蔣春祥 潘榮生

（連云港市通榆河北延送水工程管理處 222004）

1 前言

混凝土已是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的結(jié)構(gòu)材料，鋼筋混凝土工程已經(jīng)成為世界上應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。但因過(guò)去人們常常忽視了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題，而為此付出了相當(dāng)大的代價(jià)。因此，加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)適用壽命，是擺在我們面前的一個(gè)很重要的現(xiàn)實(shí)課題和任務(wù)。

2 工程概況

鹽東控制工程是灌河流域的末級(jí)控制工程，位于連云港市灌南縣境內(nèi)，是一項(xiàng)兼有擋潮、排澇、灌溉、防洪、航運(yùn)等多功能綜合利用的大型水利樞紐工程?？刂品秶鞯剿捱w中運(yùn)河，南至廢黃河，北至新沂河，東到鹽河，流域面積4160km2。

鹽東控制工程由武障河閘（14孔）、北六塘河閘（9孔）、龍溝河閘（17孔）、義澤河閘（4孔）及鹽河南套閘組成。四節(jié)制閘總設(shè)計(jì)流量2480m3/s。該工程大多建造于20世紀(jì)70年代，由于當(dāng)時(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)原因及后期維護(hù)經(jīng)費(fèi)缺乏等問(wèn)題，工程老化非常嚴(yán)重，環(huán)境因素對(duì)建筑物的耐久性影響較大，尤其是氯離子滲透、碳化、凍融等作用破壞混凝土，使表層混凝土剝落、鋼筋銹脹、混凝土產(chǎn)生裂縫等，病害十分嚴(yán)重。工程急需修復(fù)或重建。2002～2007年，江蘇省水利廳專(zhuān)家組分別對(duì)該工程所屬各閘進(jìn)行了安全鑒定，武障河閘、北六塘河閘、龍溝河閘為三類(lèi)閘，義澤河閘為四類(lèi)閘。2007～2008年，經(jīng)江蘇省水利廳批準(zhǔn)，同意對(duì)武障河閘、北六塘河閘和龍溝河閘進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對(duì)義澤河閘進(jìn)行拆除重建，同時(shí)列入連云港市海堤達(dá)標(biāo)工程。

針對(duì)不同的工程問(wèn)題，各閘工程加固內(nèi)容如下：

a.武障河閘加固改造的工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要包括：工作橋、排架混凝土碳化處理，門(mén)槽改造，公路橋拆建，更換閘門(mén)，電氣設(shè)備及線路更新改造、自動(dòng)化監(jiān)控、管理設(shè)施適當(dāng)增添等。

b.北六塘河閘加固改造的工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要包括：拆建排架、工作橋，增建啟閉機(jī)房；控制樓拆建；翼墻回填土減載處理；閘墩混凝土結(jié)構(gòu)表面碳化處理；改造5號(hào)孔門(mén)槽并檢修其余8孔閘門(mén)門(mén)槽；增設(shè)一套自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)等。

c.龍溝河閘加固改造的工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要包括：拆建工作橋、加固改造排架；閘墩、排架碳化處理；拆建上游公路橋；改造17孔閘門(mén)門(mén)槽；17扇鋼閘門(mén)制作安裝；增設(shè)啟閉機(jī)房558m2等。

d.義澤河閘工程建設(shè)內(nèi)容包括：拆建義澤河閘，新閘共3孔，閘孔凈寬36m，中孔寬16m（兼通航），邊孔寬10m；公路橋頭接線改造，其中引橋共6跨，長(zhǎng)78m；適當(dāng)改造管理設(shè)施等。

3 工程耐久性的防護(hù)處理

由于鹽東控制工程下游直接與黃海相連，入?？跊](méi)有封閉，海水漲潮時(shí)，直接到閘下，水中化學(xué)離子多，尤其是氯離子滲透、碳化、凍融等作用破壞，使混凝土表層剝落、鋼筋銹脹、混凝土產(chǎn)生裂縫等，病害十分嚴(yán)重。

