麻湾闸砼老化的内因与外因分析.doc

浅析东营河务局麻湾分凌分洪闸混凝土老化的原因麻湾分凌分洪闸是一座桩基开敞式水闸，主要是承担黄河南展工程分凌进水任务，共六孔，每孔净宽30米，总宽210米，钢质平面闸门和钢便桥，其它均为钢筋混凝土结构，闸后设混凝土四肋三波双曲拱公路桥，桥面宽6.5米，桥高9.2米。双曲拱桥由拱肋，拱波、立柱、盖梁、微弯板及现浇层构成。该闸71年开工，73年10月竣工。随着时间的推移，该闸已经历三十二个春秋。由于混凝土工程遭受风，雨、冷热及化学等自然因素的浸蚀和冻融剥蚀作用，以及在长期多变的温度荷载作用下，混凝土老化严重，微弯板中多处裂缝，并有扩宽加深的趋势。而公路桥中的盖梁、立柱、拦杆、拱肋等构件则从无到有出现裂缝，缝宽一般在0.51.5毫米之间。底板、闸墩、部分立柱、微弯板混凝土表面还出现剥蚀(底板剥蚀面积最大)边角处有块状脱落，混凝土表面出现不同程度的片状破损。91年8月、99年5月山东黄河河务局、黄河河口管理局、东营黄河河务局组成联合检查组对该闸混凝土构件的裂缝、剥蚀、残缺等破损情况进行了全面检查。鉴定及分析认为这是混凝土工程老化所致。混凝土构件，由于受自身素质、环境条件、维修养护和运用情况等因素。而造成损坏与老化，降低了强度，破坏了工程的完整度，缩短了使用寿命。一、混凝土老化的外在因素：1、外部荷载对混凝土的破坏1974年秋，公路桥中的微弯板表面出现多条细小裂纹，跨中尤盛，裂纹宽度0.1毫米左右，裂缝方向基本垂直行车方向，而且多数横向贯通，全闸有70%的微弯板均出现裂纹，数量达千余条以上。根据情况分析，可能是由于大吊车上桥吊安启闭机时的集中荷载所造成，经检查，裂纹细小，纹隙较浅，对工程强度没有影响，未作补强处理，此时，其它部位的混凝土均未发现任何裂缝和损坏现象。近几年，随着经济的快速发展，大吨位的载重汽车频繁通过该闸公路桥，严重超过了设计承载能力致使对公路桥混凝土的破坏进一步加剧。2、冻融循环因素该闸座落在黄河大堤上，为西南东北走向，闸上游；为阴面，下游为阳面，本地属温带大陆性气候，光照充足，四季分明，夏季炎热多雨，最高气温达410C，冬季寒冷干燥，最低气温-220C，冰冻期长，年均霜冻时间达150天，冬季昼夜之间、阴阳两面温差较大，特别是向阳面白天阳光直射，气温增高转正，靠混凝土处的冰层全部或部分融化。夜间气温下降转负，融化的冰水又结成冰层。在水位变动区和有渗水的地方或受雨、雪水浸透的混凝土表面往复冻融达数十次甚至上百次，使混凝土表层部分结冰膨胀，混凝土疏松、剥蚀。涵洞式水闸因埋于地下，无论是建在黄河南岸或北岸，走向如何，都很少发现剥蚀、冻融现象。开敞式水闸混凝土全部裸露于空间，阳面昼夜温差大，在水位变动区和积水浸水的地方最容易出现冻融循环，它与混凝土表面积水多少，淤土厚度有密切关系，调查中发现开敞式水闸的闸底板淤土厚超过1.0米的，且淤土表面无积水的，闸墩底板均未出现剥落现象；淤土厚在0.050.1米且有积水的水闸，闸墩底板均受冻融破坏，使混凝土表层剥蚀；麻湾公路桥中的立柱、徽弯板因冬季雨雪水从沉陷缝浸入后，混凝土表面即产生冻融破坏而剥蚀。