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用水溶性聚氨酯灌浆技术处理船闸混凝土裂缝浅

2017-09-28 03:45 摘要：结合安徽南漪湖治理工程马山埠船闸混凝土裂缝处理工程，阐述水溶性聚氨酯灌浆技术在水利工程中的应用。文中着重介绍了水溶性聚氨酯灌浆技术的工作原理、适用范围、质量要求、关键技术措施和施工方法，有利于业主或甲方对该项技术的选择和在施工中进行质量监控。还在“病害分析”中简述了裂缝发生的因素，可能产生的危害，预防和控制措施及各种处理裂缝的方法选择。
关键词：混凝土 裂缝 水溶性聚氨脂化学灌浆 一、 工程概况马山埠船闸位于安徽省宣城市南漪湖，闸室为U型结构，净宽12m，总长110m。沉降缝将闸室分为8段：首尾两段各长10m，中间6段各长15m；闸室侧墙为钢筋混凝土悬臂式结构，净高11.4m，底宽2m，顶宽0.5m，混凝土设计强度为C20，采用泵送混凝土浇筑。施工顺序：首先是底板部分浇注施工，全部底板施工完毕后，开始墙体施工。二、病害分析船闸侧墙除首尾两段外，均出现与主筋受力方向平行的裂缝（竖向），共32条，其中大于0.2mm的裂缝22条，多数裂缝已贯穿。裂缝两端尖灭于侧墙净高5.4m至底板的施工缝范围内，即发生在混凝土厚度等于或大于1.0m的墙体区间。初步分析：这些裂缝出现的主要因素之一是由于底板与墙体施工时间间隔过长，底板的混凝土体积收缩基本停止，约束了墙体混凝土收缩所致。这种由于工序安排不合理导致的裂缝，为大体积混凝土施工过程中常见的非结构性受约束温缩裂缝。由2002.4～2003.4相隔一年的两份检测报告进行对比，裂缝在观测期间相对稳定。实际上，有经验的设计师应该考虑到大体积混凝土施工中，采用泵送混凝土是比较方便和经济的。在设计时，适当缩短侧墙长度、加密伸缩缝，即可避免裂缝的发生。同样，有经验的施工人员在选择使用泵送混凝土时，应考虑选择低水化热水泥（比如大坝水泥、矿渣水泥等），或在设计混凝土配合比时考虑掺和适当比例的粉煤灰替代水泥，或其他物理和化学的措施（用于控制塌落度、或适当延缓混凝土的胶凝时间），以降低和消散水化热，并在施工顺序上做到尽可能缩短底板和墙体的施工时间间隔，使底板和墙体的混凝土体积收缩尽可能同步，均可以避免裂缝的大面积发生。由于裂缝平行于侧墙主拉应力（平行于结构短边），并不影响建筑物的功能及使用。但船闸投入运行后，水位升降频繁，裂缝与侧墙外的土体水位发生联系，引起双向补水。双向流的作用将延迟乃至破坏土体在裂缝周围形成的自然反滤层；当水位下降过快时，还可能在裂缝处产生负压，导至土体中的细颗粒大量流失，使靠近侧墙的土体出现渗流破坏，引起土体塌陷。因此，必须对贯穿裂缝进行封闭处理。常见的封缝处理有化学灌浆、封闭裂缝、堵漏等方式。从本工程的情况看应以环氧树脂灌浆为最佳方案：即可以封闭裂缝，还能保护钢筋免遭水气的锈蚀，又可以达到混凝土补强的作用。由于环氧树脂灌浆方案必须将贯通裂缝完全封闭才能达到灌浆的效果（浆液充满裂缝），然尔，裂缝处理的最佳时机已经错过：裂缝发生后未及时处理，一年后的现在，侧墙背面的填土已覆盖了裂缝，完全封闭裂缝已属不可能。在现有的条件下只能采取水溶性聚氨脂灌浆封堵裂缝，或裂缝表面封闭等措施。这一工程案例给我们一个启示：在施工过程中，发现裂缝应及时观察、及时分析、及时处理，才能达到最佳的治理效果。三、水溶性聚胺脂灌浆处理裂缝的工作原理。当水溶性聚胺脂灌浆材料在压力作用下进入裂缝，与裂缝中存留的水或水汽 — 水溶性聚胺脂催化媒介结合，即刻产生化学反应并膨胀，在很短的时间内形成密实的弹性胶凝体，堵塞裂缝，达到防渗的目的。由于水溶性聚胺脂灌浆材料成胶时间很短，对于大体积混凝土来讲，不可能充满裂缝。水溶性聚胺脂灌浆材料进入裂缝的深度与裂缝宽度相关：裂缝越宽，浆液流速越大，进入裂缝就越深，灌浆效果越好。水溶性聚胺脂初始膨胀率能够达到100％，形成胶凝体以后，第一次膨胀消失，但具有很好的弹性，成为稳定的类似止水橡皮的弹性体。一般来讲，水溶性聚胺脂灌浆技术适用于处理稳定型（非活动型）裂缝的防渗工程，并在裂缝开展最宽的时机 — 当地最低气温下施工效果最好。水溶性聚氨脂弹性止水浆材特性