李 焱

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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化學(xué)灌漿技術(shù)在混凝土縫隙處理中的綜合應(yīng)用

李 焱

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

采用化學(xué)灌漿技術(shù)處理混凝土縫隙就需要針對不同的情況進(jìn)行綜合處理。特別是對滲水較嚴(yán)重的部位，需要研究和應(yīng)用多種化學(xué)灌漿材料和施工技術(shù)，通過對這些化學(xué)材料的特性和施工技術(shù)的摸索和應(yīng)用，分析和總結(jié)出施工經(jīng)驗(yàn)。

混凝土 縫隙 化學(xué)灌漿 材料性能 施工技術(shù)

1 概述

在許許多多的建筑工程施工中,如混凝土預(yù)制梁、現(xiàn)澆混凝土、混凝土面板堆石壩、廠房尾水管、低位泄水孔、引水隧洞以及混凝土擋水大壩中，由于種種原因，會出現(xiàn)一些縫隙。這些縫隙有結(jié)構(gòu)縫、施工縫、伸縮縫和裂縫，這些縫隙有寬有窄，有長有短，有干縫也有滲水縫，根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求，有些縫隙只需要進(jìn)行簡單的清理和涂抹處理，而有些縫隙不僅影響建筑物的表觀，甚至存在結(jié)構(gòu)和功能上的缺陷，影響到建筑物的正常運(yùn)行，需要針對不同情況綜合處理。特別是對滲水較嚴(yán)重的部位，需要研究和應(yīng)用多種化學(xué)灌漿材料和施工技術(shù)，分析和總結(jié)出施工經(jīng)驗(yàn)，治理好每一個(gè)混凝土工程。施工中要注意對材料的分類管理，嚴(yán)格控制排放，保護(hù)好工程所在地的水源和土地不被污染，保護(hù)好施工人員的職業(yè)健康。

2 縫隙化學(xué)灌漿處理技術(shù)

縫隙的分類方法有很多種，為了便于說明，在此簡單地將縫隙按照是否滲水，分為干縫和滲水縫兩種。而根據(jù)縫隙寬度的大小和處理方法，干縫可分為窄縫(寬度≤0.2mm)和寬縫(寬度>0.2mm)兩個(gè)類別；而滲水縫根據(jù)滲出水量的多少，分為小縫(滲水量≤5L/min)、中縫(滲水量在5L/min～20L/min)和大縫(滲水量>20L/min)三個(gè)類別。

2.1 干縫的處理

干縫的處理相對而言比較簡單，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，可以采取不同的處理方法，主要有水泥灌漿法、化學(xué)灌漿法、綜合灌漿法等。但是，有的部位屬于隱蔽工程，為了不給將來的工程留下質(zhì)量隱患，干縫同樣也需要處理得徹底和完全。

混凝土結(jié)構(gòu)中存在縫隙的質(zhì)量缺陷，最好的處理方法就是采用與該部位類似的材料進(jìn)行填充。在長期的縫隙灌漿處理中發(fā)現(xiàn)，寬度小于0.2mm的縫隙對普通水泥的可灌性較差，因此，把干縫分為寬縫和窄縫(兩個(gè)類別，并采用不同的施工技術(shù)進(jìn)行處理。

2.1.1 寬縫處理的施工技術(shù)

此類縫隙經(jīng)常出現(xiàn)在混凝土趾板、面板堆石壩、大體積混凝土基礎(chǔ)中，出現(xiàn)的原因主要有混凝土收縮、溫度收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降、施工冷縫等。

處理的原則是：采用與該部位類似的材料進(jìn)行填充。如果縫的寬度足夠，可以采用重新拌制比原來高一個(gè)等級的混凝土進(jìn)行回填，嚴(yán)格按照混凝土缺陷處理方法進(jìn)行澆筑和養(yǎng)護(hù)。

如果縫隙的寬度不能直接澆筑混凝土，大多采用水泥漿液或水泥砂漿進(jìn)行回填灌漿，施工的步驟主要有：勘縫→清縫→縫隙處理→鉆孔→壓水沖洗→壓風(fēng)沖洗→漿液配制→回填灌漿→縫面后期處理。

