水闸混凝土构件的病害及涂层预防技术分析.pdf

水闸混凝土构件的病害及涂层预防技术分析 夏守高 ( 浙江景 昌建设有限公司，浙江 丽水3 2 3 5 0 0 ) 【 摘要】 水闸混凝土构件长期工作在水体环境中， 受水力侵蚀影响作用大， 尤其是水体的冻融循环作用， 导致钢 筋混凝土构件 的性 能随 时间推移 而不 断劣化。本 文分析 了水 闸混凝 土产生劣化 的原 因， 并通过 实验 表 明混凝土 涂 层材料能够有效防止混凝土 劣化。 【 关键词】 水闸；混凝土构件；病害； 涂层防护 中图分类号 ： T V5 2 3 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 5 - 4 7 7 4 ( 2 0 1 4) 0 7 - 0 0 6 3 - 0 3 An a l y s i s o f W a t e r S l u i c e Co n c r e t e Co mp o n e n t a n d Co a t i n g Pr e v e n t i v e Te c h n i q u e XI A S h o u g a o ( Z h e j i a n g J i n g c h a n g C o n s t r u c t i o n C o ， L t d ， L i s h u i 3 2 3 5 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t：W a t e r s l ui c e c o nc r e t e c o mpo n e n t i s o p e r a t e d i n wa t e r e n v i r o nme n t f o r l o n g t e r m ，whi c h g r e a t l y s u f f e r s f r o m wa t e r e r o s i o n i n fl u e n c e E s p e c i a l l y w a t e r f r e e z e t h a w c y c l e e f f e c t l e a d s t o c o n t i n u o u s w o r s e n i n g o f s t e e l c o n c r e t e c o mp o n e n t p e r f o r ma nc e wi t h t i me Wo r s e n i ng r e a s o n s o f wa t e r s l u i c e c o n c r e t e a r e a n a l y z e d i n t he p a p e r Ex pe r i me nt s h o ws t h a t c o n c r e t e c o a t i n g ma t e r i a l c a n e f f e c t i v e l y p r e v e n t c o ne r e t e wo r s e ni ng Ke y wo r d s ：wa t e r s l u i c e ；c o n c r e t e c o mp o n e n t ；d i s e a s e ；c o a t i n g p r o t e c t i o n 1 前言 水闸主要是利用闸门挡水和泄水的 中低水 头水工 建筑 物 ， 水 闸混凝土 的主要 构件包 括上 、 下游混凝 土铺 盖 、 闸底板 、 消力池 、 挡 土墙 、 闸墩 、 闸 门 、 排架 柱 、 交 通 桥 、 上部工作 桥等 。我 国大部 分水 闸工程 已经 经过 了 三四十年的运行 ， 普遍存在混凝土构件保护层脱落 、 钢 筋锈蚀及裂缝等老化病危现象 ， 造成混凝土强度降低 ， 严重影响工程的正常运行， 对人民的生命财产安全造 成威胁 ， 由此带来的工程损失及处理费用也迅 速增加 。 因此 ， 开 展对水 闸混凝 土构件 老化病危 现象 的研 究分 析工作 ， 了解水下混 凝 土开裂 、 失 强 的根本原 因 ， 并 为 水 闸加 固提 出正确 的处理 方法并 加以科 学论证是非 常 必要 的。 2 水闸混凝土构件病害原因 我国水 闸工程 建设 时间早 、 运行时 间长 ， 普 遍存在 混凝土老化 、 强度降低 、 裂缝多等现象。水闸工作运行 处于水环境 中， 长时间的挡水环境易造成水闸渗流、 不 均匀沉陷等 ， 导致闸底板、 铺盖 、 闸墩等部位混凝土因 受力不均而产生裂缝 ， 泥沙的侵蚀使得混凝土保护层 脱落 、 钢筋锈蚀 ， 造成水闸混凝土构件强度降低， 影响 工程 的正常运行 。 