摘要:裂缝是威胁水工混凝土建筑物安全运行的最普通、最常见病害之一, 总结了混凝土裂缝修补的几种常用方法及适用范围, 为混凝土病害处理提供了可鉴方法。
关键词:水工建筑物裂缝处理技术
中图分类号:TV431 文献标识码:C 文章编号:1673- 4637( 2007) 01- 0050- 03
裂缝是水工混凝土建筑物最普通、最常见的病害之一, 不发生裂缝的混凝土建筑物是极少见的, 而且混凝土裂缝往往是多种因素联合作用的结果。裂缝对水工建筑物的危害程度不一, 严重的裂缝不仅危害建筑物的整体性和稳定性, 而且还会产生大量的漏水,使闸坝及其他水工建筑物的安全运行受到严重威胁。另外, 裂缝往往会引起其他病害的发生与发漏溶蚀、环境水侵蚀、冻融破坏及钢筋锈蚀等等。这些病害与裂缝形成恶性循环, 会对水工混凝土建筑物的耐久性产生很大危害。
根据裂缝的开度变化, 可分为死缝( 其宽度和长度不再变化) 、活缝( 其宽度随外界环境和荷载条件变化而变化, 长度不变或变化不大) 和增长缝( 其宽度或长度随时间而增长) , 对以上3 种裂缝需采用不同修补方法。对死缝可用刚性材料填充修补。对活缝则应用弹性材料修补, 若用刚性材料填充, 修补就会失败,或在靠近修补部位出现新裂缝; 有时, 对活缝的修补选在引起活动的因素消除后再进行。对增长缝, 必须消除引发裂缝因素, 否则修补后裂缝仍会继续出现。
裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外,也有从结构安全及美观角度出发而进行修补的。在满足修补目的的前提下, 还必须考虑经济性, 明确修补范围及修补规模等。目前, 国内外修补裂缝的方法归纳有3 大类。
1 填充法
这是一种适合修补较宽裂缝( δ> 0.5 mm) 的方法, 具体做法是沿裂缝处凿“U”形或“V”形槽, 槽顶宽约10 cm, 在槽中填充密封材料, 如图1。填充材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。
如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀, 则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分, 将钢筋除锈。然后进行防锈处理, 再在槽中填充聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。
对于活缝, 沿裂缝走向开1 个“U”形槽, 槽底垫1 层与混凝土不粘的材料, 如塑料片材, 再填充弹性嵌缝材料, 使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形, 裂缝发生张拉变形时, 不会把嵌缝材料拉开, 其构造如图2 所示。
2 注入法( 灌浆法)
注入法分压力注入法与真空吸入法2 种。压力灌浆法适用于较深较细裂缝, 在水工建筑物裂缝修补中应用较广泛; 真空注入法则是用真空泵使缝内形成真空, 将浆材吸入缝内, 该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材、弹性聚氨酯浆材、水溶性聚氨酯浆材等。
2.1 压力注入法施工工艺
(1) 灌浆孔的设计和布置。布孔有骑缝孔和斜孔2 种形式, 根据实际情况和需要加以选择, 必要时两者兼用。对不深的表面裂缝, 一般可在缝面埋设灌浆嘴或灌浆盒, 也可采用骑缝钻孔; 当裂缝较深时, 由于缝的走向不规则, 常采用骑缝孔和斜孔。孔距与排距, 应视裂缝的宽度和通畅情况、浆液黏度及允许灌浆压力而定, 一般孔距和排距为0.5 ～3 m。
(2) 钻孔冲洗。先按设计布孔位置钻孔, 钻孔后先将孔内粉尘和碎屑冲洗干净, 并测其孔深。冲孔用水要保持清洁, 压缩空气应经油水分离器, 以免油垢污染缝面, 影响灌浆效果。
