摘要：水利水电工程施工中，因混凝土材料问题、配合比设计不合理、施工及养护不到位、外界使用因素（如基础不均匀沉降）等不同原因导致混凝土在凝固或使用阶段产生裂缝。裂缝降低水工建筑物的抗渗能力，不仅影响建筑物的使用功能，还影响建筑物的结构强度。根据水工建筑物对结构强度和防渗性能的要求，采用普通水泥灌浆法处理很难取得理想的效果，而化学浆液具有很好的渗透性、灌注性，可以通过灌浆压力把浆液压至细微裂缝中，使其扩散、凝固达到防水、堵漏、补强的目的。
关键词：水工建筑；混凝土裂缝；化学灌浆；施工技术
1、化学灌浆技术的特点及影响因素分析
化学灌浆技术具有比较稳定的性质，其渗入能力强且能快速完成固结，可以对裂缝进行迅速地修补，从而提高水工建筑结构的完整性和稳固性。但是在化学浆液的选择上应充分考虑其黏度和亲水性和两大因素，这两个因素对化学灌浆施工效果会产生重要的影响。在配制化学浆液时可以采取掺入外加剂的方式来对其性能进行相应的调整，以提高其固结强度。
2、化学灌浆技术在水工混凝土裂缝处理中的应用
2.1、混凝土裂缝概况
某水电站双泄中孔作为电站主要泄洪冲沙建筑物之一，其上游侧位23#坝段，坝后泄槽分两槽，宽均为32m，底坡均为7.5%，泄槽尾部设挑坎，将水流挑入下游河道。双泄中孔进口高程1045.00m，每孔进口设事故检修门，尺寸为5m×10m，坝后工作弧门尺寸5m×9m，工作弧门后紧接泄槽。
23#坝段泄槽边墩在浇筑施工中发现裂缝，裂缝主要出现在两个部位:①在双泄中孔23#坝段右边墩坝横0+82.5m高程1045m处出现第1条裂缝，贯穿整个右边墩延伸至流道面(高程1045m～1043.5m)。裂缝与水流方向基本垂直，长约8.5m，宽约0.17mm～0.20mm，平均约0.18mm，经掏槽及取芯并结合声波测试，推测裂缝深度约3.1m～3.5m。其中，上部1.5m范围明显开裂，下部1.5m范围开裂不明显。②在双泄23#坝段右边墩坝横0+47m高程1045m处出现第2条裂缝，裂缝同水流方向基本垂直，长度为5.2m，宽约0.18mm～0.22mm，缝深约40cm～45cm。经对裂缝凿槽及砂浆封闭判断，该裂缝缝宽、缝长及缝深暂未出现进一步发展迹象。
2.2、裂缝初步分析及处理措施
（1）初步分析，通过对比干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉陷裂缝、温度裂缝、化学反应引起裂缝、结构体型突变、施工原因、外界原因等各种裂缝特征及形成原因分析，以排除、对比法得出初步结论:由于混凝土结构物顺水流方向体型尺寸达124m长32m宽，结构狭长，基础约束大，1039m高程泄槽墩墙结构急剧变化(边墙宽度骤变至5.5m)，结构突变是裂缝产生的主要原因;施工养护不及时造成表面干湿变化较大，且冬季期间施工昼夜温差较大(约26℃～10℃)，是混凝土表面裂缝产生并发展的另一重要原因。
（2）处理措施，化学灌浆是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固处理措施。该技术成熟，施工速度快，对施工人员劳动强度要求较低，且施工不受季节、天气影响，施工综合费用低，可用于抢修工程以及其他各种工程。结合施工现场存在工期紧、任务重的特点，为减少对现场施工的影响，我部根据相关施工规范和经验，决定采用化学灌浆结合混凝土面铺设加强钢筋方法进行裂缝处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3、水工混凝土裂缝化学灌浆施工技术应用
2.3.1、灌浆材料的选择