勘縫工序尤為重要，需要探明縫隙的深度、寬度、發(fā)展方向等，為下一步施工提供詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)，可以采用騎縫取芯鉆孔的方法。

鉆孔應(yīng)布置在縫隙上，鉆孔深度宜大于縫隙深度，孔距不宜過大，必須布置排氣孔，鉆孔直徑不宜過小，有利于漿液的有效流通和充填縫隙。

漿液的水灰比宜小，小批量的拌制最好，為了減小漿液凝固后的體積收縮，可以在漿液中摻加合適的河砂或人工砂以及膨脹劑等，也可以摻加適量的減水劑，以利于漿液的流動性和可灌性。

2.1.2 窄縫處理的施工技術(shù)

窄縫在混凝土結(jié)構(gòu)物中十分常見，已經(jīng)成為混凝土的通病之一，在鋼襯結(jié)構(gòu)中也常見，形成原因主要有澆筑時(shí)形成的冷縫、溫度縫、混凝土收縮縫等。

由于窄縫對普通水泥的可灌性較差，最好采用顆粒更小的化學(xué)材料進(jìn)行灌漿處理。而且此類縫隙的建筑物對強(qiáng)度要求較高，因此宜選用環(huán)氧樹脂類的化學(xué)材料進(jìn)行灌漿。

窄縫化學(xué)灌漿處理的工藝流程主要有：勘縫→掏槽→洗縫→縫面處理→等強(qiáng)→鉆孔→清孔→卡塞與管路安裝→壓水沖洗檢查→壓風(fēng)沖洗→漿液配制→灌漿→等強(qiáng)→表面后期處理等。

縫面處理是對縫隙部位表面進(jìn)行清理，用電鉆及電鎬將縫隙處的松散混凝土鑿除，并采用風(fēng)水輪換沖洗，確?？p隙清晰可見、縫面清潔無充填物。

鉆孔施工主要采用電鉆在縫隙處鉆騎縫孔，或在縫隙兩側(cè)交叉鉆穿縫斜孔，獨(dú)立的區(qū)域鉆孔個(gè)數(shù)不得少于2個(gè)，以確保有灌漿孔和排氣、返漿孔。鉆孔孔徑應(yīng)根據(jù)所選用的卡塞大小決定，直徑不宜小于φ10mm。鉆孔深度宜在200mm至500mm，保證鉆孔有效地穿過縫隙與縫隙聯(lián)通。鉆孔完成后，應(yīng)清理鉆孔，將沖洗管頭插入孔底進(jìn)行沖洗，并用風(fēng)將積水吹凈。灌漿孔的布置、鉆孔參數(shù)和常用的灌漿塞如圖1所示。

壓水或試氣時(shí)，在孔口和縫口抹少量洗滌劑與水混合液，逐孔通風(fēng)，檢查灌漿孔間串通性和封縫效果。試氣過程中縫口若有漏氣現(xiàn)象，應(yīng)對漏氣部分進(jìn)行封閉。試氣過程中若無外漏，但不起壓，應(yīng)進(jìn)一步采取壓水試驗(yàn)的方法檢查，查明原因后擬定專項(xiàng)措施，試氣完畢用風(fēng)吹凈孔內(nèi)積水待灌。

灌漿材料宜選用強(qiáng)度較高的環(huán)氧樹脂類化學(xué)材料，細(xì)度和粘性符合工程要求，灌漿次序?yàn)椋河衫锵蛲?、由下向上、自一端向另一端灌注。灌漿壓力根據(jù)各個(gè)工程的特點(diǎn)分別制定，逐級升壓，當(dāng)吸漿率小于5ml/min時(shí)，可提升壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值。在設(shè)計(jì)最高壓力下，縫隙停止吸漿或者吸漿量小于1ml/min后，持續(xù)灌注5min可結(jié)束灌漿。

圖1 鉆孔卡塞法灌漿孔的布孔和鉆孔示意

灌漿結(jié)束，等漿液強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，進(jìn)行縫隙的表面處理，沿裂縫兩邊鑿除多余的浮碴，采用預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿將縫隙和灌漿孔洞抹實(shí)，略高于結(jié)構(gòu)面，并在等強(qiáng)后，打磨平整光滑。