根據(jù)項(xiàng)目批復(fù)的內(nèi)容，并結(jié)合連云港市鹽東水利工程管理處及江蘇省水利科學(xué)研究院共同研究成果《鹽東四擋潮閘混凝土耐久性防護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用》（獲2009年度江蘇省水利科技優(yōu)秀成果三等獎(jiǎng)），鹽東控制工程除險(xiǎn)加固項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)等部門(mén)按照省廳批文要求研究確定對(duì)工程進(jìn)行耐久性防護(hù)處理措施。

3.1 防護(hù)處理部位

按照批復(fù)工程建設(shè)內(nèi)容，同時(shí)為了在實(shí)踐中進(jìn)一步比較、分析、檢驗(yàn)以上研究成果，項(xiàng)目部選取了進(jìn)行耐久性防護(hù)的工程部位，具體部位見(jiàn)表1。

表1 混凝土耐久性防護(hù)處理部位

除義澤河閘外，其余各閘均以對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行了應(yīng)用。

3.2 防護(hù)措施

根據(jù)以上項(xiàng)目研究成果，對(duì)各閘進(jìn)行了防護(hù)材料應(yīng)用。具體措施見(jiàn)表2。

表2 混凝土耐久性防護(hù)措施

對(duì)混凝土進(jìn)行防護(hù)材料的處理過(guò)后，進(jìn)行防護(hù)層的養(yǎng)護(hù)，最后進(jìn)行效果的測(cè)試。

3.3 耐久性防護(hù)材料

a.優(yōu)止水。為加拿大慎實(shí)工業(yè)有限公司生產(chǎn)的柔性?xún)?yōu)止水高效防護(hù)劑，其在混凝土處理面涂敷量為1.5kg/m2。主要成分為：各種特種水硬水泥混合物；各種粒度的石英砂混合物；特種固體聚合物增強(qiáng)劑；特種石灰；專(zhuān)用改性添加劑；微硅灰及其他活性礦物質(zhì)。具體技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

b.施而固。為北京領(lǐng)邦慎實(shí)新材料股份有限公司生產(chǎn)的施而固C—1120快硬型水泥基滲透型防護(hù)漿料，其在混凝土處理面涂敷量為1.5kg/m2，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表3 加拿大SP優(yōu)止水技術(shù)參數(shù)表

表4 施而固C—1120技術(shù)數(shù)據(jù)

c.環(huán)氧厚漿材料。采用江蘇省水利科學(xué)研究院研發(fā)的HS943，其在混凝土處理面涂敷量為0.5kg/m2，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5。

d.永凝液（DPS）。為美國(guó)永凝國(guó)際公司專(zhuān)利生產(chǎn)的金字塔牌永凝液，其在混凝土處理面噴涂用量為3m2/kg。永凝液DOS特性見(jiàn)表6、表7。

3.4 耐久性防護(hù)材料的效果現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

在防護(hù)材料涂覆一年后，我們選擇武障河閘和北六塘河閘現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了滲透性測(cè)試和碳化深度測(cè)試，并選擇未進(jìn)行防護(hù)的部位進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。

3.4.1 混凝土滲透性的測(cè)定

混凝土的表面滲透性決定了氣體、液體以及可溶性有害物質(zhì)侵入混凝土的難易程度，直接決定著混凝土的碳化、侵蝕、鋼筋銹蝕和抗凍融性能，是影響混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性最重要的因素之一。

3.4.1.1 滲透性測(cè)定的儀器及其原理

混凝土滲透性用瑞士Proceq公司生產(chǎn)的Torrent滲透性測(cè)試儀測(cè)定，該儀器主要用來(lái)測(cè)試混凝土表面層的滲透性。Torrent氣體滲透儀可以快速準(zhǔn)確的測(cè)定混凝土表面層的滲透性能。

表5 HS943技術(shù)參數(shù)表

表6 永凝液DPS特性

表7 永凝液DPS物理性能（滲透性）

TORRENT法最突出的特點(diǎn)是它有一個(gè)包含兩個(gè)腔體的中空室和一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器，保證加在表面的氣流與內(nèi)部腔體垂直，這就使得滲透系數(shù)KT可用簡(jiǎn)單的理論模型來(lái)進(jìn)行計(jì)算。用測(cè)試時(shí)真空泵抽空已知體積的真空腔中的空氣到-100kPa，然后關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥，記錄壓強(qiáng)每上升10kPa經(jīng)過(guò)的時(shí)間，最后得到強(qiáng)度隨時(shí)間衰減的曲線。Dhizrll經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)得到下列公式：

