复合注浆技术治理某海洋半水下工程衬砌混凝土裂缝.pdf

水利与特殊构筑物 防水 复合 ： 主浆 技术 治理 某 海洋半水 下 工程 衬 砌 涅 凝 土裂 缝 赵铁 力， 赵 君辉 ( 深圳市耐克防水实业有限公司， 广东 深圳 5 1 8 0 0 0 ) 一 摘 要 ： 介绍 了某 大型舰艇 基地海洋半水 下工程采 用复合注浆、 内注外补的方法治理混凝土裂缝的施工技 术 ， 重点阐述 了 施工缝和渗水裂缝采用超早强 自流平浆材、 聚氨酯浆材复合注浆， 结构裂缝内部灌注改性环氧树脂处理、 表面采用环氧 砂浆进 行封 闭的工艺。 关键词 ： 海洋半水下工程 ； 混凝土裂缝 ； 超早 强 自流平浆材 ； 聚氨酯浆材 ； 改性环氧树脂浆材 文章编号 ： 1 0 0 7 — 4 9 7 X( 2 0 1 3 ) 一 2 0 — 0 0 1 9 — 0 4 中图分类号： T V 6 9 8 文献标识码 ： B Li n i n g Co n c r e t e Cr e a k Tr e a t me n t o f a Ha l f - u n d e r wa t e r M a r i n e En g f "Lg Us i n g Co m p o s i t e Gr o u t i n g Te c h n o l o g yEn g i n e e r i n g U s i n g Uo m p o s l t e t ~ r o u t l n g 1 e c n n o l o g y Z h a o T i e l i ， Z h a o J u n h u i ( S h e n z h e n N a i k e Wa t e r p r o o f I n d u s t ri a l C o ． ， L t d ． ， S h e n z h e n ， G u a n g d o n g 5 1 8 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e a r t i c l e i n t r o d u c e s c o n c r e t e c r e a k t r e a t me n t t e c h n o l o g y o f h a l f — u n d e r w a t e r ma rin e e n g i n e e ri n g i n a l a r g e f l e e t b a s e ，i n c l u d i n g c o mp o s i t e g r o u t i n g ，i n t e r n a l p e r f u s i o n a n d e x t e r n a l c o mp e n s a t i o n ．I t d e t a i l s c o mp o s i t e g r o u t i n g t e c h n o l o g y o f c o n s t r u c t i o n j o i n t s a n d p e r me a b l e c r e a k s u s i n g u l t r a h i g h e a r l y s t r e n g t h s e lf — l e v e l i n g g r o u t i n g m a t e ri a l a n d p o l y u r e t h a n e g r o u t i n g ma t e ri a l ，a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f s t r u c t u r