2.2 滲水縫的處理

滲水縫隙處理的原則是堵水和加固，堵水是方法，加固是目的。

2.2.1 堵水技術(shù)

按照前面的滲水縫分類方法，對于滲水量≤5L/min的小縫和結(jié)構(gòu)表面潮濕的縫隙，形成原因主要是混凝土的收縮、溫度收縮，縫隙寬度較小，對工程的危害程度較低，因此只需要進(jìn)行堵水處理。鉆孔和灌漿施工方法可以參照2.1.2，只是灌漿材料應(yīng)根據(jù)工程的具體情況采用不同的材料和配合比。

對于中縫(滲水量在5L/min～20L/min)和大縫(滲水量>20L/min)，除了需要堵住滲漏水以外，還應(yīng)有進(jìn)一步的加固措施，以確保工程長期運(yùn)行安全。

目前，堵水施工技術(shù)大多采用堵水材料在壓力作用下，填充到滲漏水部位，利用材料在水中體積膨脹，切斷滲漏通道。常用的化學(xué)材料是聚胺脂類。

堵水化學(xué)灌漿施工工序主要有：縫隙勘查→鉆孔→引水→化學(xué)灌漿→等強(qiáng)→鉆孔→二次化學(xué)灌漿→等強(qiáng)→表面后期處理等。

縫隙勘查應(yīng)全面對建筑物混凝土表面存在滲水、滴水、流水部位進(jìn)行普查，對需處理的裂縫編號，并進(jìn)行素描登記。為了更清楚地檢查滲漏通道，可以進(jìn)行取芯鉆孔檢查，繪制縫隙素描圖，內(nèi)容包括滲漏點(diǎn)分布情況、滲漏裂隙寬度、深度、走向及縫長、滲水量等。如果有條件，可以使用孔內(nèi)成像技術(shù)，全面系統(tǒng)地掌握縫隙情況，制定和試驗(yàn)出有效的堵水施工技術(shù)措施。

店主出來拍了拍左小龍的肩膀，想當(dāng)年就是他幫這臺摩托車調(diào)整的空燃比，現(xiàn)在已經(jīng)物是車非。店主安慰道：沒有問題的，發(fā)動機(jī)幫你找到了，兩天就到了，你以前那臺太老了，這臺成色很好。

灌漿孔位盡可能布置在縫隙或漏水通道的上游位置，為下一步的加固處理留有余地。鉆孔可以騎縫，也可以鉆斜孔，漏水量大的部位，鉆孔直徑應(yīng)加大，滲漏水量小的部位，鉆孔孔徑可以減小。大鉆孔完成后應(yīng)進(jìn)行壓水檢查，以保證灌漿段能有效地進(jìn)入漏水部位，并且應(yīng)布置引水孔或者排水孔。

目前使用的聚胺脂類材料大多遇水膨脹，或者兩種材料在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。因此，化學(xué)灌漿施工時(shí)，應(yīng)確保化學(xué)材料在初凝前快速地進(jìn)入指定的灌漿段位，這就要求用于灌漿的設(shè)備具有適當(dāng)?shù)膲毫土髁俊?/p>

根據(jù)滲漏縫隙和結(jié)構(gòu)缺陷的類型，對于混凝土表面平整、縫面未受污染、通暢性和可灌性良好的縫隙，可采用“無損貼咀化學(xué)灌漿法”。其它情況，可采用“鉆孔卡塞化學(xué)灌漿法”。為了使化學(xué)灌漿處理取得良好效果，處理時(shí)段宜安排在低溫枯水季節(jié)，此時(shí)已暴露的縫面開合度最大，外部水頭最低。貼咀結(jié)構(gòu)及布孔方法見圖2。

