用水溶性聚氨酯灌漿技術處理船閘混凝土裂縫淺析 
     一、馬山埠船閘位于安徽省宣城市南漪湖，閘室為U型結(jié)構(gòu)，凈寬12m，總長110m。沉降縫將閘室分為8段：首尾兩段各長10m，中間6段各長15m；閘室側(cè)墻為鋼筋混凝土懸臂式結(jié)構(gòu)，凈高11.4m，底寬2m，頂寬0.5m，混凝土設計強度為C20，采用泵送混凝土澆筑。施工順序：首先是底板部分澆注施工，全部底板施工完畢后，開始墻體施工。 


     二、病害分析 
     船閘側(cè)墻除首尾兩段外，均出現(xiàn)與主筋受力方向平行的裂縫（豎向），共32條，其中大于0.2mm的裂縫22條，多數(shù)裂縫已貫穿。裂縫兩端尖滅于側(cè)墻凈高5.4m至底板的施工縫范圍內(nèi)，即發(fā)生在混凝土厚度等于或大于1.0m的墻體區(qū)間。初步分析：這些裂縫出現(xiàn)的主要因素之一是由于底板與墻體施工時間間隔過長，底板的混凝土體積收縮基本停止，約束了墻體混凝土收縮所致。這種由于工序安排不合理導致的裂縫，為大體積混凝土施工過程中常見的非結(jié)構(gòu)性受約束溫縮裂縫。由2002.4～2003.4相隔一年的兩份檢測報告進行對比，裂縫在觀測期間相對穩(wěn)定。 
     實際上，有經(jīng)驗的設計師應該考慮到大體積混凝土施工中，采用泵送混凝土是比較方便和的。在設計時，適當縮短側(cè)墻長度、加密伸縮縫，即可避免裂縫的發(fā)生。同樣，有經(jīng)驗的施工人員在選擇使用泵送混凝土時，應考慮選擇低水化熱水泥（比如大壩水泥、礦渣水泥等），或在設計混凝土配合比時考慮摻和適當比例的粉煤灰替代水泥，或其他物理和化學的措施（用于控制塌落度、或適當延緩混凝土的膠凝時間），以降低和消散水化熱，并在施工順序上做到盡可能縮短底板和墻體的施工時間間隔，使底板和墻體的混凝土體積收縮盡可能同步，均可以避免裂縫的大面積發(fā)生。 
     由于裂縫平行于側(cè)墻主拉應力（平行于結(jié)構(gòu)短邊），并不建筑物的功能及使用。但船閘投入運行后，水位升降頻繁，裂縫與側(cè)墻外的土體水位發(fā)生聯(lián)系，引起雙向補水。雙向流的作用將延遲乃至破壞土體在裂縫周圍形成的反濾層；當水位下降過快時，還可能在裂縫處產(chǎn)生負壓，導至土體中的細顆粒大量流失，使靠近側(cè)墻的土體出現(xiàn)滲流破壞，引起土體塌陷。因此，必須對貫穿裂縫進行封閉處理。 
    常見的封縫處理有化學灌漿、封閉裂縫、堵漏等方式。從本工程的情況看應以環(huán)氧樹脂灌漿為最佳方案：即可以封閉裂縫，還能保護鋼筋免遭水氣的銹蝕，又可以達到混凝土補強的作用。由于環(huán)氧樹脂灌漿方案必須將貫通裂縫完全封閉才能達到灌漿的效果（漿液充滿裂縫），然爾，裂縫處理的最佳時機已經(jīng)錯過：裂縫發(fā)生后未及時處理，一年后的現(xiàn)在，側(cè)墻背面的填土已覆蓋了裂縫，完全封閉裂縫已屬不可能。在現(xiàn)有的條件下只能采取水溶性聚氨脂灌漿封堵裂縫，或裂縫表面封閉等措施。 
這一工程案例給我們一個啟示：在施工過程中，發(fā)現(xiàn)裂縫應及時觀察、及時分析、及時處理，才能達到最佳的治理效果。 