a l c r e a k s t r e a t e d b y i n t e rna l p e r f u s i o n o f mo d i fi e d e p o x y ma t e ri a l a n d s u r f a c e s e a l i n g by ep o x y mo r t a r ． Ke y wo r d s ：h a l f - u n d e rw a t e r ma ri n e e n g i n e e ri n g ；c o n c r e t e c r e a k ；u l t r a h i g h e a r l y s t r e n g t h s e l f - l e v e l i n g g r o u t i n g ma t e ri a l ； p o l y u r e t h a n e gro u t i n g ma t e ri a l ； mo d i fi e d e p o x y g r o u t i n g ma t e ri a l 裂缝环氧注浆技术广泛用于各种混凝土修补 、 维 护工程 ， 是混凝土结构维修普遍采用的一项技术。然 而绝大多数混凝土裂缝注浆是对结构的维护而不是 维修 ， 也就是说 ， 树脂 注浆技术 主要是将树脂注浆至 缺陷部位 ， 以维持混凝土处于 良好状态 ， 即密封裂缝 以保护钢筋为主要 目的。本文介绍了采用复合注浆 、 内注外补的方法治理某军事大型舰艇基地混凝土裂 缝的施工技术 ， 阐述了混凝土结构裂缝 内灌注改性环 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 0 8 — 1 2 作者简介： 赵铁力， 男， 1 9 6 9年生， 深圳市耐克防水实业有限公 司总经理 ， 工程 师。 联 系地址 ： 5 1 8 0 0 0深圳 市爱 国路 1 0 3 6号华 深 大厦 6 1 3 。 氧树脂浆材 ， 表面采用环氧砂浆进行补强封堵施工 ， 施工缝和渗水裂缝采用超早强 自流平浆材和聚氨酯 浆材复合注浆的施工工艺。 1 工 程概 况 海南某大型军事舰艇基地工程 ， 主体为平洞式建 筑， 洞体为衬砌混凝土， 高约 3 5 IT I 、 宽约 2 8 r fl 、 深约 1 0 0 0 m， 墙面衬砌混凝 土位于海平面下 1 7 m( 工程 完成后洞体 内蓄水 ) ， 厚度 9 0 0 m m。由于受多种因素 影响 ， 洞壁混凝土产生了裂缝。裂缝多发生在侧墙的 中下部位 和施工缝处 ， 侧墙裂缝大部分是竖向的， 也 有一些 呈梯状 或 4 5 。 放 射状 ，裂缝宽 度在 0 ． 3 ～ 1 ． 0 m m，底板与墙体结合部位的水平施工缝局部有渗水 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ■ 水 利 与 特 殊 构 筑 物 防 水 现象。如不对裂缝进行治理， 蓄水后海水会加速锈蚀 混凝土深层 的钢筋 ，降低构筑物 的使用年限。因此 ， 有必要对墙体混凝土结构裂缝进行补强堵漏处理。 2 治理方案选择 针对本工程的特点 ， 对混凝土结构裂缝采用内注 改性环氧树脂补强 、 外用环氧树脂砂浆封堵的方法进 行治理 ； 渗水裂缝和施工缝则采用复合注浆的治理方 案 ， 即： 先灌注超早强 自流平浆材 ， 后灌聚氨酯浆材。 超早强 自流平浆材能填充混凝土中较大的裂缝 ， 并能 在动水压中快速固结 ， 同时超早强自流平浆材抗压强 度高( 可达 5 0 MP a ) 、 固结速度可调 。 考虑到超早强 自 流平浆材可灌性受限， 细小裂缝处选用了可灌性好 的 聚氨酯浆材进行灌注。两种注浆材料互为补充 ， 起到 刚柔相济的作用。 