摘要:裂縫是威脅水工混凝土建筑物安全運行的最普通、最常見病害之一, 總結了混凝土裂縫修補的幾種常用方法及適用范圍, 為混凝土病害處理提供了可鑒方法。
關鍵詞:水工建筑物裂縫處理技術
中圖分類號:TV431 文獻標識碼:C 文章編號:1673- 4637( 2007) 01- 0050- 03
裂縫是水工混凝土建筑物最普通、最常見的病害之一, 不發生裂縫的混凝土建筑物是極少見的, 而且混凝土裂縫往往是多種因素聯合作用的結果。裂縫對水工建筑物的危害程度不一, 嚴重的裂縫不僅危害建筑物的整體性和穩定性, 而且還會產生大量的漏水,使閘壩及其他水工建筑物的安全運行受到嚴重威脅。另外, 裂縫往往會引起其他病害的發生與發漏溶蝕、環境水侵蝕、凍融破壞及鋼筋銹蝕等等。這些病害與裂縫形成惡性循環, 會對水工混凝土建筑物的耐久性產生很大危害。
根據裂縫的開度變化, 可分為死縫( 其寬度和長度不再變化) 、活縫( 其寬度隨外界環境和荷載條件變化而變化, 長度不變或變化不大) 和增長縫( 其寬度或長度隨時間而增長) , 對以上3 種裂縫需采用不同修補方法。對死縫可用剛性材料填充修補。對活縫則應用彈性材料修補, 若用剛性材料填充, 修補就會失敗,或在靠近修補部位出現新裂縫; 有時, 對活縫的修補選在引起活動的因素消除后再進行。對增長縫, 必須消除引發裂縫因素, 否則修補后裂縫仍會繼續出現。
裂縫修補除了以恢復防水性和耐久性為主要目的外,也有從結構安全及美觀角度出發而進行修補的。在滿足修補目的的前提下, 還必須考慮經濟性, 明確修補范圍及修補規模等。目前, 國內外修補裂縫的方法歸納有3 大類。
1 填充法
這是一種適合修補較寬裂縫( δ> 0.5 mm) 的方法, 具體做法是沿裂縫處鑿“U”形或“V”形槽, 槽頂寬約10 cm, 在槽中填充密封材料, 如圖1。填充材料可用水泥砂漿、環氧砂漿、彈性環氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。
如果鋼筋混凝土結構中鋼筋已經銹蝕, 則將混凝土鑿除到能夠充分處理已經生銹的鋼筋部分, 將鋼筋除銹。然后進行防銹處理, 再在槽中填充聚合物水泥砂漿或環氧樹脂砂漿等材料。
對于活縫, 沿裂縫走向開1 個“U”形槽, 槽底墊1 層與混凝土不粘的材料, 如塑料片材, 再填充彈性嵌縫材料, 使其與槽兩側粘結。這樣嵌縫材料沿槽的整個寬度可自由變形, 裂縫發生張拉變形時, 不會把嵌縫材料拉開, 其構造如圖2 所示。
2 注入法( 灌漿法)
注入法分壓力注入法與真空吸入法2 種。壓力灌漿法適用于較深較細裂縫, 在水工建筑物裂縫修補中應用較廣泛; 真空注入法則是用真空泵使縫內形成真空, 將漿材吸入縫內, 該法適用于各種表面裂縫的修補。灌漿材料有水泥漿材、普通環氧漿材、彈性環氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。
2.1 壓力注入法施工工藝
(1) 灌漿孔的設計和布置。布孔有騎縫孔和斜孔2 種形式, 根據實際情況和需要加以選擇, 必要時兩者兼用。對不深的表面裂縫, 一般可在縫面埋設灌漿嘴或灌漿盒, 也可采用騎縫鉆孔; 當裂縫較深時, 由于縫的走向不規則, 常采用騎縫孔和斜孔?？拙嗯c排距, 應視裂縫的寬度和通暢情況、漿液黏度及允許灌漿壓力而定, 一般孔距和排距為0.5 ～3 m。
(2) 鉆孔沖洗。先按設計布孔位置鉆孔, 鉆孔后先將孔內粉塵和碎屑沖洗干凈, 并測其孔深。沖孔用水要保持清潔, 壓縮空氣應經油水分離器, 以免油垢污染縫面, 影響灌漿效果。
