混凝土暗涵裂縫化學(xué)灌漿工藝分析

□文/鄭 偉 程 意

1 工程概況

某混凝土暗涵引水工程暗涵結(jié)構(gòu)采用C25鋼筋混凝土箱涵，設(shè)計(jì)底部縱坡1∶11 000，渠底高程121.83～121.69 m，設(shè)計(jì)水位126.23～126.09 m，過流凈斷面尺寸2×4.5 m×5.5 m（孔數(shù)×寬×高），凈空率21%。底板、頂板、邊墻厚度0.8 m，中隔墻0.7 m，底板、邊墻、頂板及中隔墻轉(zhuǎn)角處均設(shè)0.4 m×0.4 m的倒角。箱涵縱向每15 m設(shè)一永久縫，縫寬2 cm，縫間設(shè)紫銅止水，縫面填充閉孔聚乙烯泡沫板，基礎(chǔ)底面設(shè)10 cm厚C15混凝土墊層。

2 裂縫情況

裂縫位于暗涵兩側(cè)邊墻及中墻，均為近豎向裂縫，以混凝土澆筑分倉處為起點(diǎn)，沿著墻面向上發(fā)展，一般在頂部與墻體結(jié)合前結(jié)束。經(jīng)檢查一般在拆模后暗涵邊墻和中隔墻很快出現(xiàn)近豎向裂縫，甚至有的暗涵在拆模時(shí)就已經(jīng)產(chǎn)生裂縫，底板和頂板未見裂縫，裂縫基本在暗涵順?biāo)鞣较?/3～1/2長度位置。見圖1。

圖1 箱涵混凝土裂縫典型分布

3 裂縫化學(xué)灌漿工藝

化學(xué)灌漿施工工藝見圖2。

圖2 化學(xué)灌漿工藝

3.1 打磨及洗縫

先用鋼絲刷和沖毛機(jī)除去裂縫周邊的浮灰、水泥浮漿、返霜、油脂和污垢等物并清洗干凈。采用砂輪機(jī)沿裂縫兩側(cè)各打磨寬10 cm、深3～5 mm 的槽，縫兩端各延伸30 cm，之后用沖毛機(jī)沿裂縫開口向兩邊沖洗，以保證縫口敞開、無雜物，裂縫兩邊無粉塵和其他有損封蓋粘接的污物。

3.2 鉆孔

在結(jié)構(gòu)混凝土背水側(cè)和迎水面沿縫走向布置騎縫孔并在迎水面沿兩側(cè)布置小斜孔，騎縫孔與小斜孔交叉布置，騎縫孔孔徑27 mm，間距30 cm；斜孔的孔斜45°，孔深20 cm，間距1 m；鉆孔使用便攜式電動水磨鉆，鉆孔時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，確保所有鉆孔穿過縫面，同時(shí)在鉆孔后清除孔內(nèi)粉塵及碎屑。

3.3 埋管及封縫

孔內(nèi)沖洗干凈后，在鉆孔部位安裝灌漿嘴，使用PSI-130 快速堵漏材料對其進(jìn)行固定，在完成上述處理后，使用PSI-HY 高性能環(huán)氧膠泥將沿裂縫兩側(cè)打磨的槽披刮至混凝土結(jié)構(gòu)面。

3.4 壓氣檢查

采用潔凈空氣對裂縫與埋設(shè)的灌漿嘴間的串通情況和裂縫封縫是否密封及管路安裝的牢固性、可靠性等進(jìn)行檢查。封縫質(zhì)量檢查試漏前沿裂縫涂刷一層肥皂水，從灌漿嘴通入壓縮空氣（壓力與灌漿壓力相當(dāng)）；若封閉不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣時(shí)肥皂水會起水泡。產(chǎn)生漏氣時(shí)采取處理措施，直到壓力上升至0.2～0.3 MPa。壓風(fēng)時(shí)吹盡縫內(nèi)積水，使裂縫面保持干凈、干燥狀態(tài)，記錄好串通孔號。

3.5 灌漿

選用PSI-530 低粘度改性環(huán)氧灌漿材料進(jìn)行灌注。按照由淺到深、由下而上的原則進(jìn)行灌注，先灌注串通孔，再灌注未串通孔，先斜孔后騎縫孔。灌漿壓力為0.2～0.5 MPa，不能驟然加壓，應(yīng)分級達(dá)到設(shè)計(jì)壓力。第一級壓力為0.05～0.1 MPa，然后每級加壓0.05 MPa，當(dāng)灌漿孔在某一級壓力下其吸漿量＜0.01 L/min時(shí)，即可升壓一級。