(3) 嵌缝止浆。嵌缝止浆的目的是为了防止浆液流失、确保浆液在灌浆压力下将裂缝充填密实。在要嵌缝的部位, 人工或用风镐沿缝凿成“V”形槽, 宽度约5 ～10 cm, 深3 ～5 cm, 并清除槽内松动的混凝土碎屑及粉尘, 然后沿缝间隔2 m 左右埋设!1.27 ～0.64 cm的排气( 水) 管, 最后向槽内回填水泥砂浆。对于较小混凝土构件的裂缝处理, 缝面不必凿槽, 可用环氧树脂基液粘贴玻璃丝布封闭。
(4) 压水( 气) 试验。压水或压气的主要目的是为了解灌浆孔( 嘴) 与裂缝畅通情况, 以确定是否可以灌浆或必须重新钻孔或重埋灌浆嘴, 检查嵌缝是否有效, 有无漏水( 气) 现象; 通过压水可计算其吸水率和记录其开始压水至从各排气( 水) 孔出水的时间,以确定浆液凝结时间和配浆量。压水( 气) 所用压力不得超过设计灌浆压力。一般灌浆压力为0.2 ～0.5 MPa。
(5) 配制浆液。根据处理裂缝的要求选择合适的浆材, 配制浆液。若裂缝处理后要承受荷载, 即补强加固, 则选择环氧树脂、甲基丙烯酸酯料; 若是活缝和伸缩缝修补, 则选用有一定弹性的材料, 如弹性聚氨酯类或丙烯酰胺类等材料。
(6) 灌浆。灌浆前, 应将所有孔( 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, 采用单液法灌浆; 对较宽裂缝, 需用较短凝结时间的浆液, 采用双液法灌浆。当在一条裂缝上布有几个灌浆孔( 嘴) 时, 可按由深到浅, 由下而上的顺序进行灌浆。灌浆的结束标准是以不吸浆为原则。如吸浆率小于0.01 L / min, 并延长适当时间,亦可作为结束标准, 停止灌浆。
(7) 冲洗管路。灌浆结束后, 关闭孔( 嘴) 口阀门, 立即拆卸管路, 并用丙酮冲洗管路和设备(丙烯酰胺灌浆时, 用水冲洗) 。
(8) 封孔。对于固化后强度达到或超过混凝土强度的化灌材料, 灌浆后孔内的固结物不必清除, 但对强度不太高的堵漏材料( 如丙烯酰胺) , 应把孔内固结物清除干净, 然后用水泥砂浆封孔。对混凝土构件来说, 灌浆时间选在最低气温时最佳, 此时裂缝开度最大, 浆液易于灌入, 且其固结体在裂缝内也不会因混凝土收缩而重新被拉开。对于大体积混凝土, 灌浆宜在低温季节裂缝开度大时进行。
2.2 真空注入法施工工艺
首先把需要处理部分用不透气塑料膜覆盖, 四周密封; 然后采用真空泵把已覆盖混凝土内的所有孔隙中的空气抽去, 接着灌入树脂浆液, 依靠大气压使浆液浸渍到混凝土表面的裂缝和孔隙中去。这种方法适用于含有大量表面裂缝的混凝土修补处理。
3 表面覆盖法
这是一种在微细裂缝( δ< 0.2 mm) 的表面上涂膜, 以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法。表面覆盖法分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2 种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部, 对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异, 通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜( 粘贴) 等。施工时, 首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物, 用水冲洗干净后充分干燥, 然后用树脂充填混凝土表面的气孔, 再用修补材料涂覆表面。
实践证明, 在对水工混凝土建筑物裂缝进行调查与检测、成因分析、危害评估的基础上, 采取相应的修补措施, 是可以将这一病害控制在安全范围内的。
参考文献
[1] 黄国兴, 陈改新.水工混凝土建筑物修补技术及应用[M] .北京: 中国水利水电出版社, 1998.
[2] 于骁中, 买淑芳.混凝土坝裂缝危害性分析和修补[M] .水利水电科学研究院结构所.1991.
