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摘要：根据裂缝特征及其危害性，本着“内部处理为主、表面修补为辅、内表结合、综合处理”的原则，以达到防渗、补强、恢复建筑物整体性满足设计及规范要求的目的。
关键词：砼裂缝；处理；工艺
一、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力从而影响建筑物的外观、使用寿命，严重的将威胁到人民的生命、财产安全。
二、水工建筑物产生裂缝原因
混凝土裂缝产生的原因很多，水工建筑物产生裂缝主要有以下几种：
（1）混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。
（2）大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的变形超过极限引起裂缝。
（3）在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。
（4）当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
（5）混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨，体积增大三倍，从而使混凝土产生裂缝。
（6）在炎热的大风天气，混凝土表面蒸发过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时后仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。
（7）构件超载产生的裂缝，例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。
（8）当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
（9）当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土产生裂缝。
三、水工混凝土工程常见缺陷处理
国内外修补裂缝的方法很多，归纳起来主要有以下三大类
（1）开槽法修补裂缝
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm，采用环氧树脂，聚硫橡胶，水泥，砂。按照10：3：12.5：28的比例进行拌制。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度（约0.4斤丙酮就可以了）。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。
（2）低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补灌。
（3）表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘贴）等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。
四、工程实例
双河水电站由于地处高原地区，昼夜温差较大，气候干燥，施工中也出现了混凝土裂缝。在蓄水后在水压力的作用下沿着裂缝渗出，且压力较大，按照传统的进行方法处理效果较差。我们在传统施工方法的基础上作了一定的改进，取得了较好的处理效果。
（1）裂缝检查
1.1 人工检查
根据裂缝成因普遍规律，先从块体边缘或断面突变处检查，发现裂缝，沿缝追踪，采用米尺、读数显微镜分别测记缝长和缝宽，并进行素描登记。
1.2 钻孔取芯、压风、压水检查
1.2.1钻孔取芯检查
通过钻孔取芯所得芯样可判定缝深及该部位砼内部质量，还可结合钻孔录像获得更详细资料。此方法虽具有准确、直观等优点，但费时、费用高，对走向不规则的裂缝，就难以少量的钻孔获得准确的缝深资料。近年新研制开发的钻石钻孔机，体积小，可快速拆卸、组装、固定于各种平面、立面、曲面，钻孔直径大、钻孔深度深、钻孔角度灵活。解决了传统地质钻机笨重受施工部位条件限制难题。