2 1 水 闸混凝 土构件裂缝 的成 因 水闸混凝土构件产生裂缝的原 因很复杂， 究其原 因可以分为自然环境因素、 人为因素、 外力影响和材质 6 3 水利建设与管理 2 0 1 4 年 第 7 期 结构 等几个方 面。 a 由于水闸底部混凝土沉降量过大且沉降不均 匀导致地 基承载能力 不足 ， 改 变了水工建筑 物原有 的 受力状态 ， 超出建筑 物的负荷能力而产生裂缝。 b 水闸混凝 土 构件凝 固初期 会 释放 出大 量 的热 量 ， 混凝土表面温度散热快 、 冷却收缩， 内部因未采用 降温措施温度升高、 产生热膨胀力， 由温度应力造成混 凝土裂缝 。 c 在工程建 设 过程 中 ， 机 械设 备 、 振 捣 机 的振 动 易导致钢筋产生变形移位， 造成混凝土构件粘结性降 低或丧失， 钢筋受力减弱， 混凝土结构性能降低而产生 裂缝 。 d 混凝土的骨料强度 达不到预设标 准 ， 骨料 的级 配、 水泥标号不符合要求 ， 骨料中杂质含量多， 混凝土 在搅拌过程中不满足要求， 且7 昆 凝土的运输方式不合 理 ， 诸 多因素造成混凝土 的承载力不满足设计要求 ， 容 易产生裂缝 。 e 水 闸混凝土后期 固化养护不到位。 2 2 水 闸混凝土构件劣化的成因 2 2 1 中性劣化 中性 劣化是 由于碱集料反应使 骨料 、 水 泥 、 水等物 质混合后产生膨胀， 在混凝土内部产生应力， 引起混凝 土膨胀开裂 。混凝土的膨胀开裂造 成钢筋 与混凝土之 间的黏聚性 、 附着力下 降 ， 混凝土 抗拉强 度减 弱 ， 空气 中的 H 0、 C O 。 、 S O 等与混凝土 中的含钙化合物发生化 学反应 ， 生成可溶钙 ， 造 成混凝 土构件 机体失 强 ； 同时 p H值下降至 l 1以下， 混凝土中呈活化状态的钝化膜 对钢筋失去保护作 用 ， 造 成钢筋锈蚀 ； 钢筋 的锈蚀使 其 体积增大 ， 混凝土受到了巨大 的膨胀力 ， 使混 凝土沿着 钢筋方向开裂； 裂缝的产生加剧了腐蚀性化学成分的 侵入 ， 导致裂缝进一步扩大， 使混凝土中性劣化更为强 烈 ， 最终导致混凝土构件失去设计要求的性能。 2 2 2 盐害劣化 水闸的混凝土骨料中一般掺有含盐骨料 ， 且拌和 用水 及添加 剂 中也 有含盐物 质 ； 水环境 中的盐分会 向 混凝土内部渗透， 造成劣化。盐害劣化的主要特征是： 混凝 土表面产 生锈斑 ， 混凝 土开裂方 向大致 与钢筋布 6 4 置方向平行， 混凝土表层产生崩裂脱落， 有露筋现象。 2 2 3 碱性骨料反应劣化 水闸长期工作在水环境中， 混凝土构件内部的碱 性 骨料反应 性硅 由于水 的渗透介入 而发生 反应 ， 生成 水玻璃( 硅酸钠) 等物， 生成物与水的再度接触使混凝 土膨胀 ， 产生裂纹 。 2 2 4 冻害劣化 处于严寒地区 的水 闸 ， 渗入? 昆凝土构 件 内部 的水 分子在低温下结冰、 固化 ， 体积膨胀， 产生约 2 0 0 M P a 的膨胀力 ， 导致水 闸混凝 土构件结 构迅速 老化 、 破 坏 。 特别是在含盐拌和物的水闸混凝土内， 水下混凝土构 件饱 和 度 高 ， 冰 冻 膨 胀 力 大 ， 急 速 加 剧 了 混 凝 土 的 胀裂 。 水 闸水下混凝 土构 件长期 工作在 水体环 境 中 ， 尤 其是在寒冷和严寒地区 ， 更加容易产生混凝土 劣化 ， 影 响水 闸工程 的正常运行 ， 也增加 了工程 运行成 本 。在 实际过程中， 混凝土的开裂劣化是上述多种冈素综合 作用的结果， 情况更加复杂、 繁琐。 3 混凝土劣化预防对策 水闸混凝土构件 的破坏多数是各种 因素综合作用 的结果 ， 究其 原因 ， 主要是 由于水 闸长期工作在 水体环 境中， 冬季冻融循环影响大， 特别容易产生冻害劣化。 而混凝土防护涂层 能够在混凝土构件表面形成 一层有 效 的防护层 ， 阻止水 与其他 污染杂质进入 混凝土 内部 ， 从而强化混凝土的防腐能力， 提高耐久性 ， 是防止水闸 混凝土劣化 的一项有效措施。下面以某 个水闸工程 为 例， 说明防护涂层对水下混凝土构件的保护作用是否 有效 。 3 1 实验材料 实验材料采用两种不同的防腐材料 ， 为环氧树脂 防腐涂料和聚脲防腐涂料 ， 分别标示为 l 号防腐材料 、 2 号 防腐材料 。环氧树脂含有 多种极性 基 团和活 性很 大的环氧基， 胶结强度大， 固化时体积收缩率小， 耐腐 蚀性及介电性能好， 且环氧树脂 、 固化剂及添加剂品种 多 ， 可供选择 的配方多 ； 聚脲 防腐剂具有优 异的理化性 能 ， 施工 时不受温度 、 湿度的影响 ， 且能够快速 固化 ， 施 工方便。