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摘 要：湖北省引丹灌區排子河渡槽經過長期運行，渡槽槽身產生大量裂縫，混凝土碳化嚴重，針對結構抗裂能力不足采用碳纖維加固，混凝土碳化采用環氧材料處理，已投入使用，使用3年以來，運行情況良好，槽體結構無新的裂縫產生，也沒有發現滲水現象，加固效益明顯。

一、工程概況

引丹灌區位于湖北省北部，是全國大型灌區之一。自然面積2980km2。灌區總耕地257萬畝，其中灌溉工程控制耕地面積210萬畝。

排子河渡槽是引丹灌區的一個關鍵性的大型建筑物，近期擔負著渡槽下游40萬畝耕地的工農業生產用水任務，規劃灌溉面積達55萬畝，在引丹灌區中具有重要地位。該渡槽于1974年7月建成，設計流量35m3/s，相應過水深3.2m，加大過水流量38m3/s，相應過水深3.5m。渡槽槽身為鋼筋混凝土簡支矩形槽，側墻和底板為梁板結構。渡槽全長4320m，有槽墩183個，平均墩高24.1m，最高的達49m。槽身182跨，其中跨度25m的159跨，15m的23跨，槽身高4.25m，寬3.8m，過水斷面為3×3.6m。

經過多年運用，渡槽老化破損嚴重，混凝土質量缺陷表現在槽身混凝土表面有大量裂縫、碳化嚴重、鋼筋裸露銹蝕嚴重。槽身多處出現裂縫，裂縫最長的有2.5m，最寬的有3mm。經統計，裂縫寬度多在在0.1～3mm之間，大都超出混凝土結構設計規范裂縫開裂允許值0.2mm；砼表面碳化嚴重，碳化深度從6mm～46mm不等；鋼筋裸露銹蝕發生在槽身各個部位，尤以側墻為多，鋼筋裸露達356處，并有不同程度的銹蝕。

二、病險產生原因

混凝土碳化是空氣中的二氧化碳氣體不斷地透過混凝土中未完全充水的粗毛細孔，擴散到混凝土內部充水的毛細孔中，與其中的空隙液所溶解的氫氧化鈣進行中和反應，生成碳酸鹽或其他物質，使混凝土孔溶液的pH值降低，當混凝十的pH<10時，鋼筋的鈍化膜被破壞，鋼筋要發生銹蝕。鋼筋生銹后的體積要比原來鋼筋的體積膨脹，因此混凝土開裂，與鋼筋的粘結力降低，混凝土保護層脫落，鋼筋銹蝕。

混凝土裂縫有些是施工階段的干縮裂縫、溫度裂縫；有些是運行過程中產生的應力裂縫。還有部分裂縫是由于混凝土碳化嚴重，鋼筋表面鈍化膜中性化，鋼筋銹蝕膨脹，引起的混凝土裂縫。

鋼筋銹蝕有的是混凝土保護層過薄，渡槽坡降過大，流速過大，加之底板混凝土質量較差，底板混凝土表面在高速水流沖刷下，被部分剝蝕，表層混凝土碳化后，鋼筋迅速銹蝕；有的是裂縫產生后，水直接滲入引起的。

三、混凝土碳化處理

1.渡槽槽壁迎水面碳化處理

渡槽槽壁迎水面碳化采用WSF高強抗磨蝕摻合劑聚合物處理，具體施工工藝如下：

WSF砂漿配比：水泥：WSF摻合劑：砂：聚丙烯纖維：水＝80：20：200：0.16：26。

拌制砂漿時，首先投入砂子，隨后投入WSF摻合劑攪拌片刻，然后加入水泥和聚丙烯纖維(聚丙烯纖維預先用手搓散后再人工撒布到攪拌機中)，再加水攪拌均勻。攪拌采用強制式攪拌機，拌和時間3～4min。

將基底的破損混凝土面層鑿除至少8mm，清除基面的疏松層、油污、淤泥及一切臟物，露出堅硬的新鮮混凝土表面，用高壓水沖洗混凝土鑿毛面。

攤鋪WSF聚丙烯纖維砂漿前，基面應飽水24h，施工時表面潮濕，但無明水。在經過上述處理的基面上，刷一層WSF凈漿(凈漿配比為水泥：WSF摻合劑：水＝75:25:30)，涂抹力求薄而均勻。

