化学论文发表：化学灌浆在砼面板裂缝处理的应用

副标题#e#
　　化学灌浆在砼面板裂缝处理的应用
　　贾书杰(河南省水利第一工程局)
　　一、防渗面板裂缝概况：
　　马家岩水库工程位于河南省林州市境内，大坝坝型为砌石重力坝，自坝基砼顶部489.4m高程起，坝体上游迎水面和下游原河床512.25m高程以下分设砼防渗面板。面板沿坝长方向设伸缩缝，500m高程以下分缝宽度为15m，上游500m高程以上分缝宽度为9m，面板厚度为2m～0.8m,面板到583高程。
　　防渗面板与2006年5月5日开始施工，在09年2月28日发现上游面板出现多条裂缝。裂缝集中在高程514m～528，桩号0+118～0+154、0+181～0+226,坝体两侧裂缝集中，中部未发现裂缝。裂缝位置比较规则，在面板中线4.5m附近，呈纵向，其中14块贯穿整块面板高度，8块未贯穿。516m～520m高程15号面板和520m～524m高程17号面板裂缝较为明显外，其他裂缝均不明显,经由省中心实验室取芯观察裂缝呈直线向内延伸。裂缝的存在，将导致大坝渗漏、面板钢筋锈蚀，影响大坝安全；因此需要进行防渗补强处理。
　　二、裂缝处理方案
　　对于开度0.2mm以上或深层及贯穿裂缝，先进行化学灌浆处理，化学灌浆材料种类很多，其中环氧浆液具有强度高、收缩小的优点，因此针对有补强要求的裂缝多采用环氧灌浆。化学灌浆一方面对裂缝起到防渗作用，另一方面，可以恢复被破坏混凝土面板的整体性。然后，在灌浆的裂缝表面涂刷手刮聚脲，对裂缝进行双重防护。
　　对于开度0.2mm以下的裂缝，不进行化学灌浆处理，对裂缝两边进行打磨处理后，用丙酮清洗后，直接采用SK-E改性环氧灌浆材料涂刷封闭。
　　三、化学灌浆材料
　　采用SK-E改性环氧灌浆材料，该是一种具有较高粘结强度及防渗特性的改性环氧化学灌浆材料，主要用于补强及防渗。这种材料粘度低，可灌性好，可渗入0.2mm混凝土裂缝和微细岩体内，与国内外的同类材料相比，其早期发热量低、无毒性、施工操作方便，是较理想的混凝土补强加固材料。该材料具体性能指标如表1。
　　表1SK-E改性环氧系列浆材性能指标
　　名称粘度（10-3pas）比重
　　（g/cm3）抗压强度(Mpa) 抗拉强度
　　(Mpa) 冻融次数高温
　　性能
　　（100℃）抗渗指标
　　 28d 90d 纯浆体潮湿面粘接
　　环氧系列材料 10~50 1.036~
　　1.07 25~
　　62 30~
　　75 8.0~
　　9.7 ＞4.0 300 强度无
　　变化 S8
　　纯浆体抗拉：采用“8”字砂浆试模，室温成型，养护1个月，测得抗拉强度。
　　粘接抗拉强度：采用“8”字砂浆试模，人为拉断后，浸水使粘接面呈潮湿状态，涂浆液粘接，养护1个月后测得抗拉强度。
　　四、灌浆施工工艺流程
　　1、布孔
　　按骑缝孔形式埋设灌浆嘴，灌浆嘴兼起排气嘴和出浆嘴作用。按骑缝孔形式埋设灌浆嘴，灌浆嘴距20～30cm根据缝宽和裂缝类型布置，缝越宽孔距越近，贯穿裂缝布孔要近，一条缝至少布3个灌浆嘴，灌浆嘴兼起排气嘴和出浆嘴作用。
　　2、基面清理
　　利用钢丝刷将裂缝两侧5cm范围内基面面灰尘、杂物清理干净。
　　3、灌浆嘴粘贴，封缝
　　按照布孔位置粘贴灌浆嘴，并利用结构胶封缝。灌浆嘴为长15cm直径10mm钢管，两端有丝扣便于连接灌浆管和封堵。
　　4、压气试验、试漏
　　压气的主要目的是为了解灌浆孔与裂缝畅通情况，以确定是否可以灌浆或是否需要重新埋灌浆嘴，检查封缝是否有效，有无漏气现象，压气所用的压力不得超过设计灌浆压力，一般灌浆压力为0.1～0.4MPa。
　　5、配制浆液
　　根据处理裂缝的要求配制浆液，本次灌浆采用SK-E改性环氧灌浆材料。
　　6、灌浆
　　灌浆前，应将所有嘴上的阀门全部打开，用压缩空气将孔内，缝内的积水尽量吹挤干净，并争取达到处于干燥或无水状态，然后准备灌浆。根据裂缝情况选择灌浆方法，对细微裂缝，需用较长凝结时间的浆液；对较宽裂缝，需用较短凝结时间浆液。
