浅析水利工程混凝土裂缝的处理

浅析水利工程混凝土裂缝的处理

浅析水利工程混凝土裂缝的处理

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。要对混凝土裂缝进行认真研究，区别对待，采用合理的方法进行处理，有效地预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作，从而确保水利工程的质量。本文对水工混凝土的二类裂缝处理方法(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。

随着社会的发展，对水利工程的外观要求也越来越高，而裂缝正是水利工程混凝土中最常见的缺陷之一，混凝土中的水泥有一些固有的特性，加上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，也是我们一直要解决的问题，而它又是造成混凝土被破坏的主要原因。其处理的难度很大，我们要根据裂缝所在结构中的位置、裂缝的物理尺寸以及裂缝的危害程度等因素来确定处理方法。目前我们处理水工混凝土的裂缝方法大致可分为2种，分别是表面处理(封闭防渗)和内部处理(灌浆)。本文作者通过对这2种裂缝处理方法的工艺进行详细分析，为同行工程实践提供参考。

1111 混凝土裂缝的分类及成因

从裂缝外观可分成微观裂缝和宏观裂缝两大类。微观裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下，但是要比肉眼可见的即宏观裂缝多得多。宏观裂缝可分为收缩裂缝、超载裂缝、沉降裂缝、龟裂裂缝、疏

松裂缝。混凝土裂缝的成因很多，归纳起来主要有一下几点：砼的收缩、温度应力、配筋不足、砼材料及配合比不当、养护不及时、施工质量差等。

2222 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、铺设钢筋贴橡皮板、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20cm的裂缝，可不再采用其它措施。当缝深超过20m，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φ25～φ32mm的钢筋，长度5～8m(大多采用5m长)，间距200 mm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。对于供水工程清水池后期混凝土裂缝釆用铺设钢筋，也取得了理想效果。如我县渠江自来水厂清水池裂缝的处理也采用此法修补。(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 mm，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，并获得了良好的效果。(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，防止混凝土继续发生渗漏破坏，在上游高程245～226m部位外挂6cm厚混凝土预制板，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，对混凝土表层产生浸渍渗入，强化低强度混凝土表面，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，因此可提高混凝土表面的抗冲磨能力。如东坪水电站试验C50混凝土，浸渍后磨损率提高近3倍。一般浸渍的深度为2～3 cm，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。

3333 裂缝的内部处理方法及工艺灌

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，而化学灌浆应用日益广泛，浆材品种也逐渐增多。(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≥21mm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) 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1～2cm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→清缝→埋管(或贴灌浆嘴、灌浆盒) →嵌缝→试漏(用风、水或浆) →灌浆→拔管封孔→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20mm左右，孔深10～15cm，孔距80～100cm。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4～6cm2。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 MPa。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