用水溶性聚氨酯灌漿技術(shù)處理船閘混凝土裂縫淺析

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

馬山埠船閘位于安徽省宣城市南漪湖，閘室為U型結(jié)構(gòu)，凈寬12m，總長110m。沉降縫將閘室分為8段：首尾兩段各長10m，中間6段各長15m；閘室側(cè)墻為鋼筋混凝土懸臂式結(jié)構(gòu)，凈高11.4m，底寬2m，頂寬0.5m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20，采用泵送混凝土澆筑。施工順序：首先是底板部分澆注施工，全部底板施工完畢后，開始墻體施工。

    二、病害分析

    船閘側(cè)墻除首尾兩段外，均出現(xiàn)與主筋受力方向平行的裂縫（豎向），共32條，其中大于0.2mm的裂縫22條，多數(shù)裂縫已貫穿。裂縫兩端尖滅于側(cè)墻凈高5.4m至底板的施工縫范圍內(nèi)，即發(fā)生在混凝土厚度等于或大于1.0m的墻體區(qū)間。初步分析：這些裂縫出現(xiàn)的主要因素之一是由于底板與墻體施工時(shí)間間隔過長，底板的混凝土體積收縮基本停止，約束了墻體混凝土收縮所致。這種由于工序安排不合理導(dǎo)致的裂縫，為大體積混凝土施工過程中常見的非結(jié)構(gòu)性受約束溫縮裂縫。由2002.4～2003.4相隔一年的兩份檢測報(bào)告進(jìn)行對比，裂縫在觀測期間相對穩(wěn)定。

    實(shí)際上，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮到大體積混凝土施工中，采用泵送混凝土是比較方便和經(jīng)濟(jì)的。在設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)縮短側(cè)墻長度、加密伸縮縫，即可避免裂縫的發(fā)生。同樣，有經(jīng)驗(yàn)的施工人員在選擇使用泵送混凝土?xí)r，應(yīng)考慮選擇低水化熱水泥（比如大壩水泥、礦渣水泥等），或在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)考慮摻和適當(dāng)比例的粉煤灰替代水泥，或其他物理和化學(xué)的措施（用于控制塌落度、或適當(dāng)延緩混凝土的膠凝時(shí)間），以降低和消散水化熱，并在施工順序上做到盡可能縮短底板和墻體的施工時(shí)間間隔，使底板和墻體的混凝土體積收縮盡可能同步，均可以避免裂縫的大面積發(fā)生。

    由于裂縫平行于側(cè)墻主拉應(yīng)力（平行于結(jié)構(gòu)短邊），并不影響建筑物的功能及使用。但船閘投入運(yùn)行后，水位升降頻繁，裂縫與側(cè)墻外的土體水位發(fā)生聯(lián)系，引起雙向補(bǔ)水。雙向流的作用將延遲乃至破壞土體在裂縫周圍形成的自然反濾層；當(dāng)水位下降過快時(shí)，還可能在裂縫處產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)至土體中的細(xì)顆粒大量流失，使靠近側(cè)墻的土體出現(xiàn)滲流破壞，引起土體塌陷。因此，必須對貫穿裂縫進(jìn)行封閉處理。

    常見的封縫處理有化學(xué)灌漿、封閉裂縫、堵漏等方式。從本工程的情況看應(yīng)以環(huán)氧樹脂灌漿為最佳方案：即可以封閉裂縫，還能保護(hù)鋼筋免遭水氣的銹蝕，又可以達(dá)到混凝土補(bǔ)強(qiáng)的作用。由于環(huán)氧樹脂灌漿方案必須將貫通裂縫完全封閉才能達(dá)到灌漿的效果（漿液充滿裂縫），然爾，裂縫處理的最佳時(shí)機(jī)已經(jīng)錯(cuò)過：裂縫發(fā)生后未及時(shí)處理，一年后的現(xiàn)在，側(cè)墻背面的填土已覆蓋了裂縫，完全封閉裂縫已屬不可能。在現(xiàn)有的條件下只能采取水溶性聚氨脂灌漿封堵裂縫，或裂縫表面封閉等措施。

    這一工程案例給我們一個(gè)啟示：在施工過程中，發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)觀察、及時(shí)分析、及時(shí)處理，才能達(dá)到最佳的治理效果。

