論化學灌漿在混凝土裂縫處理中的應用

摘 要:混凝土的裂縫是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題，對化學灌漿法處理混凝土裂縫施工工藝進行了分析，并對工程建筑中混凝土裂縫采用化學灌漿法處理進行了探討。

關鍵詞:化學灌漿;混凝土裂縫;化學灌漿材料;防滲止水;結構補強

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)09-0314-02

1 引言

混凝土建筑物裂縫是導致工程建筑物損壞的主要原因。混凝土裂縫產生的原因很多，有變形引起的裂縫:如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫;有外載作用引起的裂縫;有養護環境不當和化學作用引起的裂縫等。

2 化學灌漿在對裂縫處理前期準備工作

2.1 裂縫的分類處理

Ⅰ類:表面縫寬δ<0.2mm，縫長50cm≤L<100cm，縫深h≤30cm;

Ⅱ類:表面縫寬0.2mm≤δ<0.3mm，縫長100cm≤L<200cm，縫深30cm≤縫深h<100cm，且不超過結構厚度的1/4;

Ⅲ類:0.3mm ≤ 表面縫寬δ<0.4mm，縫長200cm≤L<400cm，縫深100cm<縫深h≤200cm，或大于結構厚度的1/2;

Ⅳ類:表面縫寬δ>0.4mm，縫長L≥400cm，縫深h≥200cm或基本將結構裂穿(大于2/3結構厚度)。

化學灌漿主要用于Ⅱ類～Ⅳ類裂縫處理，Ⅲ類～Ⅳ類裂縫，除進行化學灌漿處理外，還需進行補強加固處理。

2.2 裂縫處理的機理

結構補強主要以“灌”為主，要求化學灌漿后其抗壓、抗拉、粘結、抗老化等性能指標符合技術要求。

2.3 裂縫的檢查

混凝土裂縫檢查采用外觀普查、鉆孔壓水(壓風)檢查和超聲波檢查相結合的綜合檢查方法，檢查項目包括縫寬(表面縫寬)、縫深、縫長、裂縫方向、所處部位、及縫面是否滲水、溶出物等。

(1)外觀普查。

先用人工對混凝土裂縫發育情況進行仔細檢查，逐一編號，并做好標記，再用讀數放大鏡、賽尺和米尺等測縫儀測量裂縫寬度長度 ，對其產狀進行素描并繪制成圖表。

(2)鉆孔壓水(壓風)檢查。

對一般裂縫，可采用鉆孔壓水(壓風)法檢查裂縫深度，沿裂縫走向每隔2m～3m，在裂縫一側或兩側以不同傾角打斜孔穿過縫面(穿過縫面不小于 0.2m)，進行鉆孔壓水(壓風)檢查。鉆孔直徑為56mm。對于干縫采用壓風檢查，風壓0.15MPa ～0.2MPa;對于濕縫，采用壓水檢查，壓水壓力0.2MPa～0.25MPa。壓水(壓風)壓力可根據現場情況進行調整。若壓水(壓風)裂縫表面出水(風)，說明鉆孔過縫且縫深大于鉆孔穿過縫的垂直深度;若出現表面無水(風)冒出的鉆孔。則基本認定此時斜孔與縫的交點至混凝土表面的垂直距離即為裂縫深度。壓水(壓風)過程中，應密切注意鉆孔與縫面連通情況及外漏情況等。

(3)超聲波檢查。

對于初步判斷為深層或貫穿性的裂縫，應布置2～3組鉆孔進行超聲波檢查裂縫深度，每組為2個檢查孔，分布在裂縫兩側，距縫80cm～100cm，鉆孔孔徑根據超聲波探頭大小確定，一般應不小于56mm。對于平面裂縫，檢查孔為垂直孔，對于側(立)面裂縫，檢查孔應布置成向下傾斜10°～15°的斜孔，以保證鉆孔內能注滿清水，滿足檢查時超聲波的發射、傳導和接收要求。

2.4 檢查成果資料

各部位的混凝土裂縫經檢查后，要求準確提供正式成果資料，檢查成果應包含(但不限于)以下內容:

檢查方法及工藝的詳細說明;

裂縫分布圖;