3 灌浆材料介绍 3 ． 1 超早强 自流平浆材 3 ． 1 ． 1 浆材超早强的原理 本工程所用的超早强 自流平水泥基灌浆材料 ， 是 一 种特别研制的可在动水压力 、 大涌水量的环境下施 工 ，又具有补强功能的无机早强速凝型灌浆堵漏材 料 。 超早强 自流平浆材不是通过加入碱或硫酸盐激 发水泥的活性 ， 而是通过水泥矿物组成 的变化 ， 以水 泥为主 ， 加入微量的改性材料 ， 使水泥在水化硬化反 应 的初期 ， 就生成大量钙矾石晶体 ， 从而达到超早强 的作用。 3 ． 1 ． 2 超早强 自流平浆材的性能与特点 超早强 自流平浆材的性能指标见表 1 ， 其主要特 点为 ： 1 ) 流动度大 ， 水灰比在 0 ． 4时 ， 净浆的流动度大 于 2 4 0 mm； 2 ) 浆料凝 固快 ， 初终凝胶时间短 ， 初凝可 控制在 1 0 ra i n以内 ，终凝时间可要求在 1 5 mi n以 内； 3 )凝胶强度高且早期强度高，在常温条件下， 3 0 rai n内抗压 强度可达 8 ～ 1 5 MP a ， 1 h抗压强度 可达 l 5 — 2 5 MP a ， 2 4 h抗压强度 可达 2 5 ～ 4 5 MP a ， 2 8 d抗 压强度可达 5 0 MP a ； 4 ) 材料微膨胀 、 不 开裂 ， 收缩性 表 1 超早强 自流平浆材性能指标 项目 标准值 净浆流动度／ ram ≥2 2 0 流动度保持时间， i ≥8 初凝 ≥1 O 凝结时间[ ( 2 o 土 2 ) ~ C ] ／ m i n 终凝 ≤2 0 初 、 终凝结间隔 ≤5 试块养护 4 0m i n ≥6 试块养护 1 d ≥2 3 抗拉强度／ MP a 试块养护 3 d ≥3 O 试块养护 7 d ≥3 6 试块养护 2 8 d ≥4 2 水 中 7 d ≥O ．0 5 膨胀率 水 中 2 8 d ≤O ．2 干空 2 8 d ≥一 0 ．0 2 小 ， 没有溶出物质 ； 5 ) 具有很强的抗渗性 、 抗 冻性 、 耐 硫酸盐等性能； 6 ) 碱含量低， 无氯、 无污染。 3 ． 2 聚氨酯浆材 聚氨酯浆材性能符合 J C ／ T 2 0 4 1 --2 0 1 0《 聚氨酯 灌浆材料》 的标准要求⋯ ， 产品具有如下特点： 1 ) 材料 为单组分 ， 无溶剂 ， 固含量 1 0 0 ％， 不易燃 ， 使用安全 ； 2 ) 聚氨酯浆材与水接触后 ， 浆液便膨胀 ， 快速( 速度取 决于温度和催化剂的加人量 ) 固化形成有韧性和弹性 的闭孔聚氨酯泡沫 ， 这种泡沫通常不会受腐蚀环境的 影响， 能在接缝或裂缝中形成柔弹性的填充物 ； 3 ) 浆 材反应速度可通过催化剂调节， 固化物可耐大多数有 机溶剂 、 弱酸、 碱以及有机微生物。 3 ．3 改性环氧树脂浆材 改性环氧树 脂浆材性 能符合 J C ／ r r 1 0 4 1 --2 0 0 7 《 混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》 的标准要求12 ] ， 产 品具有如下特点 ： 1 ) 可灌性能好 ： 浆液 自身具有极强 的渗透能力， 可渗入 3 m的微裂缝， 可灌人渗透系 数 k = l O ． 6 ～ 1 0 ． 8 c m ／ s的低渗透性泥化夹层 中， 并使其 固结改性( 由“ 泥性” 变为“ 岩性” ) ； 2 ) 对裂缝干燥度无 要求 ， 能在漏水甚至涌水的裂缝处施工使用 ， 具有大 多数环氧类灌浆材料不具备的堵水补强功能 ； 3 ) 浆材 固结体力学性能优良， 应用范围广， 具有补强、 加固等 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 功能； 4 ) 耐老化性和耐腐蚀性极佳 ； 5 ) 注浆材料固化 时间可调 ， 使用方便 ； 6 ) 固结体无毒无污染。 