    三、水溶性聚胺脂灌漿處理裂縫的工作原理。

    當(dāng)水溶性聚胺脂灌漿材料在壓力作用下進(jìn)入裂縫，與裂縫中存留的水或水汽 — 水溶性聚胺脂催化媒介結(jié)合，即刻產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并膨脹，在很短的時(shí)間內(nèi)形成密實(shí)的彈性膠凝體，堵塞裂縫，達(dá)到防滲的目的。

    由于水溶性聚胺脂灌漿材料成膠時(shí)間很短，對于大體積混凝土來講，不可能充滿裂縫。水溶性聚胺脂灌漿材料進(jìn)入裂縫的深度與裂縫寬度相關(guān)：裂縫越寬，漿液流速越大，進(jìn)入裂縫就越深，灌漿效果越好。

    水溶性聚胺脂初始膨脹率能夠達(dá)到100％，形成膠凝體以后，第一次膨脹消失，但具有很好的彈性，成為穩(wěn)定的類似止水橡皮的彈性體。一般來講，水溶性聚胺脂灌漿技術(shù)適用于處理穩(wěn)定型（非活動(dòng)型）裂縫的防滲工程，并在裂縫開展最寬的時(shí)機(jī) — 當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁叵率┕ばЧ詈谩?/p>

四、施工

    方案制定

    寬度大于0.2mm的裂縫采用水溶性聚胺脂漿材進(jìn)行灌漿處理；小于0.2mm裂縫采用環(huán)氧樹脂膠封縫（對于干燥縫：采用改性環(huán)氧樹脂基液封堵；對于潮濕縫：盡可能采用水溶性聚胺脂灌漿，止水干燥后采用改性環(huán)氧樹脂基液封閉。灌漿困難的裂縫采用“堵漏靈”堵漏止水，干燥后用改性環(huán)氧樹脂基液封閉）。

    裂縫灌漿施工工藝及操作步驟如下：

    4.1灌漿施工操作步驟：清理裂縫→固定灌漿咀→封閉裂縫→通氣試驗(yàn)→配置漿液→灌漿→環(huán)境保護(hù)

    4.2、施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)措施

    4.2.1為了保證封縫質(zhì)量，應(yīng)清除裂縫周圍的析出物及其他殘留物，裂縫兩邊各5cm內(nèi)的混凝土表面，打磨出均勻的新鮮面。

    4.2.2根據(jù)水溶聚氨酯進(jìn)漿特性和施工經(jīng)驗(yàn)，若要達(dá)到滿意的灌漿效果：裂縫寬度在0.5mm以上，設(shè)置灌漿咀的距離應(yīng)在0.5m左右；裂縫寬度在0.4mm~0.5mm，灌漿孔距0.4m左右；裂縫寬度在0.3mm~0.4mm，灌漿孔距0.3m左右；裂縫寬度在0.3mm以下，灌漿孔距0.2m左右。裂縫越窄，越容易堵塞，灌漿咀的孔距就應(yīng)該越小。還需注意灌漿咀應(yīng)設(shè)在縫隙明顯且較寬的部位。

    在裂縫上安裝的灌漿咀，多數(shù)是用于觀察裂縫是否通暢、灌漿是否順利。一旦某個(gè)灌漿咀不出漿，就要立即進(jìn)行檢查，分析原因、找出對策進(jìn)行處理。否則就可能造成裂縫內(nèi)的聚胺脂彈性體不連續(xù)，影響防滲效果。

固定灌漿嘴的作用是灌漿和便于觀察灌漿效果。灌漿嘴應(yīng)固定在設(shè)計(jì)好的灌漿孔位置并采用騎縫的方式安裝灌漿咀，裂縫尖滅處及斷開、分岔部位應(yīng)加密。

    當(dāng)裂縫為干燥表面，灌漿咀采用粘結(jié)法固定，使灌漿咀能承受一定壓力。當(dāng)裂縫為潮濕表面，應(yīng)使用快干水泥固定基座或打孔后清洗孔眼，將灌漿管固定在孔眼內(nèi)。上述方法均要保證孔眼與裂縫暢通，灌漿嘴不松動(dòng)。

    4.2.3、對于不滲水的干燥縫：首先用環(huán)氧膩?zhàn)泳鶆蚍饪p，然后使用結(jié)構(gòu)膠將裂縫兩邊各2.0cm范圍內(nèi)的表面批2.0 ~ 5.0mm厚做第二道密封層，以確保灌漿時(shí)裂縫中的漿液不會(huì)瀉漏。潮濕縫：首先用堵漏劑堵水，待干燥后，在裂縫兩邊各2.0cm寬的范圍用結(jié)構(gòu)膠批2.0 ~ 5.0mm厚做為保護(hù)層，確保裂縫不漏漿。

