□贾海鹰

献县枢纽水工建筑物混凝土碳化分析

□贾海鹰

献县枢纽主要由进洪闸、节制闸、溢流堰等工程构成，工程等别为Ⅱ等，规模为大（2）型，始建于1966年，2000年进行除险加固工程建设。该枢纽位于子牙河系起点处,主要承担上游滹沱河、滏阳河、滏阳新河来水,既是子牙河系日常供水、排水主要工程，也是重要的防洪枢纽工程。

1.枢纽建筑物碳化情况

献县枢纽经过40多年的运行，水工建筑物部位普遍出现碳化现象。在闸底、桥墩及机架桥等部位出现疏松甚至剥落，闸墩浸水区出现明显碳化带。部分位置出现面积大于0.015m2的疏松脱落，闸墩多处部位出现长度超过25cm的开裂，形成顺筋裂缝，桥墩及机架桥部位出现3～5mm的鼓起并有锈水渗出。浸水部位混凝土结构碳化深度普遍较深，一般为20～60mm，最大超过90mm，均超过钢筋保护层厚度，混凝土表面出现裂缝鼓起，有锈水渗出。

2.混凝土碳化原因及分析

2.1 内部因素

由于当时施工工艺条件的限制，水泥品种型号、骨料品种、掺和剂、水灰比等受到影响。工程量较大，在施工中出现局部水灰比偏大，振捣不充分，养护不善，造成混凝土密实度低，建筑物烽窝麻面多，从而渗透性增大，加快了建筑物的碳化速度。

2.2 外部因素

一是温度和光照。阳光直射加快了碳化速度。温度骤升骤降，引起混凝土表面产生拉力，形成裂缝或逐渐脱落，为碳化提供了有利条件。机架桥、公路桥等向阳面混凝土碳化明显比背阳面严重，就是由于向阳面温度高，在昼夜温差较大的情况下，形成细微裂缝，同时受阳光直射影响，加快了建筑物的碳化。二是酸性介质。指酸性水体、气体（如CO2）等物质使混凝土的碱度降低，导致混凝土逐渐变质。通过历年养护情况对比发现，2002年后闸墩底部浸水部位碳化较之前呈加速现象，这与近年污染加重有关。子牙河上游化工、电镀等企业排放的大量含有氯离子（CL-）的污水汇集到枢纽，水中氯离子（CL-）与混凝土氢氧化钙作用产生大量氯化钙，浓度较大，使建筑物中钢筋发生溃灿性锈蚀。三是相对湿度。由于枢纽建筑处于河流上，环境的相对湿度比较大，直接影响混凝土含水率和碳化速度系数大小。闸墩等近水部位长期处于50～70%相对湿度环境中，混凝土碳化速度最快，出现明显碳化带。四是冻融现象。在建筑浸水部位或水位变化部位，含水率较高，混凝土内部孔隙水交替冻结膨胀和融解松弛，造成疏松剥落或产生裂缝，加快碳化，特别是初冬初春季节，闸底及闸墩等部位鼓裂明显。

2.3 其他因素

经过长时间运行，建筑物受各种力的影响产生大量裂缝，使混凝土渗透性增高、耐久性降低，促使碳化快速渗透到混凝土内部，因而裂缝处碳化速度较无裂缝处明显。

3.对策与建议

3.1 建筑设计及施工方面

水工建筑物所处的野外环境比较恶略，要尽量避免采用普通建筑标准模式。要针对水工建筑物不同部位采取不同设计标准。一是不同部位选用不同混凝土型号。在浸水部位选用抗硫酸盐水泥；冲刷部位选用高强度水泥。二是采用抗酸性骨料。选用级配良好质地硬实的砂石料延缓混凝土的碳化速度；施工中注意剔除有害物质，对砂石进行筛洗。三是增加建筑物近水部位保护层厚度。设计时应大于3cm，采用保护效果较好的环氧基液涂层。对地下部分在周围设置保护层，用耐腐材料浸注建筑物。四是对于混凝土构件容易碰撞的部位设置包角和隔层保护。五是在施工中做好振捣和养护。施工应尽可能选择钢材、胶合板等材料的模板。同时应控制板缝宽度及表面光滑度。模板要牢固，应在混凝土达到一定强度后方可进行拆模；施工中采用机械震捣，以保护混凝土密实性；一定要严格按照规定标准进行充分振捣，必要时可作表面处理；要及时养护，严格落实各道施工工艺。

3.2 日常管理方面

对于枢纽建筑物的管理，要定期检查、加强维护。一是技术人员要定期巡查，检查建筑物裂缝情况和碳化深度，作好详细记录，若发现表面有开裂、剥落等碳化现象，应及时处理，避免裂缝继续扩大，必要时可作混凝土补强处理，使混凝土处于稳定的碱性环境中。二是在防碳化处理过程中要严格按照规定进行，对碳化深度较小并未达到钢筋保护层厚度、碳化层坚硬的，可用优质涂料封闭；对碳化层鼓涨脱落或碳化深度大于钢筋保护层厚度的，应凿除碳化层，以高强砂浆粉刷或浇筑高强混凝土；对出现钢筋严重锈蚀的，应在修补前除锈，并根据情况确定加补钢筋，防碳化后的效果，尽可能阻止或减慢外界对建筑物的侵蚀。

3.3 水污染治理方面

近年来，大量未经处理工业污水排入河中，污染情况加剧，导致枢纽混凝土的碳化速度明显变快，大大缩短了工程运行寿命。因此，应通过完善水污染防治法律法规，健全污染治理组织机构，加大水污染治理力度等手段，使河流水质达到标准，减缓沿途枢纽碳化速度，延长工程运行寿命。□

2014-05-23

贾海鹰，男，汉族，河北省子牙河河务管理处，助理工程师。