張祥吉，高明國，劉龍騰

（淄博市太河水庫管理中心，山東 淄博 255000）

淄博市城鄉(xiāng)同源同網(wǎng)引水安全輸水工程位于淄博市淄川區(qū)全長31 km。為確保供水水質(zhì)，對原開敞式總干渠15.83 km 實(shí)施預(yù)制蓋板蓬蓋工程，由原明渠輸水渠道變?yōu)榉忾]式輸水渠道。經(jīng)多次輸水干渠巡查，發(fā)現(xiàn)渠道預(yù)應(yīng)力空心板板底出現(xiàn)大面積混凝土保護(hù)層脫落、局部鋼筋裸露及銹蝕等現(xiàn)象，且破壞呈現(xiàn)明顯加速的趨勢，預(yù)制板的承載能力已不能滿足設(shè)計(jì)要求。

1 病害原因分析及對策

1.1 原因分析

太河水庫主干渠蓬蓋以后，冬季輸水期間渠道內(nèi)部溫度在4 ℃以上，由于通風(fēng)設(shè)施不足，水汽上升至混凝土蓋板底部后滲入蓋板混凝土內(nèi)部。預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制板板屬薄層結(jié)構(gòu)，混凝土板溫度與渠道外氣溫的變化保持一致，當(dāng)氣渠外氣溫低于0 ℃時(shí)，板底飽和水出現(xiàn)結(jié)冰凝固；氣溫升高時(shí)，板底冰霜融解，形成一次凍融循環(huán)過程。由此可見，渠道內(nèi)、外環(huán)境差異（水、溫度等）是導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制板板底產(chǎn)生凍融劣化的原因。

1.2 防治對策

為延長混凝土壽命，確保渠道正常運(yùn)行，有必要研究影響混凝土結(jié)構(gòu)的機(jī)理?；诨炷疗茐臋C(jī)理，優(yōu)選提高混凝土耐久性措施，為改善或加固輸水渠道提供決策和理論依據(jù)。輸水渠道混凝土耐久性是當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界研究的重要課題，大量研究表明，滲透性是影響混凝土耐久性能的關(guān)鍵因素，與混凝土耐久性之間存在著密切的關(guān)系。裂縫導(dǎo)致混凝土的滲透性增加，加劇了混凝土凍融破壞。因此，增強(qiáng)和改善混凝土抗?jié)B性是提高渠道混凝土耐久性的一種重要途徑。

2 治理研究

2.1 混凝土表面噴涂滲透結(jié)晶材料的凍融試驗(yàn)

1）試驗(yàn)方法。拌合成型C30 混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗凍試件，養(yǎng)護(hù)20 d 齡期后，分別在混凝土表層噴涂滲透結(jié)晶材料。繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d 齡期，分別進(jìn)行混凝土凍融試驗(yàn)和吸水試驗(yàn)。

2）試驗(yàn)結(jié)果與分析。成型C30 混凝土試件，分別在混凝土表層噴涂滲透結(jié)晶材料0，1.06 g/m2，3.54 g/m2，4.04 g/m2，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28 d，采用快速凍融試驗(yàn)，進(jìn)行抗凍（快凍法）和吸水率試驗(yàn)，結(jié)果見表1 和表2。

表2 混凝土凍融循環(huán)結(jié)果

從表1 可以看出，未噴涂滲透結(jié)晶材料的混凝土質(zhì)量損失率最小，吸水率與噴涂4.04 g/m2時(shí)基本相等，表現(xiàn)為較高的吸水性；而噴涂1.06g/m2，3.54g/m2時(shí)吸水率較低，質(zhì)量損失率較低，但大于基準(zhǔn)混凝土。綜合試驗(yàn)結(jié)果，噴涂1.06 g/m2效果最佳。分析原因有：一方面噴涂齡期短，涂料與基體的粘結(jié)強(qiáng)度低，難以抵御混凝土的凍融破壞，涂層脫落，造成試驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量損失率大，涂層脫落部分形成新的界面，空隙率大，吸水率高；另一方面混凝土涂層量大，涂層厚，標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸增大，在試件凍融過程中受到的應(yīng)力較大，涂層脫落量較大，表現(xiàn)為吸水率增加，質(zhì)量損失率高。

表1 混凝土凍融后質(zhì)量損失和吸水率

從表2 可以看出，噴涂3.54 g/m2的混凝土相對動(dòng)彈模量大于噴涂1.06 g/m2。結(jié)合凍融前后，混凝土表面狀況可以看出，噴涂滲透結(jié)晶材料的試件表面完好，而基準(zhǔn)混凝土在凍融25 次后，表面剝蝕嚴(yán)重。

2.2 覆蓋技術(shù)治理病害應(yīng)用

拆除覆蓋的混凝土板，在渠道上面搭建彩鋼板。渠道內(nèi)部彩鋼板附近（靠近彩鋼板表面10 cm 左右）懸掛溫度計(jì)和濕度計(jì)，觀測溫度和濕度變化。

此種覆蓋技術(shù)方案部分解決了混凝土梁、蓋板保溫防凍融和渠道內(nèi)部通風(fēng)除濕的問題。安裝彩鋼板覆蓋后，對混凝土梁有一定的保溫效果。經(jīng)實(shí)際觀測研究，發(fā)現(xiàn)該段渠道內(nèi)濕度明顯下降。覆蓋彩鋼板技術(shù)降低了渠道內(nèi)濕度，增強(qiáng)了保溫效果，能夠減緩混凝土構(gòu)件的劣化，現(xiàn)狀質(zhì)量較好，但造價(jià)成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。

2.3 通風(fēng)技術(shù)治理病害應(yīng)用

在封閉式渠道上，分別每隔500 m，1 000 m，2 000 m 拆除覆蓋的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，并用彩鋼板圍擋新建開口，增強(qiáng)通風(fēng)力度。分別在距離開口處每隔125～250 m 處埋設(shè)濕度計(jì)，測試渠道內(nèi)濕度變化。

據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析，開孔間隔500 m 的渠道內(nèi)濕度變化?。粷穸仍?6%～41%之間變化；開孔間隔1 000 m 的渠道，在渠道中間（500 m）觀測點(diǎn)處的濕度達(dá)到50%左右，整個(gè)渠道的濕度在28%～50%之間；開孔間隔2 000 m 的渠道，距離開孔500 m，渠道內(nèi)濕度達(dá)到70%左右，中間（1 000 m）觀測點(diǎn)處的濕度則為80%左右。通過上述分析，開孔距離小于1 000 m，渠道內(nèi)濕度小于50%，可有效降低混凝土的凍融破壞程度。

3 結(jié) 論

1）滲透結(jié)晶材料增強(qiáng)了混凝土的致密性，在一定程度上減緩了凍融循環(huán)對鋼筋混凝土的破壞程度。

2）覆蓋彩鋼板技術(shù)降低了渠道內(nèi)濕度，增強(qiáng)了保溫效果，能夠減緩混凝土構(gòu)件的劣化，現(xiàn)狀質(zhì)量較好，但造價(jià)成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。

3）在封閉式渠道上開孔可降低渠道內(nèi)濕度，是解決渠道凍融破壞的一種有效技術(shù)措施，但開孔間隔距離是影響渠道內(nèi)濕度分布的關(guān)鍵，開孔距離應(yīng)小于1 000 m，渠道內(nèi)濕度小于50%。