　　灌浆顺序按由深到浅，由下而上的顺序进行灌浆，灌浆压力为0.1～0.4Mpa，当上部灌浆嘴有浆液流出时，及时塞紧上部漏浆的灌浆嘴。灌浆的结束标准是以不吸浆为原则，如吸浆率小于0.01升/分钟，并维持适当时间一般15分钟，亦可作为结束标准，停止灌浆。对贯穿裂缝视出浆情况，必要时间隔1-小时进行二次灌浆灌浆顺序按由深到浅，由下而上的顺序进行灌浆，灌浆压力为0.1～0.4Mpa，当上部灌浆嘴有浆液流出时，及时塞紧上部漏浆的灌浆嘴。。贯穿裂缝，如果第一个进浆孔进浆量大于布孔间体积3~5倍时其相邻出浆孔仍未出浆，则移至第二个灌浆孔进行下序施工。如各出浆孔仍不出浆，在第一次灌注完成后再进行第二次灌浆，布控在未出浆孔和出浆孔中间骑缝布孔，施工工艺同第一次。
　　每个灌浆嘴的进浆量可由其所占的灌浆管的长度进行精确计量。其原理如下：灌浆过程中，灌浆管中不是全是浆液，总有空气段存在，并且可以通过提高某段管的高度来控制空气段的位置，如图1所示。进浆时，空气段会往前移，空气段前移的距离既是该灌浆嘴进浆量所占的灌浆管长度。
　　图1灌浆示意图
　　本次灌浆管的内径1cm，那么0.01升所占管长为12cm。面板厚1.8m，如果裂缝宽1mm，假设面板裂通且缝宽均是1mm，那么10cm缝长的体积为180ml，换算成管长为225cm。如此可算出其他缝宽的管长，如表2所示。
　　表2不同缝宽10cm、20cm和30cm缝长所占体积换算的管长（cm）
　　缝宽/mm 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
　　10cm 45 68 90 113 135 158 180 203 225
　　20cm 90 135 180 225 270 315 360 405 450
　　30cm 135 203 270 338 405 473 540 608 675
　　根据实际缝宽和两个灌浆嘴之间的距离，按表2线性插入即可得布孔间体积所对应的管长
　　7、冲洗灌浆设备管路
　　灌浆结束后，关闭孔口阀门，立即折卸管路，并用丙酮冲洗管路和设备。
　　五、裂缝表面涂刷SK手刮聚脲材料及施工工艺
　　SK手刮聚脲由含多异氰酸酯—NCO的高分子预聚体与经封端的多元胺（包括氨基聚醚）混合，并加入其它功能性助剂所构成无毒性、操作方便。本次使用的手刮聚脲弹性体材料的主要性能技术指标见表2。
　　聚脲涂层与底材的粘接面采用中国水利水电科学研究院结构材料所研制的BE14专用界面剂处理，这是一种100%固含量的环氧底漆，该底漆可在饱水和或干表面施工。它是一种特种高性能环氧树脂，含有排湿基团，因此能够在饱和水表面涂装，且具有良好的粘接力，BE14界面剂涂刷后固化时间一般在7小时以上，干燥面的粘接强度较潮湿面略高，粘接强度均大于3MPa，7天龄期的粘接强度就接近最大值。
　　SK手刮聚脲的施工工艺为：裂缝化学灌浆结束，待灌浆材料达到龄期有一定强度，凿除清理掉灌浆嘴。首先用角磨机打磨宽20cm，长度超出裂缝缝端20cm混凝土裂缝面，再清除混凝土表面的灰尘、浮渣。混凝土表面清理干净后，用专用腻子填补混凝土表面较大的孔洞，待孔洞填补好后，涂刷潮湿面界面剂宽18cm，待界面剂表干后，刮涂SK手刮聚脲弹性体涂层宽15cm、中间厚3mm。涂刷完聚脲弹性体涂层后，24小时内不能有水浸泡。施工完成的涂层三天后可以达到使用的强度要求。混凝土裂缝灌浆与涂刷聚脲示意图如图2。
　　六、施工质量控制
　　为了保证工程质量，对几个关键工艺采用以下相应技术措施：
　　1、封缝须严密。
　　2、根据现场实际环境温度决定浆材的每次拌合量，并严格控制使用时间。
　　#p#副标题#e#七、结束语
　　灌浆完成30天后，对裂缝进行了取芯和超声法检测试块的抗拉强度和灌浆密实度均满足要求。化学灌浆是砼缺陷处理的一项非常有效的施工方法，它不仅能够在水利水电等工程中得到应用，而且广泛的应用于房屋、交通运输等结构缺陷的处理，前景广阔。新材料、新工艺和新设备的采用，大大地提高了工作效率，缩短了工期，降低了处理的成本，具有良好的经济和社会效益。此方法在施工过程中，能够针对不同的裂缝类型，选用不同的化学浆材和相应的施工工艺，使灌浆效果完全能够满足规范的要求。此方法工艺先进，操作简便，施工进度快，对各种缝面的处理质量优。