圖2 無損貼咀及灌漿孔布置

對于漏水特別嚴(yán)重的部位，應(yīng)保證灌漿段在灌漿施工時(shí)處于一個(gè)靜止的空間，才能達(dá)到預(yù)設(shè)的效果。

例如，某大壩，由于壩體止水板施工時(shí)遭到部分損壞，蓄水后該部位漏水嚴(yán)重，漏水量達(dá)300L/min。在對該大壩通風(fēng)豎井化學(xué)灌漿施工時(shí)，在灌入大量的油溶性聚胺脂材料后，由于上游水壓太大，漏水流速很大，這些材料在反應(yīng)未完全結(jié)束就被水流沖帶走，沒有起到堵水作用。經(jīng)過分析和技術(shù)改進(jìn)，在漏水部位不同高程處，分別設(shè)置引水孔，并加裝快速閥門，封閉所有結(jié)構(gòu)面漏水部位后，再次進(jìn)行化學(xué)灌漿，從漏水部位最低點(diǎn)進(jìn)漿，并加大進(jìn)漿的速度和壓力，在施工過程中嚴(yán)密觀察各高程點(diǎn)的出水情況，發(fā)現(xiàn)引水點(diǎn)返出正在發(fā)生反應(yīng)的漿液時(shí)，從低到高依次關(guān)閉引水口的閥門，在關(guān)閉最高點(diǎn)閥門后，持續(xù)灌注10min結(jié)束灌漿。等待漿液反應(yīng)完全，凝結(jié)等強(qiáng)后，打開所有的引水閥門，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)引水孔都不再漏水，經(jīng)過二次灌漿后，該部位不再滲漏水，堵水工作取得圓滿成功。

2.2.2 加固技術(shù)

縫隙或通道經(jīng)過化學(xué)灌漿堵水處理后，滲漏水基本都會堵住，但是隨著壓力水的長期作用和化學(xué)材料在縫隙中的收縮，原有縫隙可能會擴(kuò)張而發(fā)生新的滲漏。因此，對于有較大滲漏水的部位，在經(jīng)過堵水處理后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固處理。

3 化學(xué)灌漿材料的性能分析與選用

化學(xué)灌漿的漿液，采用特定的化學(xué)制劑研制的液態(tài)水性的化學(xué)制劑，它具有以下特點(diǎn)：(1)粘度低(10～20)×103Pa·S，可灌入0.05mm的細(xì)微裂縫；(2)固體強(qiáng)度高；(3)膠凝時(shí)間易控制，從幾分鐘到幾十小時(shí)均可調(diào)節(jié)；(4)可在干燥或潮濕環(huán)境下固化，滿足粘結(jié)、補(bǔ)強(qiáng)、抗?jié)B等多種要求。

因此化學(xué)漿液具有很好的可灌性，它可通過灌漿壓力至微細(xì)裂縫中，使其擴(kuò)散、凝固，達(dá)到防水、堵漏、補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的。

針對滲水部位特征，宜選用相應(yīng)化學(xué)漿材。就目前常用的化學(xué)灌漿材料的性能和適用范圍，推薦的化學(xué)漿材如表1、表2和表3。

表1 環(huán)氧樹脂材料LPL性能

表2 聚胺脂LW主要性能指標(biāo)

表3 聚胺脂HW主要性能指標(biāo)

表4 (油溶性)聚氨酯HK-9105化灌材料的性能指標(biāo)

4 化學(xué)灌漿施工的環(huán)境保護(hù)

固化后的化學(xué)灌漿材料，其主體成分是聚合物，性質(zhì)穩(wěn)定、耐老化、壽命長，對環(huán)境影響不大。有關(guān)化學(xué)灌漿的環(huán)保問題，主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。

4.1 稀釋劑

化學(xué)灌漿材料的重要性能之一是黏度要低，因?yàn)檩^低的黏度將使其能在細(xì)微的縫隙中滲透。黏度低、屬于真溶液，是化學(xué)灌漿材料和水泥灌漿材料的主要區(qū)別。對于降低黏度的方法有多種，例如選擇初始黏度小的單體；預(yù)聚時(shí)控制分子量不要太大；組合原料(如固化劑、助劑)也要選擇低黏度的成份等。但有時(shí)仍存在黏度大的情況，此時(shí)需要采用稀釋劑。稀釋劑中有活性稀釋劑和非活性稀釋劑之分。活性稀釋劑可以和主劑或固化劑起化學(xué)反應(yīng)，故不容易釋出。例如，環(huán)氧灌漿材料中的低分子量的環(huán)氧樹脂、帶環(huán)氧基團(tuán)的醚類化合物、糠醛-丙酮縮合物等。這類材料因可以和環(huán)氧灌漿材料的主劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，固化后可共同成為聚合物。而另一類是非活性稀釋劑，如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯等，其中，苯類的溶劑毒性較大。這些有機(jī)物刺激人體呼吸道和眼睛，使人產(chǎn)生皮膚過敏、頭痛、咽喉痛、白血球降低等癥狀，嚴(yán)重者會導(dǎo)致苯中毒的職業(yè)病。