4 治理工艺 4 ． 1 混凝土结构裂缝注浆治理 1 )沿裂缝开槽 ，采用 电锤沿缝凿除缝间的混凝 土 ， 形成 u形槽( 要求槽宽约 1 5 m m、 深约 3 0 m m) 。 2 ) 清洗槽体和槽帮 ， 做到坚实 、 干净。 3 ) 采用环氧砂浆封槽 ， 填平 u形槽。 4 ) 沿裂缝两侧钻孑 L ： 注浆孑 L 的位置距裂缝约 1 0 0 mm， 孔位两侧错开布置 ， 间距 2 0 ～ 3 0 mm； 孔为斜孔 ， 内倾角约 4 5 。 ， 孔深约 2 5 0 m m， 孔径 1 O ～ 1 2 m m。 5 ) 注浆孑 L 用高压风吹扫干净 。 6 ) 埋设注浆嘴并拧紧 ， 确保注浆嘴与钻孔紧密结 合。 7 ) 灌注环氧树脂 ： ①配制改性环氧浆材 ， 按产 品 说明书计量改性环氧树脂与催化剂 ， 并将树脂放入容 器 内用慢速搅拌器( 手 电钻式 ) 搅 拌并将催化剂缓慢 倒入， 搅拌 8 1 0 m i n ； ②将配制好的环氧树脂浆材装 入压力注浆泵的集料桶 内， 启动注浆泵慢慢提升压力 并观察进浆量 ， 压力宜控制在 6 MP a ， 但应根据现场 情况改变注浆参数； ③当单孔吸率趋于 0 ， 再继续灌 注 1 0 m i n且压力不下降 ， 移至下一注浆嘴灌浆。 8 ) 浆液固化后 ， 拆除注浆嘴 ， 用环氧砂浆填平。 4 ． 2 施工缝治理 1 ) 施工缝凿槽 ， 沿缝用 电锤凿 V形槽 ( 深 3 0 ～ 5 0 m m、宽 3 0 ～ 4 0 m m) 。 2 ) 钻孔 ： 在槽底用电钻骑缝钻孔 ， 孔径约 3 0 mm， 孔深约 2 0 0 m m， 孔距约 5 0 0 1T I 1 T I ， 需保证钻孔 与缝 面 相 通 。 3 ) 清洗： 冲洗清除表面松动物和灰尘。 4 ) 埋管 ： 管径 2 5 mm， 埋入孔 内 2 0 0 mm处 ， 埋管 后用环氧砂浆嵌缝， 要求填封密实。 5 ) 试压 ： 嵌缝砂浆具有足够 的强度后 ， 进行压水 试验 ； 压水试验采用单点法 ， 压力为 0 ． 2 MP a ， 压水时 间为 2 0 m i n ， 逐孔检查 ， 详细记录各孔 的漏水率 、 外 水利与特殊构筑物防水 漏情况 ， 发现外漏 ， 及时作好标记。 6 ) 灌注超早 强 自流平浆材 ： 用 b e n e f u型灌浆泵 灌注超早强 自流平浆材 ， 按照 自下而上 、 从一端 向另 一 端的顺序逐孔依次灌注；从起始孔开始灌注浆液， 其余孔全部敞开 ，待相邻孔 冒出原浆后进行并联灌 浆。 7 ) 超早强 自流平浆材终凝后 ， 在裂缝两侧斜着向 裂缝钻凿注浆孔 ，间距为 2 0 0 ～ 3 0 0 m m，孔径 1 0 — 1 2 mm、孔深 1 5 0 ～ 2 0 0 mm， 斜孔角度 a = 3 5 。 ～ 4 5 。 ， 用高压 风吹扫注浆孔后 ， 安装注浆嘴并紧固。 8 ) 灌注聚氨酯浆材 ： 用高压注浆泵灌注聚氨酯浆 液 ， 从一端开始 ， 依次灌注 。 9 ) 灌浆压 力： 开灌后进浆压力 为 2 MP a ， 然后逐 步升至 5 MP a ； 当吸浆率 3 0 0 m m。 2 ) 用高压风吹扫注浆孑 L 后 ， 安装注浆嘴。 3 ) 将聚氨酯浆材倒人注浆泵集料桶内。 4 ) 启动注浆泵 ， 将压力控制在 3 MP a ， 观察进浆 量和裂缝内的出水情况 ， 挤出的水 由多变少直至出现 注浆液后 ， 移至下一个注浆嘴 ， 依次类推 ， 直至灌浆结 束； 再从第 1 个注浆嘴依次补注一次， 并将压力提高 1 ～2 M P a。 