湖南省欧阳海灌区水利水电工程管理局湖南衡阳421800
摘要：高强复合玻璃纤维布技术已经在多领域应用非常广泛。欧阳海灌区石洞江渡槽在超年限（已超15年）运行中，槽身内外壁和拉杆都存在砼碳化、防渗层剥落，露筋锈蚀严重，严重影响渡槽安全运行，现采取高强复合纤维布粘贴技术，内壁采用玻璃纤维布，外壁采用芳纶纤维布进行粘贴，至少可延长渡槽寿命20年。
关键词：玻璃布纤维；灌区渡槽；加固；应用
1.基本情况
欧阳海灌区水利水电枢纽工程地处郴州、衡阳两市交界处的湘江一级支流舂陵水中下游，是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、综合利用的大型水利枢纽工程。水库集雨面积5409km2，总库容4.24亿m3。灌区干渠长292.4km，设计灌溉面积共72.74万亩，大型建筑物渡槽46处，隧洞31处，倒虹吸管1处，另小型建筑物3369处，为大（2）型灌区。
石洞江渡槽工程位于湖南省衡阳耒阳市马水镇洲陂村镜内，是欧阳海灌区东支干渠41+055km上的一处大型渡槽，渡槽采用钢丝网“U”型薄壳渡槽，薄壳厚度0.05m，开口净宽3.4m，净高2.6m，采用双悬臂支承结构，支承排架最大高度27.97m，纵坡1/1500，糙率0.011，设计流量13.5m3/s，全长1092m，共31跨。渡槽下游干渠长60.2km，下游灌溉面积18.5万亩。现经观察发现渡槽内外壁砼碳化、露筋锈蚀、防渗层剥落较严重，槽身错位、摆动大。该渡槽如继续运行而不采取相应措施，一旦出现险情，将造成巨大损失，且工程恢复工期长。因此对该渡槽尽快进行除险加固极为重要。
2.石洞江渡槽严重老化、破损的现状及原因分析
2.1渡槽严重老化、破损的现状
石洞江渡槽工程于1970年投入运行，运行已有47年，设计使用年限30年，早已超过国内已建同类“壳槽”的使用寿命（25年）。该渡槽由于保护层薄（仅为3-4mm），冷拉钢丝极易锈蚀，加上当时施工质量无法保证，老化、破损较严重。通过有资质单位的现场检测发现：1.槽内壁：砼碳化、防渗层剥落，钢丝网出露、锈蚀；直段加高段存在大量横向裂缝（支座附近槽段），高拉应力区的材料检测强度明显偏低；2.槽外壁：渡槽外壁砼碳化（较内壁严重），槽底大部分钢丝网露，锈蚀严重，存在纵向裂缝，裂缝宽度0.05mm-0.1mm：3.槽身接缝处：橡皮止水老化龟裂、破损，个别槽身接缝处错位明显（28#、29#、30#槽段），存在渗漏现象；4.拉杆：砼碳化破损严重、剥落，钢筋外露锈蚀；拉杆与槽身结合处存在大量裂缝。5.结构复核：发现槽身刚度、结构强度虽降低了，但采取一定的保护措施和加固措施仍然可继续使用。
2.2渡槽病险原因分析
①原工程设计及建设标准偏低，槽身单薄，厚度及保护层厚度不能满足相关规范要求。
②渡槽长时期满负荷或超负荷运行。
③砼或高强砂浆老化碳化，因水流冲刷、水质恶化、老化加剧，导致表面砼或砂浆疏松剥蚀，钢筋锈胀甚至锈断等情况。
3.超服役年限的石洞江渡槽加固方案
针对U型槽身内壁有普遍钢丝网外露、锈蚀，部分槽段防渗膜脱落或翘起现象，对槽身内壁表面破损露筋处进行打磨清理，至坚实砼表面，涂抹高性能复合砂浆进行修补，并对渡槽内壁裂缝进行灌胶修补，之后进行表面找平处理，然后铺设高强复合玻璃纤维布。即槽身内壁：裂缝、破损露筋修补+铺设高强度复合玻璃纤维布。芳纶纤维布较碳纤维受力均匀。且能解决横纵双向受力问题。即槽身外壁：裂缝、破损露筋修补+铺设高强度复合芳纶纤维布。
此补强加固和防渗处理，能有效的防止钢丝网外露、锈蚀和砼碳化老化问题，其防渗层由于玻璃纤维布有良好的耐久性及耐腐蚀性和WSX玻璃纤维粘结材料固化后具有极高的强度和韧性，不易剥落，其加固寿命可延续20年左右。
4.高强复合玻璃纤维布施工特点和工艺
4.1玻璃纤维结构加固补强特点
