水工混凝土的裂缝处理工艺.pdf

第 2 9卷 第 5期 2 0 0 7 年 5月 水利 电力机械 W ATER C( ) NS ERVANCY & ELECT RI C PO R MACHI NE RY Vo 1 2 9 No 5 Ma y 2 0 0 7 材 料 与 工 艺 水工混凝土的裂缝处理工艺 D i s c u s s i o n O n t h e t r e a t m e n t o f c r a c k s i n c o n c r e t e o f h y d r a u l i c p r o j e c t 陈金涛 ( 台州市黄岩区水利局 水利站， 浙江 台州 3 1 8 2 0 0 ) 摘要： 裂缝是水工混凝土中最常见的缺陷之一， 是造成混凝土被破坏的主要原因， 处理难度较大。对水工 混凝土的 2类裂缝处理方法( 表面处理和内部处理) 的工艺进行了详细分析， 为工程实践提供参考。 关键 词 ： 水工混凝 土； 裂缝 ； 处理工 艺 中图分类号： T I M 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 66 4 4 6 2 o o 7 ) o 5一 O O 2 20 2 O 引言 裂缝是水工混凝土 中最常见 的缺 陷之一 ， 由于 水泥的一些 固有 的特性 ， 以及各种辅助材料和施工 方法等因素的影响， 大体积水泥混凝土的裂缝一直 难 以避免 ， 而且是造成混凝 土被破坏 的主要 原 因。 其处理的难度很大， 要根据裂缝在结构中的位置、 裂 缝的危害程度以及裂缝的物理尺寸等因素来确定处 理方法 。目前水工混凝土的裂缝处理方法大致分为 2 类 ， 即表面处理 ( 封闭防渗 ) 和内部处理 ( 指灌浆 ) 。 本文对这 2类裂缝处理方法的工艺进行详细分析， 为工程实践提供参考。 1 裂缝的表面处理方法及工艺 表面处理的 目的是进行缝 口封闭 ， 以防止渗漏 和钢筋锈蚀。对于有抗冲耐磨要求 的过流面裂缝 ， 表面处理可增强其抗冲耐磨能力 。表面处理的方法 包括沿缝 口凿槽嵌缝 、 贴橡皮板 、 设置防渗层 ( 浇沥 青防渗层) 、 贴环氧玻璃丝布以及高分子聚合物缝口 浸渍等。 ( 1 ) 缝 口凿槽嵌缝。对平面上的表面浅层裂缝 常用凿槽法处理，即在裂缝两侧用风镐、 风钻或人 工将混凝土凿除至看不到裂缝为止。对深度小于 2 0 C 1T I 的裂缝， 可不再采用其他措施。当缝深超过 2 0 C 1T I ， 可在凿槽内铺涂砂浆抹平， 表面上再视情况铺设 钢筋。缝面凿槽是一种较为简易 的方法 ， 由于能够 消除缝端 的应力集 中， 防止 裂缝延伸 ， 因此被广 泛 采用。 ( 2 ) 铺设钢筋 。在缝 面上铺设 钢筋也是一种较 为简易的裂缝处理方法。铺设钢筋除了用于处理裂 缝和防止裂缝发展外， 还用在可能产生裂缝的部位 以预防裂缝的发生 ， 如陡坡 、 并缝和分缝处 。在 己发 生裂缝处铺设钢筋 ， 一般放置一层 2 5一 3 2 r n l n的 钢筋 ， 长度 58 m( 大多采用 5 m长) ， 间距 2 0 0 r n l n左 右 。重要部位可铺设 2层钢筋。钢筋 的直径和长度 最好按照裂缝的实际情况配备， 这样不会造成浪费， 但是施工会较为复杂 。实践证 明 ， 铺设钢筋并不是 一 种完善的措施， 不能制止混凝土初期裂缝的增加 和延伸， 但有利于保持结构后期运行时的受力完 整性 。 ( 3 ) 缝 口粘贴橡皮板。缝 口粘贴橡皮板 主要用 于处理挡水坝段迎水 向裂缝 ， 防渗效果好 。由于橡 皮弹性好且抗渗性 能优越 ， 宜用 以修补 尚未稳定 的 裂缝 。常用橡皮板厚 5 r f u n ， 橡皮表 面应先用钢丝刷 刷毛或以浓硫酸浸泡腐蚀， 进行表面凿毛使粘贴牢 固。我国许多大坝挡水面裂缝均用此法修补， 如东 江电站大坝、 紧水滩电站大坝等。葛洲坝工程位于 大江和二江电站厂房上游面的竖 向裂缝也采用此法 修补 ， 获得了良好的效果。 ( 4 ) 缝 口设 置防渗层 。 此法适用 于挡水 大坝上 收稿 日期 ： 2 O 0 7 0 4 04 作者简介： 陈金涛( 1 9 6 9 一) ， 男， 浙江台州人， 台州市黄岩区水利局水利站站长， 助理工程师， 从事水利机械技术方面的工作。 维普资讯 http:/ 第2 9 卷第5 期 陈金涛： 水工混凝土的裂缝处理工艺探讨 2 3 游面裂缝 防渗 。如丰满大坝 ， 为修补存在 的大量裂 缝等缺陷， 防止 昆 凝土继续发生渗漏破坏， 在上游高 程 2 4 5 2 2 6 c m部位 外挂 6 c m厚 昆凝土预制 板， 内 浇沥青混凝土防渗层。 ( 5 ) 缝 口贴玻璃丝布 。此法除用于缝 口保护外 ， 还用于嵌缝止漏。一般采用“ 三液两布” ( 即 3层环 氧基液和 2层玻璃丝布) 的“ 玻璃钢 ” ， 也可采用“ 两 液一布” 。 ( 6 ) 缝 口浸渍处理。浸渍是高分子材料的复合 单体聚合作用 ， 对 昆 凝土表层产生浸渍渗入 ， 强化低 强度 昆 凝土表面， 同时使表面浅层裂缝的缝口封堵 粘合。由于高分子材料浸渍聚合后具有较高的强 度 ， 因此可提高 昆凝土表面的抗冲磨能力 。如葛洲 坝工程试验 C 5 0 混凝土， 浸渍后磨损率提高近 3 倍。 一 般浸渍的深度为 2 3 c m， 这种处理方法不受季节 的限制 ， 但浸渍过程 需要干燥环境 ， 不 宜在雨天进 行 。表面裂缝的浸渍处理方法是在经过清洗干燥 的 缝 口， 用铁丝圈罩住 ， 形成一条沿裂缝走 向密封管状 纸罩 ， 在纸罩内将浸渍基液浸人缝中 ， 待基液固化后 进行聚合。 2 裂缝的灌浆处理方法工艺 灌浆是混凝土裂缝 内部补强最重要 的方法 ， 应 用范围最广 ， 主要用于深层及贯穿裂缝修 补。实践 证明， 只要选材得当、 工艺合理， 通过灌浆除能填塞 裂缝达到防渗 目的外 ， 还可恢复结构的整体性 。常 用的灌浆处理方法有水泥灌浆和化学灌 浆 ， 由于化 学灌浆具有水泥灌浆所无法 比拟 的优越 性 ， 水泥灌 浆已较少应用 ， 而化学灌浆应用 E l 益广泛 ， 浆材品种 也逐渐增多。 2 1 水泥灌浆 由于水泥是一种颗粒性材料 ， 经水搅拌后 的水泥 浆是一种悬浊液体 ， 在其凝 固过程中体积发生收缩 ， 硬化后在缝 内会留下一条细缝。较细 的裂缝 ， 水泥颗 粒无法灌人， 故水泥浆仅用于灌注宽度 2 1T lIn的裂 缝。水泥浆的起始水灰 比一般采用 1 ： 1 3 ： 1 ， 不宜过 稀 ， 因浆液越稀其干缩后产生的缝隙越大。水泥灌浆 之所 以用得比较普遍 ， 主要是因这种材料 比较易取且 价廉 ， 适用 于大 面积处理工作。由于水 泥系脆性材 料 ， 故水泥灌浆更适用于“ 死缝” ； 又因水泥 自身强度 较低 ， 灌人裂缝后， 在温度应力作用下 ， 反复承受拉力 和压力， 以至发生解体或被渗水溶蚀。