     三、水溶性聚胺脂灌漿處理裂縫的工作原理。 
     當水溶性聚胺脂灌漿材料在壓力作用下進入裂縫，與裂縫中存留的水或水汽 — 水溶性聚胺脂催化媒介結(jié)合，即刻產(chǎn)生化學反應并膨脹，在很短的時間內(nèi)形成密實的彈性膠凝體，堵塞裂縫，達到防滲的目的。 


由于水溶性聚胺脂灌漿材料成膠時間很短，對于大體積混凝土來講，不可能充滿裂縫。水溶性聚胺脂灌漿材料進入裂縫的深度與裂縫寬度相關：裂縫越寬，漿液流速越大，進入裂縫就越深，灌漿效果越好。 
     水溶性聚胺脂初始膨脹率能夠達到100％，形成膠凝體以后，第一次膨脹消失，但具有很好的彈性，成為穩(wěn)定的類似止水橡皮的彈性體。一般來講，水溶性聚胺脂灌漿技術適用于處理穩(wěn)定型（非活動型）裂縫的防滲工程，并在裂縫開展最寬的時機 — 當?shù)刈畹蜌鉁叵率┕ばЧ�最好�?nbsp;
     四、施工方案制定 
     寬度大于0.2mm的裂縫采用水溶性聚胺脂漿材進行灌漿處理；小于0.2mm裂縫采用環(huán)氧樹脂膠封縫（對于干燥縫：采用改性環(huán)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，止水干燥后采用改性環(huán)氧樹脂基液封閉。灌漿困難的裂縫采用“堵漏靈”堵漏止水，干燥后用改性環(huán)氧樹脂基液封閉）。 
裂縫灌漿施工工藝及操作步驟如下： 
    （1）灌漿施工操作步驟：清理裂縫→固定灌漿咀→封閉裂縫→通氣試驗→配置漿液→灌漿→環(huán)境保護 
    （2）施工工藝及關鍵技術措施 
     A、為了保證封縫質(zhì)量，應清除裂縫周圍的析出物及其他殘留物，裂縫兩邊各5cm內(nèi)的混凝土表面，打磨出均勻的新鮮面。 
     B、根據(jù)水溶聚氨酯進漿特性和施工經(jīng)驗，若要達到滿意的灌漿效果：裂縫寬度在0.5mm以上，設置灌漿咀的距離應在0.5m左右；裂縫寬度在0.4mm~0.5mm，灌漿孔距0.4m左右；裂縫寬度在0.3mm~0.4mm，灌漿孔距0.3m左右；裂縫寬度在0.3mm以下，灌漿孔距0.2m左右。裂縫越窄，越容易堵塞，灌漿咀的孔距就應該越小。還需注意灌漿咀應設在縫隙明顯且較寬的部位。 
     在裂縫上安裝的灌漿咀，多數(shù)是用于觀察裂縫是否通暢、灌漿是否順利。一旦某個灌漿咀不出漿，就要立即進行檢查，原因、找出對策進行處理。否則就可能造成裂縫內(nèi)的聚胺脂彈性體不連續(xù)，防滲效果。 
固定灌漿嘴的作用是灌漿和便于觀察灌漿效果。灌漿嘴應固定在設計好的灌漿孔位置并采用騎縫的方式安裝灌漿咀，裂縫尖滅處及斷開、分岔部位應加密。 
     裂縫為干燥表面，灌漿咀采用粘結(jié)法固定，使灌漿咀能承受一定壓力。當裂縫為潮濕表面，應使用快干水泥固定基座或打孔后清洗孔眼，將灌漿管固定在孔眼內(nèi)。上述均要保證孔眼與裂縫暢通，灌漿嘴不松動。 


     C、對于不滲水的干燥縫：首先用環(huán)氧膩子均勻封縫，然后使用結(jié)構(gòu)膠將裂縫兩邊各2.0cm范圍內(nèi)的表面批2.0 ~ 5.0mm厚做第二道密封層，以確保灌漿時裂縫中的漿液不會瀉漏。潮濕縫：首先用堵漏劑堵水，待干燥后，在裂縫兩邊各2.0cm寬的范圍用結(jié)構(gòu)膠批2.0 ~ 5.0mm厚做為保護層，確保裂縫不漏漿。 