1.2.2钻孔压风、压水检查
在裂缝两侧随机布置不同角度、不同深度的穿缝斜孔。钻孔设备推荐使用手电钻，孔径φ18mm～25mm。钻孔布置见图1-1。压风检查时在缝口和相临钻孔孔口涂抹洗涤剂与水混合液，通过一孔压风时缝口和相临钻孔孔口混合液变化现象判定缝深及裂缝走向，供风设备选用0.12m3/min微型电动空压机。若压风时缝口和相临钻孔孔口混合液均无变化，但不能稳压时应结合采用压水检查，根据进水量或外漏情况检查砼内部质量，必要时应采取其他手段进行更深入检查。该方法具有简便、经济、可观、适用范围广泛等优点，偶尔也有钻孔压风、压水未检查到的裂缝，超声波检测却有。但目前尚无一种化学材料可有效灌渗连风或水都压不进的微细裂缝，因此钻孔压风、压水法多被广泛采用。
1.3 超声波检查
根据发射出超声波遇到正常砼和砼裂缝两种介质反射到接受器上的不同波幅值来判定裂缝特征。此种无损探伤检测法具有不破坏砼结构、简便、省时、精确等突出优点。
（2）裂缝处理工艺设计
2.1 裂缝分类（δ-缝宽，L-缝长，h-缝深）
Ⅰ类缝：δ＜0.2mm，50cm≤L＜100cm，h≤30cm
Ⅱ类缝：0.2mm≤δ＜0.3mm，100cm≤L＜200cm，30cm＜h≤100cm且不超过结构厚度1/4
Ⅲ类缝：0.3mm≤δ≤0.4mm，200cm≤L＜400cm，10cm＜h≤200cm或大于结构厚度1/2
Ⅳ类缝：δ＞0.4mm，L≥400cm，h＞200cm或基本将结构裂穿（大于2/3结构厚度）。
2.2 处理要求：
2.2.1 水下部位及衬砌结构Ⅰ类缝仅作表面修补，采用两液（环氧基液）一布（玻璃丝布），其他Ⅰ类缝均在表面涂刷或喷涂渗透结晶防水材料KT1。
2.2.2 Ⅱ类及Ⅱ类以上裂缝均要进行内表综合处理。
2.3 裂缝处理化学浆材特性：
（3）裂缝处理
3.1 内表综合处理工艺流程
清缝→钻孔、贴咀→清孔→封缝→通风检查→灌浆→表面处理
3.2 工艺技术要求
3.2.1 清缝
采用无油高压风和高压水轮换洗缝，确保裂缝清晰可见、缝口无充填物。
3.2.2 钻孔、贴咀
⑴Ⅱ类缝间距30cm骑缝贴咀或钻孔。
①表面平整的裂缝适用骑缝贴咀灌注。贴咀时先在注浆咀底部周边抹少量强力胶（渗水缝抹ECH水下粘结胶），之后用导向杆穿过咀子管孔，把导向杆尖端头插入缝口，然后推动咀子贴住砼面，稳压20秒后拔出导向杆即可，裂缝拐点及端部均要布置注浆咀。
②不易处理成表面平整的裂缝适用钻骑缝孔、卡专用化灌塞或埋管灌注。孔径φ18mm，孔深15～20cm，卡塞深度不得超过孔口以下5cm，防止胶塞堵塞裂缝；埋管采用φ8mm的铜管，埋至距孔底5cm。
⑵Ⅲ、Ⅳ类缝采用骑缝贴咀或钻孔与穿缝斜孔相结合的方式。骑缝贴咀或钻孔要求同Ⅱ类缝，另需在裂缝两侧间距30～50cm交叉布置穿缝斜孔，孔径φ18mm。Ⅲ类缝布置单排孔，孔深80cm；Ⅳ类缝布置双排或多排孔，孔深80cm、120cm甚至更深。
3.2.3 清孔
钻孔完毕将冲洗枪头（枪头管径不宜超过钻孔孔径1/2）插入孔底采用无油高压风和高压水轮换冲洗，吹净孔内粉屑。
3.2.4 封缝：
⑴干缝：用抹刀将1438双组份胶泥（体积比A：B=2：1，搅拌至无色差）均匀涂抹在缝面上，涂抹厚度1～3mm。
⑵微量渗水缝：将KP胶泥（体积比KP：水=4：1，胶泥拌制以呈油膏状，便于施工为度），涂抹厚度1～3mm，涂抹时需稳压胶泥90秒后方可松手。
⑶渗水量较大裂缝：自下而上分层涂抹KP胶泥、ECH水下粘结胶、KP胶泥；或沿缝凿槽回填快速堵水材料，达到封缝、止水目的。
3.2.5 通风检查：
在孔口和缝口抹少量洗涤剂与水混合液，逐孔通风，检查钻孔间串通性以及封缝效果。通风完毕用无油风吹净孔内击水待灌。
3.2.6 灌浆：
⑴灌浆次序：由里向外、由下向上、自一端向另一端灌注。
⑵结束标准：在设计最高压力下，单孔吸浆量小于1ml/min后续灌30min结束。
⑶灌浆压力：0.2～0.6Mpa，逐级升压，当吸浆率小于5ml/min时，逐渐加压至0.5～0.6Mpa。
⑷灌浆过程中加强结构的抬动变形观测，如有异常应立即降压并采取相应措施。
3.2.7 表面处理：
⑴沿缝凿宽×深为3×4cm的燕尾槽，槽长应向裂缝两端各延伸30cm。
