化学灌浆在混凝土裂缝止水堵漏中的应用

摘要:文章结合工程实例,介绍了化学灌浆的施工工艺及在混凝土裂缝堵漏中发挥的作用。化学灌浆工艺以其经济投入和设备投入少、施工简单便捷、对原结构破坏小、止水效果显著的特点,在混凝土裂缝止水堵漏领域已经得到越来越多的认同和应用,具有很高的推广应用价值。

关键词:化学灌浆;混凝土裂缝;止水堵漏

中图分类号:TV543

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)19-0172-02

地下水位以下的结构或海面以下的水工结构处理不当容易在混凝土的温度裂缝和施工分缝处发生渗漏,轻则影响观感,重则影响建筑使用功能,甚至锈蚀钢筋,影响结构的安全性和耐久性。针对止水堵漏的工艺有很多,其中化学灌浆工艺以其经济投入和设备投入少、施工简单便捷、对原结构破坏小、止水效果显著的特点,在混凝土裂缝止水堵漏领域已经得到越来越多的认同和应用。

化学灌浆(Chemical Grouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其渗透、扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础,防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。

目前最常用的化学灌浆材料可分为两大类:一是防渗止水类,有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等;二是加固补强类,有环氧树脂、甲基丙烯酸甲脂、非水溶性聚氨酯浆等,近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。

一、应用实例

(一)工程概述

某船台建设项目船台口底板底标高为-4.5m,顶标高为-2.28m～-0.7m,混凝土标号均为C30F300,该工程在竣工收尾时发现该底板施工缝、后浇带处出现渗水现象,并且面板局部出现裂缝。渗漏情况见图1:

(二)原因分析

1.船台口底板施工时间为冬季,由于工期紧张,底板砼浇注方式采用泵送砼一次浇注,从而产生大量水化热,混凝土内部温度达到58℃,外部温度为-10℃左右,内外温差太大,砼收缩不一致从而产生裂纹。

2.本工程工期较短,砼强度不能达到设计龄期。砼达到设计强度需要28天以上,由于工期紧张,分段浇注的底板混凝土收缩还未完成,为保证业主按时使用,在征得业主同意后,提前浇注后浇带砼,分段浇注的砼收缩,使底板与后浇带之间产生收缩裂缝。

3.由于相邻两板自重荷载相差较大,沉降系数不一致,船台口砼厚度达4米以上,船台底板砼厚度为0.55米,沉降不一致使底板之间产生沉降裂缝。

(三)堵漏施工工艺

1.总工艺流程。表面处理→钻注浆孔→放置注浆头嘴→清洗裂缝→制浆和注浆→注浆嘴和表面灌浆清除→设备清洗→完工验收。

2.表面处理。除去表面的污染物和碎片,清洗裂缝周围和表面的污损,使裂缝充分暴露,进而确认裂缝或接缝的类型。对于大于3mm的裂缝需要用一种认可的方法对裂缝先加以密封,封闭材料可以是快干水泥也可以是环氧灌浆液或聚胺脂灌浆液。

3.钻注浆孔。注浆孔有不同的直径,深度和角度,一般标准的钻孔直径为15毫米和19毫米(根据选用的注浆嘴直径钻适宜的孔),角度为45度(相当于表面而言),深度为混凝土厚度的1/2。注浆孔间距取决于裂缝的宽度,一般在18厘米到1米之间。钻孔应该交错布置在裂缝周围,确保所钻的孔切割裂缝,而不是与混凝土表面垂直。

本工程选用15毫米钻头直径,角度45度,深度150mm,钻孔间距500mm,具体见钻孔立面示意图和钻孔平面布置图:

4.放置注浆头嘴。在直径为15毫米和19毫米的已钻孔中放入注浆嘴并让嘴外套顶端埋在混凝土表面下,埋入注浆嘴深度约为钻孔深度的2/3,顺时针旋转,紧固注浆嘴,确保它与钻孔紧密结合。用封缝(孔)固定头子。注浆嘴还应包含一个球阀。