裂縫產狀說明表，包括裂縫寬度、深度(注明檢查方法)、長度，以及檢查過程中有無掉鉆、卡鉆情況，壓水(壓風)過程中外漏情況等特殊情況的說明。

3 化學灌漿施工

3.1 化學灌漿材料的選用

化學灌漿材料品種較多，性能各異。理想的化學灌漿材料其一般性能應符合下列要求:

(1)漿液穩定性好，常溫常壓下能存放一定時間;

(2)漿液是真溶液，粘度小，流動性、可灌性好;

(3)漿液固化時間可按需要進行調節和控制;

(4)固結體的耐久性好，不受溫度等條件影響;

(5)漿液在固化時收縮率小或不收縮;

(6)固結體有良好的抗滲性能;

(7)固結體的抗壓、抗拉強度高，與被灌體有較好的粘接強度;

(8)漿液綠色無毒無污染。

目前應用于混凝土裂縫處理的化學灌漿材料可分為兩大類:一是防滲止水類，有水玻璃、丙烯酸鹽、水溶性聚氨酯、彈性聚氨酯和木質素漿等;二是加固補強類，有環氧樹脂、甲基丙烯酸甲酯、非水溶性聚氨酯漿等。

一般寬度大于0.2mm的裂縫采用聚氨酯漿材進行灌漿處理;小于0.2mm裂縫采用環氧樹脂膠封縫(對于干燥縫:采用改性環氧樹脂基液封堵;對于潮濕縫:盡可能采用水溶性聚胺脂灌漿。

3.2 灌漿溫度

在對混凝土裂縫進行化學灌漿時溫度易在15-20℃左右。

3.3 灌漿工藝和流程

(1)縫口打磨。

沿裂縫走向用砂輪將結構表面打磨平整，打磨寬度為裂縫兩側各8cm，打磨長度應磨至裂縫端部后再延長50cm。

(2)鉆孔。

根據裂縫壓水(壓風)和超聲波檢查情況，通過對混凝土裂縫實地調查和分析，對灌漿孔的布置進行詳細設計。化學灌漿孔和水泥灌漿孔在鉆孔方面差別不大灌漿孔位與設計孔位的偏差值不應大于 10cm，孔深應符合設計規定。考慮到小口徑鉆孔的進尺快，灌漿時孔內占漿少，可有效降低施工成本，在滿足正常灌漿的前提下，采用較小的灌漿孔孔徑，孔徑宜在10mm～20mm范圍。

鉆孔有騎縫孔和斜孔兩種形式，布置要求如下:

①當裂縫深度不大于1.0m時，一般采用騎縫孔，騎縫孔鉆孔深度15cm～20cm，鉆孔間距30cm～50cm，在鉆進過程中，應密切觀察裂縫縫面的走向，順縫面鉆進。

②當裂縫深度大于1.0m時，采用騎縫布孔和斜孔結合布置，斜孔深度應穿過裂縫縫面至少20cm，當裂縫深度較深時，斜孔可分淺孔、中孔、深孔等多層布置，以保證漿液均勻填滿縫面灌漿，斜孔傾角45°～60°，孔斜誤差不大于2°。鉆孔過程中可以通過壓水或壓風檢查鉆孔是否已穿過裂縫縫面。

③在進行裂縫檢查的部位，具備條件的前期裂縫檢查孔可作為灌漿孔，為減小灌漿量，孔內可放置一根短鋼筋。

(3)裂縫清洗。

鉆孔完畢，將沖洗槍頭(槍頭管徑不宜超過鉆孔孔徑1/2)插入孔底采用高壓水和無油高壓風輪換沖洗，吹凈孔內粉屑。考慮到固結化學灌漿材料主要是環氧樹脂類材料，在無水或少水的情況下可獲得更高的強度，從而保證灌漿質量，故規定如采用環氧樹脂類材料作為灌漿材料時，宜以壓丙酮代替壓水。