灌漿時(shí)以小斜孔起灌，當(dāng)相鄰孔返出濃漿時(shí)扎閉反漿孔的灌漿管，當(dāng)注入孔灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，吸漿量＜0.01 L/min 時(shí)，扎閉進(jìn)漿管口的軟管，移至下一個(gè)灌漿孔的進(jìn)漿管進(jìn)行灌注，以此類推，直至完成所有灌漿孔的灌注。串通孔返出濃漿后可進(jìn)行并灌。完成串通孔的灌漿后，再進(jìn)行未串通孔的灌漿，未串通孔中，先灌注斜孔，最后灌注騎縫孔。

當(dāng)灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，灌漿孔不吃漿延續(xù)10 min 結(jié)束；當(dāng)吃漿量＜0.01 L/min 時(shí)，則需繼續(xù)灌注30 min。

3.6 拆管及表面清理

待裂縫內(nèi)漿液達(dá)到初凝不外流時(shí)，即可將灌漿管割除，用打磨機(jī)將孔口打磨成小凹槽，然后用環(huán)氧膠泥封堵平整，以恢復(fù)混凝土外觀。

4 實(shí)施效果

為檢驗(yàn)灌漿效果，28 d后對裂縫進(jìn)行了聲波檢測、壓水試驗(yàn)和鉆孔取芯。

4.1 壓水試驗(yàn)

采用一級壓力的單點(diǎn)法，壓力為0.6 MPa，先后兩次對試驗(yàn)縫進(jìn)行壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)部位高程123.515、124.055 m。第一次壓水使用的電子稱稱量精度為0.05 kg，第二次壓水使用稱量精度為0.01 kg的電子稱。兩次壓水試驗(yàn)縫面透水率均為0 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 超聲波檢測

采用超聲波檢測法隨機(jī)選取兩個(gè)部位進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示：化學(xué)灌漿后的混凝土波速與無裂縫部位的混凝土波速無差別。

4.3 取芯檢測

鉆孔取芯，觀察其縫面漿液結(jié)石和充填情況是否飽滿。取芯檢測結(jié)論：經(jīng)觀察芯樣表面光滑，結(jié)構(gòu)致密，骨料分布均勻，其化灌縫面漿液填充飽滿密實(shí)、膠結(jié)良好。見圖3。

圖3 化學(xué)灌漿后取芯

4.4 芯樣抗壓檢測

對芯樣進(jìn)行加工，檢測經(jīng)過28 d后的裂縫芯樣力學(xué)指標(biāo)是否達(dá)到相應(yīng)部位混凝土設(shè)計(jì)要求值。見表1。

表1 混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù) MPa

由表1 可知，芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為34.2 MPa 且抗壓試驗(yàn)破壞面為混凝土內(nèi)部，均未發(fā)生在裂縫界面上，強(qiáng)度滿足結(jié)構(gòu)混凝土要求。

4.5 芯樣劈裂檢測

從劈裂抗拉試驗(yàn)后的芯樣斷面觀察，灌漿液充滿所有裂隙中，該組芯樣劈裂抗拉強(qiáng)度為2.84 MPa，遠(yuǎn)大于混凝土立方體試件劈裂抗拉強(qiáng)度值。見表2。

表2 混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù)對比 MPa

5 結(jié)論

1）采用沿裂縫兩側(cè)各打磨寬10 cm、深3～5 mm的槽，在鉆孔及埋設(shè)灌漿嘴后刮一層PSI-HY 高性能環(huán)氧膠泥的封縫方式，既可將縫面封堵嚴(yán)密，又可起到補(bǔ)強(qiáng)加固的作用，同時(shí)修補(bǔ)部位的顏色與周圍混凝土基本一致，解決了箱涵混凝土外觀驗(yàn)收問題。

2）此次試驗(yàn)采用PSI-530低粘度改性環(huán)氧灌漿材料，經(jīng)壓水試驗(yàn)、聲波檢測、芯樣抗壓及劈裂抗拉強(qiáng)度其檢測數(shù)據(jù)，均滿足設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。