化学灌浆材料选择的原则：一是浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后能凝结固化，以达到补强和防渗加固的目的；二是浆材的耐久性，性能稳定，不易起化学变化，并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度，不易脱开。裂缝处理化学灌浆材料常用的有水玻璃、丙乳、环氧和聚氨酯材料。1）水玻璃灌浆材料。指水玻璃（Na2O•nSiO2）在固化剂作用下产生凝胶的一种灌浆材料，由于水玻璃来源丰富、价格低、污染小，加上不断研制的各种新型固化剂，从而使水玻璃类浆液成为一种品种繁多、有实用价值和重要发展前途的浆液。适用于较大裂缝使用，尤其适合突发性漏水、泥、砂的整治，浆液充填率高但强度不高。2）丙乳灌浆材料。全称为丙烯酸酯共聚乳液，是一种高分子聚合物的水分散体，加入水泥砂浆后为丙乳砂浆，该砂浆具有优异的粘接、抗冻、防渗、防腐、耐磨、抗老化等性能，适用于钢结构和钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。丙乳不作为灌浆材料单独使用，一般与砂浆拌和后用于混凝土表面修补工程。3）环氧灌浆材料。环氧灌浆材料为含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，具有可灌性好、粘度大、强度高等优点。材料为双组分，操作方便，可以对细微的混凝土裂缝和基岩裂缝进行灌浆处理，从而达到防渗补强加固的目的。但一般环氧材料不适用于缝面有水的情况，材料与潮湿混凝土面的接触性不好，必须选用改性环氧材料。改性环氧材料强度、粘度、固化时间可调节，具有亲水性，材料力学性能良好，浆液固化后的抗压强度和抗拉强度都很好，有较好的补强加固性能，环氧灌浆材料适用于各类水工建筑物及其他工程构筑物混凝土裂缝的补强加固处理，大坝和其他工程构筑物基础的防渗补强加固处理。
2.3.2、水工混凝土裂缝化学灌浆施工技术
1）彻底清理裂缝，应用化学灌浆技术对混凝土裂缝进行修补时应首先对裂缝内部进行彻底的清理，避免裂缝中有杂质或粉尘等存在，影响浆液的固结质量。在施工时应用清水彻底冲洗所有钻孔和混凝土裂缝，当孔内不再有混浊水流出时说明清洗干净。完成冲洗后应利用鼓风机等设备垂感裂缝内部的水分，防止其对浆液固结强度产生不利的影响。
2）科学配置浆液，在配置化学浆液时应充分考虑水工建筑所在地区的气候条件等多种因素。特别是温度因素，其对配置化学浆液具有十分重要的影响。这主要是由于在温度较高的条件下，化学浆液会发生快速的反应。所以当气温较高时，在配制化学浆液的过程中应减少固化剂的用量，从而使化学浆液的反应速度降低，以保证化学浆液的质量性能能够达到技术标准。
3）浆液灌注的施工顺序，在应用化学灌浆技术进行施工时应根据灌浆孔的位置以及施工条件来合理确定灌浆施工的顺序。一般来说，如果灌浆孔存在高度差异时，应按照从低向高的顺序进行灌浆施工。当灌浆孔高度一致，但位置以及深度存在差异时，应按照从中间向两边以及由深到浅的顺序来进行施工。施工时应一次性完成灌浆，以保证浆液的固结强度。
总之，应用化学灌浆技术能够有效对水工混凝土裂缝进行修补加固，其修补效果比较理想，因此在水工混凝土施工中得到了广泛的应用。同时，应用化学灌浆技术不仅能够按照水工建筑的实际施工情况来灵活地进行化学浆液的配置，而且能够对一些细微裂缝进行妥善的处理，极大地提高了修补的效果，更好地保证了水工混凝土施工的质量。施工单位在应用化学灌浆技术进行施工时，应准确掌握各项施工技术要点，严格遵守相关的工艺流程，提高操作的规范性，从而提高施工的效率和质量，保证水利工程整体结构的安全性和稳固性。
参考文献
[1]陈小华.化学灌浆技术在小湾电站坝体混凝土裂缝处理工程中的应用[J].中国建筑防水,2011(08):28-32.
[2]王勇,刘书奇,赵瑜,边红娟.化学灌浆技术在大花水电站大坝混凝土裂缝处理中的应用[J].华北水利水电学院学报,2009,30(05):44-47.
论文作者:王杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
标签：裂缝论文; 浆液论文; 混凝土论文; 化学论文; 水工论文; 材料论文; 强度论文; 《基层建设》2019年第29期论文;