3、温度骤降对混凝土的破坏温度骤降致使混凝土表面产生裂缝，夏季受阳光直射的混凝土表面吸收大量热量，温度增高，受热膨胀，有时突然受雷阵雨或冰雹的袭击，在受到雨淋的瞬间，温度骤降，混凝土表面收缩产生拉应力，这种拉应力一旦超过混凝土的抗拉强度，混凝土表面开裂。从该闸的实际情况来看，凡暴露于阳光下的盖板、梁、柱、拦杆及小型构件均出现大小不等的裂缝，有龟纹状和片状，还有不少裂缝是顺筋开裂的直缝。4、混凝土的炭化作用大气中的二氧化碳、氧和水等物质通过混凝土孔隙；微孔侵入混凝土内部，使混凝土发生碳化，混凝土中的钢筋受氧和水的侵袭产生电化学腐蚀，锈蚀物使钢筋体积增大，混凝土受膨胀应力的作用，当膨胀应力大于混凝土的抗拉强度，混凝土沿顺筋产生裂缝，钢筋与混凝土的握裹力逐渐丧失到完全不起作用，公路桥中的立柱、拱肋、拦杆中的裂缝，多为顺筋开裂，开裂越大，钢筋电化学腐蚀越快，最后导致混凝土破碎脱落，钢筋全部锈蚀，构件破坏。二、混凝土老化的内部原因：1、混凝土的原材料与混凝土的耐久性有密切的关系混凝土所用的原材料和水泥品种与混凝土的耐久性有密切的关系，质坚、洁净、粒径规格的石子、砂子、配比合理的能保证混凝土的密实度，防止空气中的水份及有害化学物浸入混凝土体内。水泥品种及标号也直接影响混凝土的老化，从调查中发现，矿碴水泥、火山灰质水泥不如硅酸盐水泥。2、水灰比和混凝土的密实度是影响混凝土老化的重要因素九一年八月我们在对麻湾闸混凝土构件检查鉴定中发现：公路桥中的微弯板原有裂纹的长度和宽度均无明显变化，裂纹数量增加3左右；但原来检查完整无缺的盖梁、立柱、拦杆等构件却出现多条裂缝，有大的也有小的：有龟纹状和片状也有顺筋开裂的直缝。我们对各种裂缝进行了全面凿打检查，凿打微弯板的裂缝时混凝土质坚密实、凿打困难，缝浅且窄，裂缝处钢筋与混凝土握裹好，末见任何锈蚀；而盖梁、立柱上的裂缝在凿打时质松发糠、凿打容易、缝深且宽、裂缝处的钢筋发生锈蚀和严重锈蚀。在原材料、环境、混凝土标号相同的情况下，微弯板是预制的水灰比为0.4，用振动台振捣密实充分，属干硬性混凝土，耐久性、稳定性好，抗侵蚀能力强，能延长混凝土使用期限，而立柱、盖梁为普通塑态现浇混凝土，水灰比为0.44，用插入式振捣器振捣不够均匀，密实度差，抗侵蚀能力弱，加速了混凝土的老化。3、混凝土构件的大小对混凝土的老化影响混凝土小型构件及混凝土薄板因人工捣实，密实度更差，易受风雨及有害物的侵袭，混凝土易开裂破碎，混凝土钢筋锈蚀，加速了混凝土老化破坏。小型的混凝土构件钢筋的保护层小，混凝土的炭化很快就达到了钢筋的位置，致使钢筋锈蚀膨胀，对混凝土造成破坏。反之，大体积的混凝土，钢筋的保护层大，混凝土保护层到钢筋的炭化时间较长，就不易对钢筋造成锈蚀，混凝土不会被破坏。三、改善工程老化工程老化问题是客观存在的，对于以混凝土为主要材料的水利工程来说混凝土的老化即是工程的老化。要想延长工程的使用寿命，防止混凝土的老化就得从影响混凝土的客观因素入手。严禁超荷载运行，避免超过设计承载力的大吨位荷载对工程的影响，选择好混凝土的原材料，合理地确定混凝土的标号及水灰比，改善施工工艺是延长