5 ) 观察 2 4 — 4 8 h ， 如有渗点， 在渗点处钻孔注浆 ； 注浆过的渗水裂缝经过 7 d后 ， 若无渗点则可将注浆 嘴去掉 ， 并沿缝凿槽 ( 宽 2 0 mm、 深 3 0 mm) ， 将缝清理 ( 下转 第 4 0页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 标准解读 表 1 非固化橡胶沥青防水涂料物理力学性能 项目 指标 项目 指 标 闪点 ／ ℃ ． ≥ l 8 O 外 观 无变化 固含量 ／ ％， ≥ 9 8 耐酸性( 2 ％H 2 S 0 溶液 ) 延伸性 ／ mm， ≥ 1 5 干燥基面 质量变化 ／ ％ 2 ．0 粘结性能 1 0 0 ％内聚破坏 潮 湿基面 外 观 无变化 耐碱性[ O ． I ％Na O H+饱和 延伸性 ／ m m， ≥ 1 5 延伸性 ／ mm， ≥ 1 5 C a ( O H) z 溶液] 低温柔性 一 2 0℃． 无断裂 质量变化 ／ ％ 2 ．0 6 5 外 观 无变化 耐热性／ ℃ 无滑动 、 流淌 、 滴落 耐盐性( 3 ％N a C 1 溶液) 延伸性 ／ mm， ≥ 1 5 延 伸性／ m m， ≥ 1 5 质量变化 ／ ％ 2 ． O 热老化 ( 7 0 o C ， 1 6 8 h ) 低温柔性 一 l 5℃． 无断裂 无处理 应力松弛 ／ ％， ≤ 3 5 自愈性 无渗水 热老化( 7 0℃， 1 6 8 h ) 渗油性／ 张 ， ≤ 2 抗窜水性 0 ．6 MP a ， 无窜水 科学数据 ， 必将推动我国非固化橡胶沥青防水涂料的 进一步发展。 在我国， 非固化橡胶沥青防水涂料是本世纪初发 展起来的一种新型防水材料 ， 本次行业标准的制定系 ( 上接第 2 l页) 干净后， 用环氧砂浆将槽封平、 封实。 5 施工效果 施工结束 1 4 d 后， 根据改性环氧固结情况， 对裂 缝作钻孔取芯检查， 孑 L 径为 5 0 m m、 孑 L 深大于缝深 6 0 e m，环氧树脂浆液在裂缝内的饱满程度和深度符合 要求， 即认为合格。 本工程布置了2 8 个检查孑 L ， 检查结果显示， 钻取 的混凝土芯裂缝内的环氧树脂饱满， 端头充实， 可见 灌浆效果良好。 经现场检查，渗水裂缝渗水现象已完全止住， 洞 壁不存在渗水、 渗漏现象， 确保了基地的正常运行。 6 结语 某大型舰艇基地平洞式建筑工程的衬砌混凝土 厚度为 9 0 0 m m， 受施工作业面及施工条件限制， 混凝 国内首次制定 ， 需要在标准的实施过程 中不断总结经 验 ， 发现不足之处 ， 在适当的时候修正和完善 。 本文介绍的内容， 如与正式版布的标准 内容有出 人， 应以正式发布的标准内容为准。 土存在裂缝和薄弱面， 这是衬砌施工中很难避免的质 量通病。 混凝土裂缝处理难度较大， 对有渗水的混凝土裂 缝进行处理难度更大。采用复合注浆、 内注外补的方 法对裂缝进行补强、 加固、 堵漏， 是处理此类裂缝最有 效的措施。本工程采用的复合注浆工艺， 使衬砌混凝 土裂缝、 薄弱点的渗水现象得到了有效控制， 对类似 工程具有借鉴作用。 参考文献： 【 1 ] 全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委 员会．J C ／ T 2 0 4 1 --2 0 1 0 聚氨酯灌浆材料【 s ] ． 北京： 中国建材工业出版 社 ． 2 0 1 0 ． [ 2 】 全国水泥制品标准化技术委 员会． J C ／ T 1 0 4 1 --2 0 0 7混凝 土裂缝用环氧树脂灌浆材料【 S ] ． 北京： 中国建材工业出版 社 ． 2 0 0 7 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m