在WSF凈漿未干之前，立即將WSF砂漿攤鋪到位，攤鋪厚度以不流淌為準，側墻壁分兩層至5mm厚，底板一次攤鋪成功。砂漿攤鋪完畢后用力壓實抹平，保證表面密實。30min后二次抹面收光。施工應從較低部位開始，然后依次施工到較高部位，宜分段、分塊間隔施工，以避免干縮開裂。抹面收光完畢后應立即噴霧或覆蓋薄膜以防止表面失水產生塑性收縮開裂，待砂漿終凝后改用

覆蓋草袋或麻袋飽水潮濕養護，由專人負責飽水，使之處于潮濕狀態14d以上。

2.渡槽槽壁背水面碳化處理

渡槽槽壁背水面碳化采用WSP防護涂料處理，具體施工工藝如下：

基面清理：施工前，必須把混凝土表面的陳污，松散混凝土，裂縫邊緣的雜物等用鋼刷徹底清除，表面有油污時用汽油沖洗干凈，然后用高壓水泵進行噴洗，對混凝土表面的裂縫或孔洞按裂縫處理工藝處理填充后，不必抹光，以便于封閉涂料結合。

涂漿封閉：按配合比將A組和B組材料充分攪拌均勻，呈色一致；一般一次配5kg左右，并在40min內用完。施工前混凝土表面應保持干燥、平整、清潔。涂漿封閉分2次。

第一遍用毛刷涂刷凈漿，涂刷時要力求均勻，對表面低洼點，粗紋處理要涂刷，不可漏涂。

第二遍涂漿待凈漿稍干后進行。用毛刷涂刷，不必抹光，均勻即可，厚度為3mm。為便于施工，涂刷要分片進行。

3.涂刷施工注意事項

（1）涂刷施工的適宜溫度為10℃～30℃，不宜過高或過低。溫度過高，固化快，強度低；溫度過低，固化慢或不能全部固化，也會降低強度，且不利施工。

施工實踐證明，15℃～25℃最適宜，在同樣的質量下，材料消耗最少。

（2）施工配料應嚴格按比例配制，設專人負責，一人配制，一人校核，以免出差錯。少配勤配，隨配隨用。涂刷工人應技能熟練，有一定涂刷經驗，以保證涂刷質量。

（3）表面處理是關鍵，表面處理好壞直接影響涂刷質量。因此，對砼表面蜂窩、麻面、裂隙一定要修補好。

（4）涂刷中可能出現氣泡，分析其原因為:1)當時溫度過高，配比稍大；2)表面處理不好，有浮土、麻坑、蜂窩未封好，仍存在氣孔；3)涂刷間隔短，涂層未完全干燥。找出其原因后，可采取相應措施。

四、混凝土結構加固

排子河渡槽加固方案擬采用碳纖維布粘結加固法進行加固。

1.材料要求

（1）碳纖維片厚度為0.111mm，抗拉強度標準值不小于3000MPA，彈性模量不小于210000MPA，伸長率不小于1.4%，鋪兩層。

（2）碳纖維布要求有出廠合格證，底層樹脂、找平材料、浸滯樹脂必須為同一廠家，并按廠家要求配置。

2.施工工藝

（1）去除待加固部位的混凝土表面風化層，并鑿毛，露出新茬。施工面總體上要平整，并保持干凈。

（2）將界面樹脂均勻涂刷在施工面上，不可有遺漏。待其不粘手時，用修平樹脂找平施工面。要求施工基面平整。

（3）待修平樹脂不粘手時，在施工基面上均勻涂刷浸漬樹脂，其厚度為3mm～5mm，要求一定將樹脂全部蓋住施工基面。

（4）將碳纖維布拉緊展平，并鋪在涂有浸漬樹脂的基面上，然后用輥子滾壓，排除布與樹脂間的空氣，并使浸漬樹脂完全浸透碳纖維布。若發現有空氣，應采取措施排除空氣。要求滾壓之后的碳纖維布要平直，同時布與樹脂間無氣泡。

（5）再涂一層浸漬樹脂在碳纖維布上，并均勻蓋住。其厚度一般為1mm～2mm。要求在確認碳纖維布與樹脂之間無空氣后，方可涂刷。同時，注意搭接區粘貼，做好標記，保證搭接長度≥150mm。

（6）養護7d后，表面涂刷具有抗老化及耐腐蝕性能的防護層。

（7）最后做表面裝飾層，使之與周圍的混凝土相一致。

五、總結

排子河渡槽經過碳纖維布加固補強后，已投入使用，使用3年以來，運行情況良好，槽體結構無新的裂縫產生，也沒有發現滲水現象，加固效益明顯。

參考文獻

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