对己灌水泥浆 的裂缝， 数年后挖开观察， 多呈粉末状， 也无强度和粘 结力可言。因此 ， 为提高水泥灌浆的可灌性和耐久 性， 克服水泥浆凝结后体积收缩 的缺陷， 近年来 国内 外许多企业开展研究， 旨在减小水泥粒径， 使其能够 灌人更细的缝隙， 灌后体积不会收缩， 并且能够改善 力学性能 ， 提高抗拉和抗压强度。 2 2 化学灌浆 灌浆补漏 目的不 同， 对灌浆材料的要求也有不 同。以堵漏为 目的， 常选用丙凝 、 水玻璃以及水溶性 聚氨酯等材料。这些材料的抗渗性能极好， 有的还 具有失水干缩或遇水膨胀等特性， 能在静水中和动 水中凝 固； 有 的能在极 短 的时间里凝结 ； 有 的弹性 好 ， 能适应裂缝活动和变化。以恢复结构整体性为 目的， 则常选用粘结强度高的环氧、 甲凝类浆材。 化学灌浆 布孔方式 分 为骑缝 孔和穿 缝斜孔 2 种 ， 前者适用于缝深 1 2 c m以内的浅层裂缝 ， 后者 适用于深层裂缝。目前， 国内外比较成熟的裂缝化 学灌浆的主要工艺流程是： 钻孔一清缝一埋管( 或贴 灌浆嘴、 灌浆盒) 一嵌缝一试漏( 用风、 水或浆) 一灌 浆一拔管封孔一效果检查 。 裂缝化学灌浆 由于浆液耗量不多， 一般不必使 用化学灌浆专用泵， 而用手掀泵即可。这种泵虽为 纯压式 ， 但可经过一定 的改造 ， 可变纯压式为孔 口循 环式。骑缝孔 可采用 手持式 电钻钻孔 ， 孔径 2 01T l I n 左右 ， 孔深 1 01 5 c m， 孔距 8 0 1 0 0 a m。对深层裂缝 灌浆 ， 经 常 2种钻孔并用 。骑缝孔先作排水和排气 用 ， 待穿缝斜孔灌浆后 ， 再灌骑缝孔。一般斜扎单孔 控制面积为 46 c m 2 。清缝时必须吹净孔 内粉末 。 骑缝埋管应注意的是 ： 为避免钻孔底部偏离缝面 ， 管 底距孔底要保留 1 3 孔深距离， 即灌浆管仅进入孔 深 的 2 3左右 ， 并防止砂浆堵孔 。 在结构允许的前提下， 灌浆压力宜尽量大， 常用 0 3 0 5 M P a 。进浆孔应选用漏量大并 与缝面畅通 的孔， 并预留排水和排气孔。进浆程序由低到高， 由 1 侧向另 1 侧依次推进。一般宜选用 2泵 同时灌 注。当第 1 孔进浆时， 邻孔作排水和排气孔， 待该孔 内水 、 气排尽 出浆 后 ， 接 上 另 1泵 ， 2泵 同时灌注。 依此类推， 直至最后 1 孔。若邻孔不出浆， 则表明其 中至少 1 孔与缝面不通 ， 须按标准结束灌浆 。结束 标准是 ： 本孔或不出浆孔在 1 53 0 ra i n内连续 吸浆 率小于 1 0 m l m i n 且压力不下降。为使浆液在有压 下固化， 提高固化物密实度及其与缝面的粘结强度， 应在灌浆结束前， 将孔口皮管反握并用铁丝绑扎。 3 结束语 在裂缝处理过程中， 一般采用由( 下转第3 6页) 维普资讯 http:/ 3 6 水利电力机械 2 0 0 7年 5月 频接地电阻可按下式计算 R = P ( 1 ( 4 r )+1 L )， 式中： 尺工频接地电阻 ， Q； r接地网的等效半径 ， m， 图 2中为5 6 4 m ； L水平接地体和垂直接地体的总长度， m， 图 3中为 7 8 m； P土壤电阻率， Q m 。砂质粘土为 1 0 0 Q m， 黄 土为 2 5 0 Q m， 砂 土为 5 0 0 Q m。 ( 2 ) 所有焊接驳口 必须采用连续双面焊， 搭接处 应做圆弧处理。 ( 3 ) 引出地面的每条 0 1 6圆钢必须引至需接地 的所有设备和构架边， 并在引出线端头与设备接地 引下线各 焊接 1 块 扁钢 ( 规格为 一5 ra i n5 0 m n l 4 O O m m) ， 采用 2只 1 6螺栓联接， 便 于测量接地网 的接地电阻。 3 需注意的问题 3 1 在保护接零方式中， 应注意的问题 ( 1 ) 三相四线制低压电源的中性点必须良好接 地， 工作接地电阻应符合要求， 一般不大于4 Q 。 ( 2 ) 在采用接零保护的同时， 还应在主干、 分支 线路的末端和进户处装设重复接地， 如果线路较长， 还应每隔 1 0 0 m左右加装重复接地。每处重复接地 的接地电阻， 不得超过 1 O Q。重复接地 的 目的是 为 了降低漏电设备金属外壳的对地电压， 减轻零线发 生断线故障时的触电危险， 减轻零线、 相线接错时的 触电危险， 缩短短路持续时间， 以改善防雷性能。 设剩余电流末级保护。 ( 4 ) 零线截面必须保证有足够的机械强度和载 流量， 并尽量保持三相负荷平衡。 ( 5 ) 在设计和施工中， 对由 1 台变压器或同 1 段 母线供电的低压配电系统， 只能选择同种保护方式， 不得将保护接零和保护接地这 2 种方式混用。 3 2 在保护接地方式中， 应注意的问题 ( 1 ) 对于低压配电系统 中的 1 T r系统， 必须采用 对接地故障反应灵敏的漏电保护器 R C D来防止人 身电击。 ( 2 ) 为了防止零线断线或过流烧断而使电压升 高烧损用户家用电器， 中性线不准装设开关和熔断 器， 而且必须保证中性线有足够的机械强度。中性 线 N应与相线的导线截面相同， 并尽量做到三相负 荷平衡 。 ( 3 ) 在中性点有良 好接地的低压配电系统中， 应 采用漏 电总保护器 ， 其后不得有重复接地 ， 这是因为 作保护接地的 r r r 系统 中性线作重复接地后 ， 正常运 行时， 部分正常负荷电流将流经大地， 对 R C D形成 剩余电流而使其误动作。另外， 当发生单相接地故 障或触电事故时， 由于做了重复接地， 系统为了防止 误动作而不装设总漏电保护。开关和熔丝由于容量 较大 ， 正常负载 电流也大 ， 其额定 电流的 倍( 一 般为 1 2 5或 2 5 ) 远大于 2 7 5 A， 就不能保证系统迅 速切断电源， 可能造成人身伤亡事故。 ( 4 ) 在电网建设和改造 中， 不能随意更改接地系 统。更不得将保护接零 和保护接地这 2种方式 混用 。 ( 编辑 ： 王书平) ( 3 ) 零线上不准装设开关和熔断器 ， 用户端应装 (，(，(，(，(，(，(，(，(，(，(，(，0(，(，0C，(，o， ， ， ，0 ， ( 上接第2 3页) 简入繁的办法， 对易处理的表面裂缝 及早进行处理 ， 以免进一步发展 ； 对难 以处理 的裂 缝 ， 要对其产生的原 因进行分析 ， 确定相应的处理方 法， 然后， 找出具有代表性的裂缝， 预先进行处理试 验 ， 试验成功后 ， 选取恰当的时机 ， 统一处理。 参考文献 ： 1 J T J 2 6 9 9 6 水运工程混凝土质量控制标准 s 2 J T J 2 6 8 9 6 水运工程混凝士施工规范 s 3 王铁梦 工程结构裂缝控制 M 北京 ： 中国建工出版 社 ， 1 9 9 7 ( 实习编辑 ： 涂毅 ) 维普资讯 http:/