5.清洗裂缝。在灌注树脂浆液前,用水清洗裂缝以除去裂缝中的岩灰和钻孔泥灰。同时清洗裂缝还可以去除灰尘和碎粒,提高灌入的浆液在裂缝中的渗透性,并为浆液与之发生化学反应作好准备。

6.设备准备。(1)泵机准备。准备两只泵:一只泵压水,一只泵压化学灌浆液。两只泵在注浆前用亲水活性清洗剂清洗。借助于泵洗可以除去泵中的潮气同时润滑系统。同时应注意:两只泵要严格区分,不可交叉使用。本工程使用带有静态混合器的气动或电动单组份泵。(2)树脂准备。准备树脂和确认量的催化剂。在使用前,摇均催化剂。带有催化剂的树脂不会反应,直到接触水才会开始发应。保持与树脂接触的容器的绝对干燥,树脂与水分接触会引发反应,引起树脂在灌浆设备中硬化或成膜。

7.注浆。在垂直裂缝(衬砌)上注浆首先从最低注浆嘴开始;在水平裂缝(底板)上从第一个注浆嘴开始。注浆过程中,与水反应性灌浆在裂缝中会取代水。连续注入直到与水反应性灌浆出现在注浆嘴,然后在相邻注浆嘴上开始注浆。在完成一些注浆嘴注浆后,再回过来从第一个注浆嘴开始进行第二次注浆。有些部位可能会再次需求注浆,它将再次填入裂缝。根据裂缝的宽度,混凝土厚度以及混凝土情况,注浆压力可以从200PSI(14kg/cm2)到3100PSI(210kg/cm2)变化。注意:树脂通过混凝土或裂缝出现一点点渗漏说明树脂传递延伸有效。对于大裂缝,应提前封堵,或用碎布堵住,等待树脂凝固后再次注浆。

本工程所采用的HA Flex LV油性聚氨酯是一种浅黄色、不易燃烧的液体。当它与水接触时,浆液便膨胀,快速(取决于温度和催化剂加入量)固化形成有韧性和弹性的闭孔聚氨酯泡膜,这种泡膜通常不会受腐蚀环境的影响。

8.注浆嘴和表面灌浆清除。(1)注浆嘴清除:让树脂完全固化后,除去注浆嘴,留下的注浆孔采用快干水泥封闭。(2)表面灌浆清除:对于粘接在混凝土表面的灌浆树脂,采用钢丝刷或手动磨轮加以除去。

9.设备清洗。当灌浆结束后,所有接触到灌浆的部件均需清洗,而且必须在注浆后30分钟内进行。用DE NEEF的清洗剂通过注浆泵循环清洗内部构件10至20分钟,外部元件可以放在槽内清洗。泵通过清洗剂循环清洗后,还需用新鲜的清洗剂多清洗几次,且让它干燥。通常情况下清洗剂是不燃烧物,可以放心使用。

二、现行标准和规程规范

化学灌浆材料试验主要依据的标准和规程规范

1.《胶粘剂粘度的测定》(GB/T2794-1995);

2.《树脂浇铸体压缩性能试验方法》(GB/T2569-1995);

3.《树脂浇铸体性能试验方法 总则》(GB/T2567-1995)。

三、结语

本工程通过化学灌浆进行堵漏止水处理后,至今船台无一漏点,堵漏止水获得了甲方和监理的一致好评。结合其他大量的工程实践可以看出,化学灌浆在堵漏工程中适用性强,效果明显,且操作简单方便,成本投入小,具有很高的推广应用价值。同时希望本文能够对其他工程的堵漏止水,在工艺选择和施工控制中有所帮助和借鉴。

作者简介:高静(1981-),女,河北迁安人,供职于日照港建设监理有限公司,研究方向:港口航道及海岸工程;张晓明(1981-),男,福建长汀人,供职于山东港湾建设有限公司,研究方向:港口航道及海岸工程。

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