(3) 嵌縫止漿。嵌縫止漿的目的是為了防止漿液流失、確保漿液在灌漿壓力下將裂縫充填密實。在要嵌縫的部位, 人工或用風鎬沿縫鑿成“V”形槽, 寬度約5 ～10 cm, 深3 ～5 cm, 并清除槽內松動的混凝土碎屑及粉塵, 然后沿縫間隔2 m 左右埋設!1.27 ～0.64 cm的排氣( 水) 管, 最后向槽內回填水泥砂漿。對于較小混凝土構件的裂縫處理, 縫面不必鑿槽, 可用環氧樹脂基液粘貼玻璃絲布封閉。
(4) 壓水( 氣) 試驗。壓水或壓氣的主要目的是為了解灌漿孔( 嘴) 與裂縫暢通情況, 以確定是否可以灌漿或必須重新鉆孔或重埋灌漿嘴, 檢查嵌縫是否有效, 有無漏水( 氣) 現象; 通過壓水可計算其吸水率和記錄其開始壓水至從各排氣( 水) 孔出水的時間,以確定漿液凝結時間和配漿量。壓水( 氣) 所用壓力不得超過設計灌漿壓力。一般灌漿壓力為0.2 ～0.5 MPa。
(5) 配制漿液。根據處理裂縫的要求選擇合適的漿材, 配制漿液。若裂縫處理后要承受荷載, 即補強加固, 則選擇環氧樹脂、甲基丙烯酸酯料; 若是活縫和伸縮縫修補, 則選用有一定彈性的材料, 如彈性聚氨酯類或丙烯酰胺類等材料。
(6) 灌漿。灌漿前, 應將所有孔( 嘴) 上的閥門全部打開, 用壓縮空氣將孔內、縫內的積水盡量吹擠干凈, 并爭取達到處于無水狀態, 然后準備灌漿。根據裂縫情況選擇灌漿方法。對細微裂縫, 需用較長凝結時間的漿液, 采用單液法灌漿; 對較寬裂縫, 需用較短凝結時間的漿液, 采用雙液法灌漿。當在一條裂縫上布有幾個灌漿孔( 嘴) 時, 可按由深到淺, 由下而上的順序進行灌漿。灌漿的結束標準是以不吸漿為原則。如吸漿率小于0.01 L / min, 并延長適當時間,亦可作為結束標準, 停止灌漿。
(7) 沖洗管路。灌漿結束后, 關閉孔( 嘴) 口閥門, 立即拆卸管路, 并用丙酮沖洗管路和設備(丙烯酰胺灌漿時, 用水沖洗) 。
(8) 封孔。對于固化后強度達到或超過混凝土強度的化灌材料, 灌漿后孔內的固結物不必清除, 但對強度不太高的堵漏材料( 如丙烯酰胺) , 應把孔內固結物清除干凈, 然后用水泥砂漿封孔。對混凝土構件來說, 灌漿時間選在最低氣溫時最佳, 此時裂縫開度最大, 漿液易于灌入, 且其固結體在裂縫內也不會因混凝土收縮而重新被拉開。對于大體積混凝土, 灌漿宜在低溫季節裂縫開度大時進行。
2.2 真空注入法施工工藝
首先把需要處理部分用不透氣塑料膜覆蓋, 四周密封; 然后采用真空泵把已覆蓋混凝土內的所有孔隙中的空氣抽去, 接著灌入樹脂漿液, 依靠大氣壓使漿液浸漬到混凝土表面的裂縫和孔隙中去。這種方法適用于含有大量表面裂縫的混凝土修補處理。
3 表面覆蓋法
這是一種在微細裂縫( δ< 0.2 mm) 的表面上涂膜, 以提高其防水性及耐久性為目的的修補方法。表面覆蓋法分為涂覆裂縫部分及全部涂覆2 種方法。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部, 對延伸裂縫難以追蹤其變化。
表面覆蓋法所用材料視修補目的及其建筑物所處環境不同而異, 通常采用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜( 粘貼) 等。施工時, 首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛、清除表面附著物, 用水沖洗干凈后充分干燥, 然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔, 再用修補材料涂覆表面。
實踐證明, 在對水工混凝土建筑物裂縫進行調查與檢測、成因分析、危害評估的基礎上, 采取相應的修補措施, 是可以將這一病害控制在安全范圍內的。
參考文獻
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