    4.2.4、通氣試驗(yàn)的目的是為了了解灌漿孔與裂縫是否通暢，檢查封縫是否有效，確定可否灌漿。

    以不大于設(shè)定灌漿的壓力氣體充入裂縫中，詳細(xì)觀察每個(gè)灌漿孔的通暢情況：封閉后的裂縫是否漏氣，周邊混凝土是否有漏氣孔。認(rèn)真填寫試氣紀(jì)錄，把發(fā)現(xiàn)的問題、部位詳細(xì)填寫清楚。

    4.2.5、根據(jù)裂縫的縫寬估計(jì)可灌程度，配制適宜的漿液。漿材配制時(shí)應(yīng)置于容器中，用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內(nèi)及攪拌器具不得有油污及雜質(zhì)。應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、環(huán)境溫度決定漿材的每次拌合量，并嚴(yán)格控制漿液不得長時(shí)間暴露在空氣中。

    4.2.6、按由下而上的順序進(jìn)行灌漿。灌漿過程中，應(yīng)保持工作壓力在0.1 ~ 0.3mPa，當(dāng)灌到最后一個(gè)灌漿嘴時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大壓力迸漿。迸漿期間應(yīng)觀察是否還在進(jìn)漿，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以不吸漿為原則，如果吸漿率小于0.01升/分鐘，應(yīng)維持至少10分鐘，可做為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，停止灌漿。要求進(jìn)漿均勻，計(jì)量準(zhǔn)確，計(jì)錄詳細(xì)無誤。

    4.2.7、對于有外觀要求的建筑物，在裂縫灌漿前必須采取表面保護(hù)措施，防止?jié){液污染建筑物；在漿液固化以后，必須沿裂縫走向，鑿除封縫用的結(jié)構(gòu)膠、灌漿嘴及殘留物，并用聚合物水泥砂漿找平對裂縫表面進(jìn)行防護(hù)。所有施工殘留物必須清理出現(xiàn)場。

    五、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

    在許多場合都有人詢問：為什么混凝土病害處理行業(yè)很少見到規(guī)范？施工的質(zhì)量優(yōu)劣如何判定？

    由于混凝土病害處理技術(shù)往往是大專院校、科研院所研究成果的產(chǎn)物，至今還未形成統(tǒng)一的行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但是，在實(shí)踐過程中，多數(shù)企業(yè)對水溶性聚胺脂灌漿技術(shù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還是具有共識(shí)。河南省水利科學(xué)研究所對水溶性聚胺脂裂縫灌漿施工的質(zhì)量要求如下：

    5.1、灌漿處理后的裂縫沒有明顯滲水現(xiàn)象，局部出現(xiàn)面濕（不滲水），為合格。灌漿處理后的裂縫沒有滲水現(xiàn)象為優(yōu)良。

    5.2裂縫表面基本平整、干凈，遺留少量的漿液，水泥防護(hù)層硬化后僅出現(xiàn)極少的鼓泡、脫落為合格。裂縫表面平整干凈、美觀，基本沒有殘留漿液，水泥漿硬化后沒有出現(xiàn)鼓泡、脫落，為優(yōu)良。

    5.3灌漿資料基本齊全、整潔,記錄基本清晰為合格。灌漿記錄資料齊全、整潔，記錄清晰、詳細(xì)為優(yōu)良。

每一項(xiàng)病害處理工程的成功與否，關(guān)鍵取決于病害成因分析的正確以及處理方案制定的合理。有經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍固然重要，但不起決定性作用，這也是行業(yè)規(guī)范遲遲不能出臺(tái)的原因。我們只能根據(jù)具體情況制定適宜的技術(shù)措施及質(zhì)量要求，以達(dá)到設(shè)計(jì)方案制定的目標(biāo)和要求。因此，以上質(zhì)量要求，僅僅是對作業(yè)班組施工行為的一般規(guī)范。

    六、結(jié)束語

    工程病害產(chǎn)生原因是復(fù)雜多樣的。與地質(zhì)勘探、工程設(shè)計(jì)、工程施工、自然與人為的多種因素相關(guān)，還有不確定因素的影響。工程病害處理這一行業(yè)的魅力在于不斷探索未知，靠行業(yè)專家的智慧分析原因、解決問題，具有挑戰(zhàn)性的同時(shí)也存在很高的風(fēng)險(xiǎn)