混凝土裂缝化学灌浆处理
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摘要:我国的化灌技术,50年代主要研究应用电硅化法,60年代开始对有机高分子化灌材料进行了研究,并结合工程实验试用。几十年来,通过不断的总结和实践,化灌材料的性能得到了进一步的改善,新的材料及与之配套的新设备也不断出现,改善了灌浆工艺,使我国化灌技术提高到一个新的水平。
中图分类号:TU528文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)008(C)-0050-01
化学灌浆,就是用压送设备将化学材料配制的浆液灌入混凝土构件的裂缝内,使其扩散、固化。固化后的化学浆液具有较高的粘结强度,与混凝土能较好地粘结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到防锈补强的目的。
一、化学灌浆概述。化灌法处治混凝土结构工程病害始于欧洲,在德、法、英等国广泛使用,以后美、苏、日也进行了研究与应用。1959年,美国首先在罗克利奇水电站大坝使用丙凝与水泥作防渗帷幕灌浆获得成功,引起各国重视,并对随后化灌材料的研究、使用起到了推动作用。由于化学源浆材料比水泥具有更好的可灌性,胶凝时间又能在数秒至数小时内调节,如有的能灌入达筑物0.15mm以下的细缝或地基内粒径0.1mm以下的粉砂中,因而经胶凝后,可起到加固补强和防渗堵漏的良好效果。目前,化学灌浆作为一门新的科学技术,在国内外已得到较为广泛的应用。
二、裂缝产生的原因。混凝土构件或坝块裂缝的发生和发展,不仅与它们的设计型式、荷载条件、环境因素等有关,而且与混凝土的质量、浇筑工艺、养护等施工情况也有密切关系。因此,在裂缝处理前,首先应对这些裂缝进行现场调查研究,查明裂纹成因,这样才可采取有效的处理措施予以处治。
三、工程施工条件。1、工程概况。伊犁南岸干渠八十一大阪隧洞位于新疆伊犁州察布差尔县坎乡境内。八十一大阪隧洞为无压引水隧洞,洞线近东西向布置,隧洞进口桩号59+391.473,出口桩号90+066.021,设计断面为圆形,衬砌后内径6.0m,纵坡为1/1016,隧洞进、出口底板顶高程分别为854.010m和823.818m。隧洞施工采用TBM法于钻爆法相结合的施工方案。掘进机施工段采用六边形预制混凝土管衬砌,衬砌后内径为6.0m,管片宽1.6m,厚度28,管片在洞内拼装后四片形成一环,管片与围岩之间的空隙平均厚度为9,用豆砾石充填并进行回填灌浆。在管片的内周边设有两道止水,作为拼装后管片之间纵缝和环缝的止水设施。洞内砼裂缝多数呈压缝,裂缝宽度一般为0.1―0.5,局部最宽达0.6―1.5。裂缝长度大多数贯通1600板宽,少数裂缝只从一侧往板中心位置发展。由于隧洞属砼管片衬砌薄壁结构建筑物,通水后出现渗漏不仅会导致水量损失,恶化洞周围岩,而且还会引发钢筋的锈蚀,混凝土保护层的脱落、冻融等伤害,加速混凝土结构老化,使用寿命缩短。因此对裂缝的化灌处理十分必要。2、化学灌浆材料及设备。聚氨酯化学灌浆材料,是60年代末、70年代初发展起来的新材料,由多异氰酸脂和多羟基化合物反应而成。由于浆液中含有未反应的异氰酸基团,遇水能反应生成并释放出二氧化碳气体增大扩散半径,最后生成不溶于水的泡沫体,堵截水的流径,故能快速堵漏,且具有一定的粘结强度。近年来发展较快,有不少厂家有成品供应,材料便于运输。目前使用的化学混浆材料,除水玻璃系可认为是无毒外,其余大都具有不同程度的毒性。在使用化学灌浆材料时,应对环境的污染、生态的平衡等作出正确的评估。对病害处理工程项目,采用相应的防止公害的科学对策,就可以达到环境保护的目的。(1)环氧树脂灌浆材料。施工材料采用目前世界上最先进的,比利时的Denepox 40(DP40 环氧树脂灌浆)灌浆材料,该灌浆材料具有粘度小、强度高等优点。产品为双组分,操作方便,可以对微细的混凝土裂缝和岩基缝隙进行灌浆处理,从而达到防渗补强加固之目的。(2)水溶性聚氨酯灌浆材料。该材料是由异氰酸酯与伯羟基聚醚等经一定工艺合成而得的单组份灌浆材料,该材料遇水先分散乳化,进而凝胶固结,与周围的混凝土有较强的粘结能力,具有止水和加固补强双重功能,它能在普通水、海水及酸碱性较强的水中固化,固结体弹性大,抗渗性耐久性好。(3)灌浆设备。采用路得IE-01高压灌注机,该设备是德国技术,台湾生产国内组装的高性能灌注机,灌注压力高达50MPa,是混凝土裂缝的完美堵漏补强灌浆机。
四、化灌处理的原则。水泥浆凝固后的结石强度高,造价较低,货源充足,无毒性,不污染环境,既适用于岩土加固,也适用于地下防渗。在细裂隙和微孔地层中虽其可灌性不如化学浆材好,但若采用劈裂灌浆原理,则不少弱透水地层都可用水泥浆进行有效的加固。因此,水泥浆在国内外灌浆工程中一直是用途最广和用量最大的浆材。灌浆工程中最常的是普通砖酸盐水泥,有时也采用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。火山灰和高炉矿渣一样,其本身只有很小的或者没有胶凝性质,侗在细分散状态下却能与水泥浆中的游离石灰进行化学作用。形成一种稳定的能产生强度的新化合物。
五、裂缝的处理方法。灌浆法此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。灌浆法就是依据物理化学原理,利用机械设备将具有固化和抗澎性能的浆液材料灌入某种介质的问隙或结构内,并使之在一定范围内扩散和固化,以达到提高地基强度、降低渗透性、改善地区物理力学性质的一种方法。利用压送设备(压力0.2―0.4MPa)将补缝浆液注入砼裂隙,达到闭塞的目的,该方法属传统方法,效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝,不用电力,十分方便,效果也很理想。
六、灌浆效果检测。1、选部分重要裂缝用取芯机骑缝取样,检查数量为随机取已化灌的1%―5%工程量的裂缝条数进行取一个鉴定孔获得岩芯。岩芯裂缝浆液饱满。2、化灌裂缝随机压水试验,在0.2―0.4MPa状态下恒压20min,检查孔单孔吸水量小于0.01L/min或缝面无渗漏。
作者单位:乌鲁木齐科能建筑防水技术开发有限公司
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