     D、通氣試驗的目的是為了了解灌漿孔與裂縫是否通暢，檢查封縫是否有效，確定可否灌漿。 
以不大于設定灌漿的壓力氣體充入裂縫中，詳細觀察每個灌漿孔的通暢情況：封閉后的裂縫是否漏氣，周邊混凝土是否有漏氣孔。認真填寫試氣紀錄，把發(fā)現(xiàn)的、部位詳細填寫清楚。 
     E、根據(jù)裂縫的縫寬估計可灌程度，配制適宜的漿液。漿材配制時應置于容器中，用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內(nèi)及攪拌器具不得有油污及雜質(zhì)。應根據(jù)裂縫寬度、環(huán)境溫度決定漿材的每次拌合量，并嚴格控制漿液不得長時間暴露在空氣中。 
     F、按由下而上的順序進行灌漿。灌漿過程中，應保持工作壓力在0.1 ~ 0.3mPa，當灌到最后一個灌漿嘴時，應適當加大壓力迸漿。迸漿期間應觀察是否還在進漿，灌漿結(jié)束標準以不吸漿為原則，如果吸漿率小于0.01升/分鐘，應維持至少10分鐘，可做為結(jié)束標準，停止灌漿。要求進漿均勻，計量準確，計錄詳細無誤。 
     g、對于有外觀要求的建筑物，在裂縫灌漿前必須采取表面保護措施，防止?jié){液污染建筑物；在漿液固化以后，必須沿裂縫走向，鑿除封縫用的結(jié)構(gòu)膠、灌漿嘴及殘留物，并用聚合物水泥砂漿找平對裂縫表面進行防護。所有施工殘留物必須清理出現(xiàn)場。 
     五、質(zhì)量控制標準 
     在許多場合都有人詢問：為什么混凝土病害處理行業(yè)很少見到規(guī)范？施工的質(zhì)量優(yōu)劣如何判定？ 
由于混凝土病害處理技術往往是大專院校、科研院所成果的產(chǎn)物，至今還未形成統(tǒng)一的行業(yè)質(zhì)量標準。但是，在實踐過程中，多數(shù)企業(yè)對水溶性聚胺脂灌漿技術的質(zhì)量標準還是具有共識。河南省水利研究所對水溶性聚胺脂裂縫灌漿施工的質(zhì)量要求如下： 
     （1）灌漿處理后的裂縫沒有明顯滲水現(xiàn)象，局部出現(xiàn)面濕（不滲水），為合格。灌漿處理后的裂縫沒有滲水現(xiàn)象為優(yōu)良。 
     （2）裂縫表面基本平整、干凈，遺留少量的漿液，水泥防護層硬化后僅出現(xiàn)極少的鼓泡、脫落為合格。裂縫表面平整干凈、美觀，基本沒有殘留漿液，水泥漿硬化后沒有出現(xiàn)鼓泡、脫落，為優(yōu)良。 
     （3）灌漿資料基本齊全、整潔,記錄基本清晰為合格。灌漿記錄資料齊全、整潔，記錄清晰、詳細為優(yōu)良。 
     每一項病害處理工程的成功與否，關鍵取決于病害成因分析的正確以及處理方案制定的合理。有經(jīng)驗的施工隊伍固然重要，但不起決定性作用，這也是行業(yè)規(guī)范遲遲不能出臺的原因。我們只能根據(jù)具體情況制定適宜的技術措施及質(zhì)量要求，以達到設計方案制定的目標和要求。因此，以上質(zhì)量要求，僅僅是對作業(yè)班組施工行為的一般規(guī)范。