(4)灌漿嘴埋設及縫口封閉。

將灌漿嘴埋入灌漿鉆孔，吹干裂縫表面灰塵后，采用環氧膠泥對灌漿嘴周邊和裂縫表面進行封閉，確保灌漿時漿液不外漏。

(5)壓水壓風檢查。

逐孔進行水、風輪換沖洗，查明管道暢通、縫面外漏情況，若有外漏應及時處理，灌漿前用無油高壓風吹盡孔、縫內的積水待灌。

(6)灌漿。

進行化學灌漿時，漿液溫度應根據選定的灌漿材料確定，漿液溫度應有利于延長其凝結時間、降低漿液粘度，并不得高于20℃。灌漿壓力采用0.2MPa～0.3MPa。灌漿壓力應逐級升至設計壓力值。灌漿順序按“自內而外，自下而上，由一端至另一端”的原則有序進行，以單孔或多孔并灌的進漿方式進行，灌漿壓力不得超過設計壓力，灌漿結束標準為孔內不吸漿，屏漿20min結束。

(7)表面處理。

灌漿完成后，割除外露灌漿嘴(割除部位在結構表面以下1cm)，灌漿嘴管口涂抹環氧膠泥封閉，然后將結構表面打磨平整，以滿足相應部位結構平整度要求。

3.4 特殊情況處理

在對混凝土裂縫進行化學灌漿時，常出現冒漿、漏漿、串漿、中斷、孔口涌水、灌漿壓力或注入率突變等特殊情況。對此，許多工程中采取了先迅速降壓的方法處理，低壓灌注一段時間后，如果注入率變化不大或繼續增加，則采用改變漿液配比、低壓長時間灌注、間歇等措施。

3.5 灌漿效果檢查

灌漿效果檢查采用鉆孔取芯和壓水試驗的方法進行。對芯樣進行外觀檢查外，確認裂縫是否已灌填密實;壓水孔可結合取芯孔進行，也可單獨鉆孔，壓水檢查壓力0.2MPa，合格標準為:透水率不大于0.1Lu。檢查以抽檢形式進行，檢查不合格的部位應進行補灌。

4 影響化學灌漿效果的因素

影響注漿效果的因素有:化學灌漿施工方法、注入壓力、漿液、凝膠時間等多種因素。對于同一裂縫在已確定灌漿材料的情況下，注入壓力、孔距、注漿量成為注漿設計的重要因素。4.1 孔距

漿液的擴散半徑與漿液的流變特性、膠凝時間、注漿壓力，注漿時間等因素有關，在地層均勻的情況下，按照理論公式計算。但在實際中，由于影響因素太多，理論計算的擴散半徑與實際相差太大。在有條件下，可進行單孔注漿試驗。

注漿范圍和注漿半徑確定后，就可以確定孔間距。確定孔間距進，既要考慮最大限度地發揮每個注漿孔的作用，減小工程造價，又要考慮孔與孔之間的相互搭接，達到均勻受漿。對于加固注漿一般采用等距布孔，梅花型布置。孔間距一般為0.8R(擴散半徑)，排間距為孔距的0.87倍。在砂性土層滲透，孔距取0.8~1.2m;在粘性土層，注漿孔間距取1.0~2.0m。

4.2 注漿壓力

注漿按壓力分為靜壓注漿和高壓噴射注漿。后者的壓力較高，一般在20~70MPa之間，而靜壓注漿壓力較低，注漿壓力隨著漿流遇到的阻力增大而升高，漿液注入后為流動狀態。通常所說的注漿就是指靜壓注漿。注漿壓力控的好壞是注漿成敗的關鍵。一般在處理混凝土裂縫施工時壓力采用0.2~0.3MPa。

4.3 注漿量

注漿量的計算應考慮注漿類型、巖土的孔隙率和裂隙率，漿液完填程度，注漿量的理論計算方法針對不同的注漿類型和注漿地層而不同。比較合理的辦法是在現場通過觀測到的注漿壓力的變化來決定注漿量。

4.4 灌漿設備

化學灌漿的設備至少包括，注漿管;鉆孔機;注漿用泵或空壓設備及止水設備，制備和儲存漿液的容器等。

5 結語

化學灌漿法是化學與工程相結合，應用化學科學和化學漿材解決混凝土裂縫處理(加固補強、防滲堵漏)，保證工程的順利進行或借以提高工程質量的一項工程技術。對混凝土裂縫采用化學灌漿法進行處理，不僅能打破水泥灌漿處理裂縫的局限而且能夠取得良好的效果。隨著化學灌漿技術的發展和進步，化學灌漿成為現代工程中處理混凝土裂縫一項先進技術。然而我國至今還沒有一部全國性行業標準和化灌施工規程、規范，應立即著手進行制訂。

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