許多溶劑除有毒性外，還有易燃易爆性能，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)， 易產(chǎn)生和聚集靜電。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃。對丙酮這類稀釋劑，雖然其毒性遠(yuǎn)小于苯類，但其沸點(diǎn)低，只有54℃，容易燃燒。因此在煤礦止水中，不可大量使用低沸點(diǎn)、易燃溶劑。即使在其他隧道、洞室中進(jìn)行堵水施工時(shí)，因通風(fēng)不暢，易燃溶劑的濃度過高，也可能引起施工人員和環(huán)境的安全事故。

4.2 固化劑

固化劑是化灌材料中的重要組成部分，在選擇時(shí)，不能只顧價(jià)格便宜，既應(yīng)著重其固化性能，也要注意環(huán)保效果。如以前的環(huán)氧材料的固化劑，常采用分子量低的胺類固化劑，如乙二胺、二乙基三胺、三乙基四胺等，這些材料分子量小，揮發(fā)性很大，非常刺鼻，對施工環(huán)境很不利。而目前，國際和國內(nèi)都選擇分子量大的合成胺，如酚醛胺系固化劑、芳香胺改性固化劑、聚酰胺固化劑、改性混合胺固化劑等，產(chǎn)品性能和施工條件大有改善。

4.3 主劑

主劑是化灌材料的主要成分，其性能對材料至關(guān)重要。通常在選擇時(shí)，大多從性能好、粘度小、價(jià)格低去考慮，但是隨著時(shí)代進(jìn)步，更多國內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)多從環(huán)保性能出發(fā)來選擇原材料。例如，在聚氨酯化灌材料中的主要原料異氰酸酯，以前多數(shù)采用甲苯二異氰酸酯(TDI)，而現(xiàn)在更多地選擇多次甲基多苯基異氰酸酯(PAPI，聚合MDI系列)。因?yàn)樗姆悬c(diǎn)、閃點(diǎn)要高很多，揮發(fā)性明顯減少。

4.4 施工用具的清洗劑選擇

灌漿結(jié)束后必須采用清洗劑來清洗設(shè)備和工具，以保證有良好的使用狀況。清洗劑一般都是強(qiáng)溶劑，對灌漿材料有很強(qiáng)的溶解性能，國內(nèi)常采用的二甲苯、丙酮，實(shí)際上都不符合環(huán)保。國外現(xiàn)在采用一種環(huán)保型高沸點(diǎn)溶劑，杜邦命名為DBE，一些大的國外化灌公司以清洗劑為名，成桶供應(yīng)，用于聚氨酯、環(huán)氧樹脂灌漿泵和容器的清洗，其沸點(diǎn)為196℃～225℃，閃點(diǎn)為100℃，國內(nèi)也有類似產(chǎn)品。

4.5 施工機(jī)具的密閉

對灌漿施工來說，是否從環(huán)保角度來選擇設(shè)備也是很重要的。如果在不良通風(fēng)條件下，配漿、加料、壓漿都采用敞開式的簡單設(shè)備進(jìn)行施工，肯定對施工人員的安全操作不利。施工組織者要重視灌漿機(jī)具的革新，不能只顧經(jīng)濟(jì)效益，而不采用密閉的設(shè)備。

4.6 妥善處置灌漿廢液

灌漿過程中難免會產(chǎn)生的剩余漿液，不得隨意傾倒、丟棄，必須裝入專門的料桶，待其固化后，運(yùn)到合適的地點(diǎn)進(jìn)行集中處置。

李 焱(1970-)，男，成都人，工程師，主要從事水利水電地基與基礎(chǔ)工程施工管理工作。

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