效益明显。

参考文献

[1]雷声隆，全国大型灌区工程老化状况与对策[J]，中国农村水利水电，1997（7）：17～23

[2]孟祥敏，钢筋混凝土渡槽病害及老化问题分析研究[J]，人民黄河，1995（10）

[3]孙志恒，水工混凝土建筑物的检测、评估与缺陷修补工程应用[M]，中国水利水电出版社，2005

[4]夏富洲，渡槽水毁及其它破坏的修复，人民长江[J]，2000（3）17～19

[5]王怀宾，采用碳纤维等新材料加固引水渡槽工程实践[J]，西北水电，2005（2）：37～38

作者简介

钟汉华（1965年2月），男，汉族，湖北红安人，副教授，高级工程师，从事水利水电工程施工方面的教学与研究工作。

聂红峡（1972年3月），男，汉族，湖北监利人，工程师，从事水利水电工程施工工作。

桂剑萍（1974年10月），男，湖北武汉人，硕士研究生，讲师，工程师，主要从事水工结构方面的教学与研究工作。

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