⑵过流面嵌缝材料采用环氧砂浆，嵌缝完毕表面加贴三液（环氧基液）两布（玻璃丝布）。
⑶非过流面嵌缝材料采用KB胶泥，嵌缝完毕表面加贴两液（环氧基液）一布（玻璃丝布）。
4. 质量检查
灌浆结束14d后采取钻孔取芯、单点法压水检查。
4.1钻孔取芯：孔径φ89～110mm，孔深浅于灌浆孔10cm，粘结强度应达到设计要求。
4.2单点法压水：压水孔可结合取芯孔进行，也可单独钻φ18mm的电钻压水孔，压力0.5 Mpa，合格标准透水率q≤0.1Lu。
5.工艺革新
5.1专用化灌塞的开发及应用
传统埋管灌浆工艺不足之处：⑴耗费大量管材；⑵采用普通水泥埋管等强耽误工期，快硬水泥埋管则加大成本；⑶埋管时水泥易堵塞裂缝通道，管口外壁易出现漏浆，影响灌浆质量；⑷渗水或涌水化灌孔埋管难度大及成功率低。基于此，根据膨胀螺栓原理，设计制作了可拆卸回收再使用、耐压8Mpa的专用化灌塞（见图5-1），节约管材及等强时间，大大提高了工效。
5.2利用化灌孔埋设过缝筋
钻孔卡塞或埋管灌浆虽简便可行，但大量孔容占浆加大了浆材的浪费，提高了成本。采取在化灌孔内埋设过缝筋，过缝筋通过浆材与砼包结成整体，加强了建筑物整体性的恢复，还节约了大量孔容占浆（见图5-2）。
5.3无损贴咀法的开发及应用
钻孔卡塞或埋管灌浆缺陷：⑴钻孔灌浆破坏原状砼结构；⑵钻孔时的微细粉尘易堵塞灌浆通道，影响灌浆质量；⑶大量孔容占浆，提高了成本。⑷灌浆管耗费量大，灌浆塞拆卸、回收、修复难度较大。开发应用的无损贴咀的优点：⑴不破坏原状砼结构，节约钻孔工作量；⑵避免钻孔粉尘堵塞灌浆通道；⑶减免孔容占浆；⑷注浆咀（见图5-3）制作简单、成本低，贴咀、回收、修复简单。
5.4多点并联灌浆法的开发及应用
固化快是双河水电站工程裂缝化灌浆材主要特点之一。力求在浆材可持续工作时间内快速、有效灌注，采取多点并联法灌浆（通常有3点、5点、7点法），该新工艺较传统单点灌浆具有以下优势：⑴多点并灌能使浆材在初始黏度未变稠前，全面、快速充填缝面，保证灌浆质量；⑵工效大大提高，使国产单液化灌泵可与双组份浆材配套使用，降低了浆材固化堵塞设备、管路的机率；⑶多点并灌还使单机产率大大提高，经济效益显著。
5.5新型化灌泵的开发及应用
持续稳定的压力可使浆液在裂缝中渗透优于反复施加的周期性压力。应优先采用美国Lily CD15化灌泵及其改进型号DQ-Ⅱ型化灌泵。
5.5.1 CD15泵特点：
⑴灌压可在0～4.28Mpa范围内调节，满足不同部位结构安全、不同缺陷处理要求的需要。
⑵双组份浆液各自独立存放，通过预设的比例缸在混合器内混合，施工简便、精确配比、充分混合、能随时保持浆液的低黏度（可保证浆液的可灌性）、不浪费昂贵的浆材、清洗维护简单。
⑶设备轻巧、动力需求量小，适用施工范围广泛。
5.5.2 DQ-Ⅱ型泵的开发及应用
CD15泵属进口新型设备，价格昂贵，维修及零配件更换难，不利于大规模生产，根据CD15泵的工作原理，经技术改进开发的DQ-Ⅱ型泵，该泵组成及特性如下：
⑴DQ-Ⅱ型泵由微型电动空压机、电子秤、气压罐组成（总重量不足30kg），所有组件均为国产，价格低廉、容易购置，便于规模生产。
⑵计量精确，精确度达到1g。
⑶灌压可在0～1.0Mpa范围内调节，且持续稳定。
⑷阀兰连接、O型圈密封的可拆卸式气压罐安全可靠、便于清洗。
6. 结束语
砼裂缝产生的机理及裂缝特征复杂多样，通过制定相宜的工艺设计，选择适宜的化灌材料，使用先进的化灌设备，严密的过程控制，过硬的工艺作风，先进的质量检测手段达到最佳的处理效果。本文介绍的砼裂缝处理施工工艺将传统复杂施工工艺变得简洁明了，而通常越简洁、操作性越强的工艺出错或失败的几率就越低。
作者简介：
王敏，（1976.11.2），男，工程师，本科，现从事项目管理工作。
论文作者:王敏
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/6
标签：裂缝论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 注浆论文; 表面论文; 胶泥论文; 浆液论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;