式中V0——空腔的體積；

A——真空腔下混凝土的面積；

D——由壓強(qiáng)—時(shí)間曲線回歸分析得到；

KT——滲透性指標(biāo)。

Dhir用這種方法進(jìn)行了量的實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)和固有滲透性試驗(yàn)（空氣）的結(jié)果相關(guān)性很好，試驗(yàn)結(jié)果對(duì)水灰比、水泥和用水量等參數(shù)有很高的靈敏性。

該試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是有嚴(yán)密的理論分析，試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)合性很好；試驗(yàn)采用負(fù)壓，不需要其他附屬的固定設(shè)備來(lái)固定器械，儀器輕巧，攜帶方便。儀器操作非常簡(jiǎn)單，只需根據(jù)輸出設(shè)備的提示進(jìn)行即可，輸出設(shè)備菜單界面友好，檢測(cè)僅需7min。在混凝土為干態(tài)的情況下，用KT值可以從表8中查出混凝土保護(hù)層的質(zhì)量等級(jí)。

表8 混凝土抗?jié)B透等級(jí)

3.4.1.2 滲透性測(cè)定結(jié)果

項(xiàng)目部在北六塘河閘對(duì)優(yōu)止水和施而固進(jìn)行了應(yīng)用，在武障河閘對(duì)環(huán)氧厚漿和DPS進(jìn)行了應(yīng)用，并在工程竣工后對(duì)兩個(gè)閘的滲透性進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 9。

表9 滲透性檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從表9中可以看出，通過(guò)混凝土抗?jié)B透等級(jí)的評(píng)估，在進(jìn)行各種防護(hù)涂層后，環(huán)氧厚漿的抗?jié)B性達(dá)到了很好的級(jí)別，而其余處理均在好這一級(jí)別，沒(méi)有做任何處理的混凝土只能在正常范圍。對(duì)于噴涂HS943環(huán)氧厚漿、優(yōu)止水、施而固、永凝液以后，混凝土的滲透性均大大降低，可見(jiàn)這些材料對(duì)提高混凝土的耐久性有較大作用。另外對(duì)比各種不同的防護(hù)材料，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果來(lái)看，環(huán)氧厚漿由于其密閉的特性，在防滲性能上效果最佳。其次，防滲性能較好的是施而固，優(yōu)止水和DPS次之，但是，相比于沒(méi)有做過(guò)處理的混凝土，它們提高防滲能力的效果還是非常明顯的，說(shuō)明其應(yīng)用于擋潮閘的除險(xiǎn)加固是可行的。

3.4.2 碳化深度測(cè)試

在現(xiàn)場(chǎng)還進(jìn)行了碳化深度的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為所有測(cè)點(diǎn)的平均值，結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 碳化深度檢測(cè)結(jié)果表

從表10中可以看出，在經(jīng)過(guò)防碳化處理過(guò)后的測(cè)點(diǎn)，其碳化深度都非常小，在1.2～2.2mm之間，而未處理的地方碳化深度有所增加在5.4～13.5mm之間，說(shuō)明這幾種材料對(duì)于防碳化均有較好的效果。對(duì)比各種材料之間的差異，環(huán)氧厚漿仍然具有一定優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)也是顯著的。而優(yōu)止水、施而固和DPS在短期內(nèi)的碳化深度差異不大，這需要以后長(zhǎng)期的觀測(cè)來(lái)判斷孰優(yōu)孰劣。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)北六塘河閘和武障河閘經(jīng)過(guò)各種防滲處理后的效果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，在涂以上4種混凝土耐久性防護(hù)材料后，擋潮閘的防滲性能和防碳化能力有了明顯提高。從而說(shuō)明，混凝土耐久性防護(hù)材料對(duì)提高混凝土耐久性的效果非常良好，并與研究成果的結(jié)論相符，在沿海擋潮閘耐久性防護(hù)領(lǐng)域值得推廣應(yīng)用。