（1）强度高。玻璃纤维布具有优异的物理力学性能，抗拉强度高于普通钢10-15倍，弹性模量与钢接近，极适合钢筋混凝土的修复。
（2）良好的耐久性及耐腐蚀性。耐酸碱盐及大气环境腐蚀。不需定期维护，且对内部混凝土结构起保护作用，能达到双重加固修补目的。
（3）施工质量易于保证。因为玻璃纤维布柔软，即使加固在不平整的物体上，也保证100%的有效粘贴。如粘贴表面局部有气泡，可轻易的用注射器注射粘结剂的方法将空气赶跑，这在粘贴钢板是很难做到的。
（4）施工便捷。没有湿作业，无需大型施工机具，无需现场固定设施。玻璃纤维布可以任意剪裁，施工简单，工期短。
（5）适用面广。粘贴玻璃纤维布加固修补可广泛用于各种类型和形状的混凝土结构，且不改变结构形状，不影响结构外观。
4.2WSX玻璃纤维粘结材料
WSX玻璃纤维粘结材料是玻璃纤维加固技术的配套粘结材料。主要由环氧基高分子材料、改性胺固化剂辅以助剂等组成的高性能双组分结构粘结材料，其作用是使玻璃纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构荷载的作用。WSX玻璃纤维粘结材料满足GB20728-2011中粘贴纤维复合材用结构胶Ⅰ类A级胶性能指标标准要求。
4.2.1技术特点
（1）粘度较低，对FRP复合材料和混凝土都有良好的浸润性，与混凝土的正拉粘结强度高于混凝土强度，可免底涂施工。
（2）固化后具有极高的强度和韧性、能同FRP联合工作，具有与FRP材料很好的匹配性能；
（3）能耐多种化学介质的侵蚀，同FRP联合使用能在恶劣的环境对混凝土结构起加固和防腐的双重效果；
（4）具有较高的热变形温度和良好的耐候性。
4.2.2应用领域
（1）混凝土结构、砖石和木构件玻璃纤维加固技术的配套材料；
（2）大理石、花岗石、磁砖粘结；
（3）各种金属、木制品、瓷器、橡胶、玻璃和部分塑料的修补与粘结。
4.2.3性能指标
WSX玻璃纤维粘结性能指标。
4.3施工工艺
（1）粘贴面处理：混凝土表面用角磨机打磨直至露出新面，并将灰尘清除干净。
（2）找平：采用修补材料找平原混凝土结构的表面，使其能达到施工要求。
（3）配制WSX粘结料：再把A、B两组份按重量比4：1倒入容器，用电动搅拌器或其它棒材进行匀速搅拌，直到呈色一致为止（搅拌时间一般不少于5min），一次配料一般以6-10kg为宜。
（4）粘贴纤维布：把搅拌均匀的粘结料均匀涂刷到粘贴部位表面后，按设计尺寸裁剪纤维布并按放线位置平铺于涂胶后的构件表面。用刮板或滚筒均匀碾压，直至胶液充分浸润纤维布。
（5）对被粘物及施工质量进行检查，无纤维外露等异常情况，于3天后可正式使用（或进行表面修饰）。
配合比与用量：
配合比：WSX粘结料：A：B=4：1。
包装、储存与安全。
（1）包装：20kg/组。
（2）本品应在阴凉、干燥处储存，储存期12个月。
（3）本品为安全无毒、非易燃物质，可满足民航、铁路等运输部门的运输要求。
5.处理效果
通过该技术在石洞江渡槽的应用，石洞江渡槽运行良好。该渡槽加固防渗完工后，槽身内壁表面光滑坚硬，具有极高的强度。通过一年有运行，还仿佛如初，防渗、防腐蚀极佳。
通过该技术在石洞江渡槽的应用，石洞江渡槽寿命得以延续。砼碳化超过钢筋保护层就会引起钢筋锈蚀，就会产生锈胀，防渗层就剥落，随着砼不断碳化，钢筋就会不断锈蚀，仍至锈断，钢筋所承担的抗拉能力日渐失去，这直接影响砼寿命。而利用高强复合玻璃纤维布及其粘贴材料的极高强度和良好的耐久性及耐腐蚀性，一旦粘贴于渡槽槽身和排架上，就尤如在渡槽槽身和排架重新设置了新的高强度耐腐蚀的保护层，可有效防止渡槽槽身和排架内钢筋继续锈蚀，从而达到渡槽寿命的延续。希望能广泛使用。
参考文献：
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